孤石地层钻孔灌注桩施工技术在工程实例中的应用

丁丽芳 （安徽省路港工程有限责任公司，安徽 合肥 230011）

1 引言

所谓孤石是指在非岩石地质的深度方向上存在的零散的大块石头，灌注桩施工中，当遇到孤石时常会出现卡钻的现象，钻头无法钻进，如若强制钻设，严重的会损坏钻机。现有技术中解决的方案一般是更换钻机，采用冲击钻机将孤石砸碎或挤向孔壁内，而且对于水中桩施工还需要对现有的施工钢平台加固才能满足冲击钻机施工要求，当反复更换钻机时，钻头在钻井操作过程中，很难保证钻头的移动方向与钻井的长度方向平行，这样在钻孔过程中发生偏移时会产生扩孔现象，造成混凝土灌注量加大现象。

新城二路桥及新城二路工程位于六安市金安区城北乡，分两阶段设计，包含新城二路桥梁及新城二路道路。新城二路桥：全长934.031m，其中桥梁长450m，接线长489.031m，道路宽为60m，桥梁宽为42m。跨淠东干渠桥主墩采用柱式实体桥墩，基础采用群桩基础，由于现场位于老河道，地质复杂，存在大量孤石地层。

2 技术特点

孤石地层钻孔灌注桩施工技术采用弹性杆构成的阻拦机构，形成栅栏状结构，当面临孤石时，钻筒在下探钻进时，孤石使得弹性杆弹性变形，从而使得孤石进入两相邻弹性杆之间的入口，避免孤石掉落现象，确保能够将孤石顺利从钻井内完全提出钻井之外，钻筒起到存储孤石的作用。钻筒的上端筒底处开设有通孔，方便将过多的泥浆排出钻筒，有效提高了钻孔施工效率。钻筒的筒壁上开设有取料门，当钻筒提出钻孔后，打开取料门即可将钻筒内的孤石取出，操作方便简单。

3 工艺原理

孤石地层钻孔灌注桩施工工法的工艺原理是在邻近钻筒下端筒口处沿着钻筒的径向方向布置多个与钻筒半径长度吻合的弹性杆，构成栅栏状阻拦机构，相邻弹性杆之间的间隙构成孤石通过的入口，利用弹性杆弹性复位形成对孤石的有效阻挡；在钻筒的筒壁上设置连通孔，消除筒腔内因钻筒在钻进过程中产生的负压力，在钻筒上端筒底处开设通孔，将多余的泥浆排出钻筒；在钻筒的筒壁上开设单向铰接弧形板状结构取料门，钻筒提出钻孔后，打开取料门即可将钻筒内孤石取出。

图1 孤石地层钻孔灌注桩施工原理图

4 工艺流程

如图2所示。

5 操作要点

①施工准备：施工前应对施工场地进行平整，雨季施工应做好排水措施，合理布置施工便道和施工顺序，满足各种施工设备的进出场及施工要求；根据桩基图纸对各个桩的位置进行定位，定位后在桩位上利用红漆做好标记。

图2 孤石地层钻孔灌注桩施工工艺流程图

②钻筒制作：钻筒制作包括：筒口焊接钻刀——筒口内壁焊接固定杆和弹性杆——筒壁和筒底开设连通孔——设置取料门-筒底设置钻杆。

③钻机就位：钻机底盘为伸缩式自动整平装置，在操作室内有仪表准确显示电子读数。将钻机的钻杆中心与桩位中心对准，并依照驾驶室仪表的垂直度显示，保证导杆垂直度。

④泥浆制备：泥浆的主要作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头，制备泥浆需根据土质确定，在粘性土中用原土造浆，成孔时在孔中注入清水；在其他土体中泥浆制备应选用高塑性粘土或膨润土；制备泥浆时应根据施工机械、施工工艺及穿越土层的土质等情况进行配比设计。

⑤连接钻杆与钻机：在钻筒制作完成及钻机就位后，连接钻杆与钻机。钻筒的下端筒口处设置有钻刀，邻近钻筒的下端筒口处设置有用于阻挡孤石的阻拦机构，阻拦机构上设置有供孤石通过的入口，钻筒上端筒底处延伸设置有用于与钻机连接的钻杆。

⑥开启钻机下钻，并提取、夹持孤石；在连接钻杆与钻机并检查无误后，开启钻机并下钻，钻筒在遇到孤石时，孤石从钻筒筒口处设置在的阻拦机构的入口进入至钻筒的筒腔内，钻筒的筒腔内可存储较多的孤石。

⑦提取钻头并取出孤石：在提钻的过程中，阻拦机构实施对孤石的阻挡，避免孤石掉落，从而将孤石一同提出钻孔，孤石打捞上来后，将孤石从钻筒内取出，无需更换钻机类型即可继续实现钻孔操作。

完成上述一个循环后，继续落钻直至钻孔完成。后续完成孔深测定、清孔、制作及安装钢筋笼、浇筑混凝土、破除桩头、桩基检测等工作。

6 质量安全主要控制措施

①做好测量、试验的检查工作，严格执行自检和复核制度。对所有采用的测量、计量器具按规定定期检验，合格后方可投入使用。

②严格控制护壁泥浆的比重、含砂率和PH值等指标。

③桩基成孔后必须进行孔径、孔深、孔斜率及沉碴厚度的检测。

④设立专用泥浆池、沉淀池、排浆沟，对废浆、污水进行集中，经常疏通泥浆沟，并做好无害化处理，按当地环保要求的指定地点排放。从根本上防止施工废浆乱流。

⑤优先选用先进、新型的机械。同时采取有效措施降低施工噪音到允许值以下，并尽量减少夜间施工噪声。

⑥对施工进场道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。

7 结论

孤石地层钻孔灌注桩施工技术整体施工效率高，施工时安全可靠，劳动强度低，生态环境效益好，明显降低了施工成本，缩短了施工工期，在新城二路桥及新城二路工程取得了成功应用，在推广应用于非岩石的各种地质条件的桩基钻设，特别在非岩石地质深度方向上存在零散的大块石头的地质条件下进行桩基钻设。