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高水位超厚流砂层旋挖钻快速成孔施工技术[摘要]：在昆独龙川特大桥桩基施工中，通过调整泥浆比重、增加护筒埋设深度等措施，解决了超厚流砂层钻孔成桩时塌孔、缩孔问题，提高了施工质量。[关键词]：超厚；流砂层；旋挖钻；施工技术0．引言旋挖钻机成孔具有成孔速度快、质量高、环保等特点，已越来越多地被广泛采用。但在实际施工中，由于针对不同地质情况所采用的工艺及控制指标掌握不准确，极易影响成桩质量。尤其在超厚流砂层，容易出现扩孔系数大、塌孔、缩孔等问题，造成一次性成孔率低、工效不高。本文针对这些问题，论述相关控制技术。1.工程概述呼准鄂项目昆独龙川特大桥起讫里程DK195+826.24～DK204+293.93,桥梁全长8467.69m,为双线铁路桥,设计时速160Km/h,位于直线及半径R=3500m曲线上，基础均为钻孔摩擦桩基础。其中184#墩至196-12#墩位于昆独龙川河河床、河漫滩及一级阶地内，桥址区地表水较发育，分布于昆独龙川河等沟渠主槽内，设计地下水位埋深3.5m～11.2m，实际埋深较高，部分埋深仅0.3m左右。从地质总体情况看，自上而下地层变化为：粉质粘土层厚0.3～2.8m，细砂层厚0.6～3.5m,中粗砂层2.5～9.5m，砂岩夹泥岩风化层厚5.3～29m，继续往下全部为砂岩夹泥岩。砂层一般具有易液化、易流动、易塌孔、易缩颈的特性，同时各墩位砂层厚度不同，最厚处达9m。2.施工工艺的确立根据该桥地质特点及工期要求，最初采用旋挖钻机作为成孔机械，按常规要求进行护筒埋设及钻进。但在施工过程中，由于砂层的高流动性，且具有较大厚度（约9m），采取加大泥浆比重、泥浆中掺加火碱、多加膨润土等措施，仍不能形成护壁，频频塌孔。为解决流砂层塌孔问题，施工中调整了施工工艺，采取在调整泥浆比重、确保钻进时施工质量的基础上增加护筒埋设深度，将护筒穿过流砂层，以避免流砂层塌孔现象。3.超厚流砂层旋挖钻机快速成孔技术3.1钢护筒制作钢护筒内径比桩径大0.2m～0.3m，采用厚度10㎜的钢板制作，使护筒具有足够的刚度和强度，以确保护筒在埋设和抽拔过程中不变形。每节护筒长度2m,单个桩基根据流砂层厚度不同，采用2～5节护筒。底节护筒的上部均匀对称设置4个Ф20钢筋吊环，用以拉拔护筒，如图1所示。说明：1.本图单位以米计；2.护筒采用1cm厚钢板。吊环图1钢护筒示意图3.2护筒埋设根据流砂层厚度，护筒总长度最大的需埋设9m以上，长护筒的沉入和拔出是施工的重点和难点之一。为此，采了用分节沉入，预先安置钢丝绳抽拔护筒方法。以196#-1桩基为例，其地质情况为：0～1.8m粉质粘土,1.8m～4.3m细砂，4.3m～7.3m中砂，7.3m～23m砂岩夹泥岩风化层，23m～43.55m（设计桩底）砂岩夹泥岩。护筒埋设工艺如图2所示。(1)按照常规施工方法埋设好长2m、直径1.55m的护筒。(2)分节下沉直径1.45m长2m的护筒。因旋挖钻机功率大，采用旋挖钻机下沉其他护筒。具体方法是：①旋挖钻机就位后，卸掉钻头，用钻杆压沉第一节护筒。压护筒前注意先把护筒4个吊环上穿上足够长的钢丝绳，钢丝绳连同护筒一起往下沉。钢丝绳通过吊环时采用穿插成环的方法，且钢丝绳长度必须相等，以利在拔除护筒时受力均匀，减少由护筒倾斜和钢丝绳吊环过大而增加的摩擦阻力。②第一节护筒顶面沉到接近直径1.55m护筒顶面时，进行第二节和第一节护筒焊接。焊缝采取接触面满焊，且增加厚度10㎜钢板帮条对称焊接，以保证护筒的整体刚度和强度，加固钢板尺寸为20㎝×10㎝。③继续下沉，施工方法类同。58#墩位处流砂层厚度约7.5m，共下3节直径1.45m的护筒，即可穿透流砂层，至此护筒下沉完毕。护筒沉入过程中严格控制中心位置，压沉过程中注意及时进行位置纠偏，确保下沉位置准确，护筒顶面高度高出原地面0.3m以上。原地面砂岩夹泥岩风化层吊环焊接钢丝绳流砂层粉质粘土说明：1.本图单位以米计；2.护筒采用1cm厚钢板。地质柱状图钢丝绳钢护筒图2钢护筒埋设方法示意图3.3泥浆护壁泥浆的作用主要有以下几个方面：①所产生的液压力压制平衡地下水位压力，并对孔壁有一定的侧压力，成为孔壁的液体支撑；②泥浆中胶体颗粒分子在泥浆的压力下渗入孔壁表层的孔隙中，形成泥皮，促使孔壁胶结，起到保护孔壁的作用；③在循环排渣时，起到携渣、润滑钻头、降低钻头温度、减少钻进阻力等作用。钻孔桩施工过程中，尤其在不良地质条件下，极易发生缩颈、塌孔等现象，因此要采取必要的泥浆护壁措施。泥浆主要由普通粘土和水拌和而成，并根据实际情况控制泥浆各项指标，当普通粘土拌制的泥浆不能满足需要时，适量掺入膨润土、水泥及纯碱以改善泥浆的品质。因为泥浆护壁与桩侧摩阻力是相互矛盾的，泥浆过稀能加快钻进速度，但对护壁不利，易造成塌孔；泥浆过稠会使钻进速度减慢，并使泥皮过厚，从而造成成桩承载力降低。为保证成桩质量及工期，合理控制泥浆质量及钻进速度至关重要。3.4钻进施工以196#-1桩基施工为例，设计桩长为40m，桩径1.25m，原地面以下0～7.5m为液化性粉质粘土和流砂层，7.5m以下为砂岩夹泥岩。通过加长钢护筒，顺利快速的通过了砂层，砂岩夹泥岩地层按照常规施工工艺，成孔也很迅速。整根桩从开钻到成孔仅用了4个小时，大大提高了工作效率。3.5护筒拔除因钢护筒特别长，拔出困难，所以长护筒拔除要及时。最下层护筒预装有钢丝绳，可利用该钢丝绳起吊。起吊设备可用旋挖钻机或吊车，或者同时用。一般6m长以下的护筒用钻机即可拔出，超过7m长的钢护筒需钻机配合20T吊车才能拔出。4.结语昆独龙川特大桥桩基流砂厚，砂岩夹泥岩层强度较高，通过上述的工艺施工，全部桩基础施工顺利快速，平均每根桩基单纯成孔时间不超过5小时，未发生意外及事故。经过检测，桩身质量完整，全部合格。施工效率的提高，对按期保质完成施工任务，具有重要意义。通过施工实践证明，采取旋挖钻配合长护筒施工处理高水位超厚流砂层特殊地质成孔难题，能有效满足施工质量及工期要求。