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砂卵层中大孔径钻孔桩的成孔方法研究摘要：本文分别从砂卵层的地质特征与大孔径钻孔桩的施工要素等方面展开研究，并提出一些砂卵层中大孔径钻孔桩成孔的方法。关键词：砂卵层；钻孔桩；成孔方法在铁路桥梁施工过程中，时常遇到许多阻碍因素，如地质特性导致难以成孔或钻孔极易造成事故的情况，或受到项目当地的环境限制，导致符合该项目的施工工艺难以顺利进行，造成工程延误。因此，结合工地的实际情况，进一步改善钻孔工艺，有利于提高项目工程质量与施工效率。一、砂卵层地质特征砂卵石层具有粒径不均，孔隙密度大，粘结性不强，具有较强的透水性。在这样特征的地质环境下，钻进容易造成事故，难以成孔。目前，国内针对这一地质特征，常用的钻孔方式有四种，如回转钻进施工法、冲击钻进施工法、人工挖孔施工法与贝诺特施工法。二、砂卵层施工方法（一）回转钻进施工法回转钻进施工法实质是进行正、反循环的钻孔防湿，采用灌注成桩的施工过程。具体施工程序为先埋设护筒，安装好钻机后，进行钻进，到达桩端为止；清理孔内虚土，测量并确定孔壁的回淤厚度；以垂吊的方式，放入钢筋笼，插入导管后，将虚土清理干净，灌注混凝土成桩；拔出导管与护筒。采用正、反循环方式钻孔时，需注意：应对泥浆循环、排水与清渣系统的安装设置问题进行充分的考虑，确保在泥浆循环顺畅、排水彻底、清渣顺利的情况下进行正、反循环施工。同时还应严格控制泥浆的指标，如在粘土或亚粘土中进行钻孔时，可酌情关注清水，将原土化为泥浆，保护孔壁；在砂石层或砂土层较厚的环境下钻孔时，应制备适当厚度的泥浆。在土层松软环境下进行转进工序时，根据泥浆补给情况选取适当钻进速度；在土质较硬或岩层中钻进时，以钻机不发生调动为标准，调整钻进速度。为保证尽量垂直钻孔，采用钻杆加压型正循环回转钻机，并在钻具中加设扶正器。当在钻进时，出现斜孔、踏孔等现象，应停止钻进并采取应对措施后再行钻进。反循环钻机的使用范围：多瓣式钻头在土层较硬的环境中钻进时，容易打滑，因此适用于粒径小于钻杆10mm的砂卵层；滚轮式钻头又称牙轮式钻头，在钻进时需要加压，因此需要安装旋转连接器与旋转盘，适用于土质特硬的粘土与砂砾层；并用式钻头是在滚轮式钻头基础上加装耙形刀刃，省去频繁更换钻头的程序，可一直进行钻进施工，适用于岩土混合层；抓斗式钻头适用于砾石层，且粒径不低于150mm；扩孔钻头为砂砾层专用钻头。正循环钻机使用范围：双腰带翼状钻进钻头，由于适应第四系地层，具有较低的回转阻力，且在钻孔过程中，对钻进路径具有导向性与扶正的作用，对孔底的钻渣也有很好的清理作用，适用于粘土层、砂土层与粒径较小的卵石层等。筒状肋骨合金取芯钻头，在较完整的砂岩、灰岩等基岩环境中钻进，能够有效使破碎岩石的体积有效缩小，增加钻头比压，促进钻进速率，适用于卵石层等。在砂卵层中进行大孔径钻进时，采用此施工方式可保证施工的顺利进行。（二）冲击钻进施工法冲击钻进施工法又称为冲击反循环施工法，其特点为在碎岩过程中，能够同时进行清渣的工作，钻孔的过程得到简化，节省的钻孔时间，有效提高了钻孔效率。根据反循环清孔方法的特性，具有较强的排屑功能，有效减少破碎重复发生，从而降低了钻头冲击的阻力，能够有效减少钻头的磨损情况。因此，能够有效提高钻头的冲击作用与碎岩效率。钻孔完毕后，不需要专门清孔，孔内底端沉渣较少，孔内干净，有效保证灌注桩钻孔的质量。但是冲击钻进施工法的排渣管需要采用内外平钻杆，同时要确保双绳冲击机构能够有效控制好双绳同步问题。在钻进过程中，排渣管容易被堵塞。由于扩孔系数大于冲击正循环钻机，占用的场地较大，因此不适用于狭窄的地方。混凝土导管不能采用冲击设备提拔，因此需自行灌注混凝土。冲击钻进施工法在钻机就位后既可进行钻孔，检测成孔质量合格后，进行清孔并下入钢筋笼。然后安装水下混凝土导管，通过签证检查后，再关注混凝土，最后检测成桩质量。针对各种原因造成的坍孔，应采取相应的解决处理措施，如：护筒埋置过钱导致的护筒周围封填不密实而漏水，应加大护筒埋深，夯实护筒周围的填土，重新钻进。在提升钻头或钢筋笼过程中，碰撞到孔壁，或因其他不妥当的操作行为导致坍孔；由于泥浆稠度过小对孔壁起不到保护作用，轻度坍孔可通过加大泥浆稠度，加强对孔壁的保护力度，或者提高水位；严重坍孔则采用粘土泥膏填实钻孔，等到孔壁稳定后慢速钻进。针对孔内水流速较大，孔壁遭到直接冲刷时，应抬高护筒，增设水头，协调水头差保持相对稳定。在松软砂层环境中钻进的速度不要过快，应在有良好泥浆护壁的情况下，合理控制钻进速度。此外，因冲击钻头被钨金套卡主，导致钻头不能灵活转动，造成十字形孔或梅花形孔，应检查钨金套的灵活情况。发生卡钻时，可能有几种情况，如：出现十字形孔、梅花形孔或缩孔等没有及时处理，造成的卡钻。针对能够上下活动的卡钻，将钢丝绳进行左右拔移或旋转，并上下提动钻头；被坍孔中的落石卡住或被误入孔的工具卡住，应利用小冲击钻对卡住钻头的物体进行冲、吸，使其松动后，拔出钻头；由于钻头尺寸具有差异性，焊补过的钻头过大导致卡钻，施工过程中应保持钻头尺寸统一，钻进速度要控制，切忌过猛过快。（三）人工挖孔施工法人工挖孔施工法是最传统的老办法，近年来得到广泛、快速地推广。其适用范围从过去的陆地无水或含水量较少、结构密实岩、土层拓展到较深的明水或渗透力不弱的砂砾石层中。并且加大了钻孔深度，从符合于公路桥涵施工规范的孔深不超过15m增加到孔深不低于30m。保护孔壁的方式也变得多样化，如现浇混凝土支护、钢护筒支护等。这样一来，使人工挖孔施工的适应性与可靠性得到显著提高。开挖方式也多式多样，如小型风镐掘进、小药量浅眼爆破等。人工挖孔施工法较于其他施工方式具有较强的经济性，工程造价低、钻孔速度快、具有高质量保证。并且当桩身采用混凝土浇筑时，当出现断桩问题时，可将孔内的积水直接抽干，并在浮浆层凿除之后，可直接浇筑混凝土，加长桩身。这一特点是采用钻机钻孔无法超越的优势。（四）贝诺特施工法贝诺特施工法即全套管灌注桩施工法，也可视为冲抓斗跟管钻进法。采用摇动装置，在摇动的过程中，压入土层；或者利用回转装置，在回转过程中，压入土层，并用冲抓斗挖土，直到将套管完全下到孔桩顶端的持力层为止。在此过程中，这两种钻进方法能够有效减少钢套管和土层间的摩擦，从而降低阻力。挖掘完毕后，立即测量挖掘深度，找到孔桩顶端持力层，除去虚土。把钢筋笼放入钻孔，并将导管垂直置于钻孔中心，注入混凝土成桩。贝诺特施工法由于振动小且不需要泥浆，因此具有噪音小、污染低的优点，施工工地相对整洁。且孔内挖出的泥土含水量较低，便于运输。由于采用该方法钻孔取土时，套管进入整个孔中，避免孔壁坍落的情况，便于对桩断面的尺寸和形状进行控制。孔内泥土含水量较少，方便处理桩端的虚土，且有较好的清理效果。此外，因其钻孔充盈系数小，对灌注的混凝土的需求量也较少。贝诺特施工法若加上各类抓斗，可在不同的杂填土中施工，如含有砖渣、石渣或是混凝土块的杂填土。在挖掘过程中，可摸清摩擦力层与持力层的土性与岩性，确定适宜的桩长。因此，此施工方法能够有效适应于砂卵层中大孔径钻进。结束语在进行钻孔作业时，应严格按照地层特性选择适应的钻孔方法。本文主要针对砂卵层钻孔桩为研究对象，介绍了四种钻孔施工方法。其中适用于砂卵层大孔径钻孔桩成孔方法的有反循环钻机抓斗式钻头的回转钻进方法、全套管灌注的贝诺特施工法、飞速发展的人工挖孔施工法以及具有一定弊端的冲击钻进施工法。参考文献：[1]许磊.分析铁路施工中软土地区大孔径钻孔桩技术[J].门窗,2014,01:162.[2]葛志伟.分析铁路施工中软土地区大孔径钻孔桩技术[J].黑龙江科技信息,2014,25:234.[3]张光富.铁路施工中软土地区大孔径钻孔桩技术要点分析[J].企业技术开发,2014,21:43-44.[4]方懈.砂卵层钻孔施工工艺及常见问题探讨[J].大众科技,2011,08:58-60.