中国水电建设集团十五工程局有限公司 陕西省西安市 710065
摘要：在灌注桩施工中，造孔是最关键的工序，造孔方法的选择，对工期和施工费用影响很大，本文通过对克塔高速KT-1标段各种地层条件下造孔方法和造孔费用的比较，为以后灌注桩造孔方法的选择，降低施工费用提供一定的借鉴作用。
关键词：灌注桩；造孔；施工方法；费用
1工程概况
克拉玛依至塔城高速公路位于新疆北部克拉玛依市和塔城地区，路线总长217km，为4车道高速公路，设计车速100km/h。共划分为三个标段。KT-1标段线路全长80.7km，沿线包括3个互通式立交、1个停车区和1个服务区，大小桥梁7530m/50座，其中主线（不含互通主线桥）共设置特大桥1座、大桥21座、中桥7座，大中桥全长6582m，涵洞、通道213座，分离式隧道1座，其余部分均为路基。
2本标段灌注桩类型及数量
本标段3座互通主线桥、1座特大桥、28座大中桥均设置为灌注桩基础，灌注桩类型、数量及地层情况如下：
2.1本标段灌注桩类型及数量
据统计，本标段灌注桩分为摩擦桩和端承桩两种类型，其中摩擦桩桩径为1.0m、1.2m、1.4m、1.5m、1.7m、1.8m六种，最大桩长30m，最小桩长10m，总长18570m。
2.2灌注桩所在位置的地层情况
本标段线路全长80.7km，桥梁灌注桩总数1518根，因此，灌注桩所在位置的地层情况特别复杂。经统计整理，灌注桩所在位置的地层情况分为以下几种情况：
2.2.1上部覆盖层较薄或基岩外露，下部为凝灰岩
从K6+834.6百户村1号大桥到K63+542.5大桥（达尔布特特大桥14#、15#、16#墩处除外），灌注桩位置地层情况依次为角砾土（深度0～3m，[fao=400kpa]）或强风化凝灰岩（深度0～5m，[fao=600～800kpa]）、中风化凝灰岩（深度3～35m以下，[fao=1500～2500kpa]），部分地层在中风化凝灰岩以下（距地面12m）为微风化凝灰岩深度（深度12～35m以下，[fao=2500～3000kpa]）。该段地层在5～10m以下有少量地下水，水量不大。
2.2.2上部覆盖层厚度大，下部为凝灰岩
达尔布特特大桥14#、15#、16#墩位于达尔布特河主河道上，桥墩处长年有河水经过。地层情况依次为角砾土（深度0～17m，[fao=400kpa]），部分地层中有流砂夹层）、强风化凝灰岩（深度17～21.7m，[fao=600～800kpa]）、中风化凝灰岩（深度21～35m以下，[fao=1500～2500kpa]）。该处角砾土地层中地下水极为丰富，部分段落有流砂夹层。
2.2.3上部覆盖层较薄或基岩外露，下部为花岗岩
从K68+767.5大桥到K74+570等6座大桥，灌注桩所处位置的地层情况依次为角砾土或砂砾（深度0～5m，[fao=200～300kpa]）或强风化花岗岩（深度0～17m，[fao=500～1200kpa]）、中风化花岗岩（深度5～35m以下，[fao=1500～3000kpa]）。该段地层在5～10m以下有少量地下水，水量不大。
2.2.4上部覆盖层厚度大，下部为花岗岩
从K71+575大桥2#、3#墩、K74+570大桥6#～9#墩，位于河谷的主河道上。其中K71+575大桥2#、3#墩处长年有地表水，地层情况依次为角砾土（深度0～3m，[fao=200～350kpa]），砂砾（深度3～10m，[fao=200～250kpa]），中间夹淤泥质粉土夹层，[fao=150kpa]，强风化花岗岩（深度10～25m，[fao=600～1000kpa]），中风化花岗岩（深度25m以下，[fao=2000～2500kpa]）。K74+570大桥6#～9#墩处地层情况依次为角砾土（深度0～3m，[fao= 350kpa]），淤泥质粉质粘土（深度4～10m，[fao=100kpa]），砂砾（深度11～12.5m，[fao=300kpa]），粉土（深度12.6～20m，[fao=240kpa]），全风化花岗岩（深度21～25m，[fao=400kpa]），中风化花岗岩（深度25m以下，[fao=2500kpa]）。该两处地层中地下水极为丰富，并有流沙夹层。
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2.2.5上部覆盖层厚度较大，下部为砂质泥岩或粉砂质泥岩
K76+155铁厂沟互通主线桥、ZK78+572（YK78+563）铁厂沟1号大桥、ZK79+153（YK79+130）铁厂沟2号大桥，地层情况基本相同，依次为角砾土或粉土（深度0～5m，[fao=240～400kpa]），圆砾土（深度0～12m，[fao=600kpa]），强风化泥岩（深度13～18m，[fao=500～600kpa]），中风化砂质泥岩或粉砂质泥岩（深度18m以下，[fao=700～800kpa]）。由于该处灌注桩位于河道或河道附近，地层中地下水丰富。
3灌注桩造孔方法的选择
灌注桩造孔施工方法的选择，要结合所处位置的地形地貌、地层情况、临时电力供应、施工便道等综合考虑。本标段由于线路长，灌注桩数量大，因此，选择合理的灌注桩造孔施工方法，对灌注桩施工的进度、安全及费用影响很大。通过对以上条件的综合分析，并结合本标段的实际情况，灌注桩造孔采用以下施工方法：
3.1人工挖孔
由于本标段桥梁位于重丘区或低山区，地形极为复杂，加之本地区人迹稀少，沿线几乎没有电力供应，且灌注桩处下端地层基岩硬度极大，承载力极高，因此，除地下水丰富且含有流砂夹层的达尔布特特大桥14#、15#、16#墩、K71+575大桥2#、3#墩、K74+570大桥6#～9#墩、铁厂沟互通及1号2号大桥，跨越S201省道的大中桥外，均采用人工挖孔，混凝土护壁。具体方法是覆盖层段采用人工挖孔，人工配合卷扬机出渣，15cm厚C30混凝土护壁，基岩段采用风钻打眼，乳化防水炸药爆破，人工配合卷扬机出渣，15cm厚C30混凝土护壁，如有地下水，采用潜水泵抽排。
3.2旋挖钻造孔
对于地下水丰富且含有流砂夹层的达尔布特特大桥14#、15#、16#墩，因人工挖孔存在安全隐患，因此采用旋挖钻造孔。对于跨越S201省道的大中桥，因爆破时对行车安全有影响，因此也采用旋挖钻造孔。铁厂沟互通及1号2号大桥，因最下端为中风化砂质泥岩或粉砂质泥岩（[fao=700～800kpa]），承载力较低，基岩硬度较小，采用旋挖钻造孔，具有施工进度快，费用较低的优点，因此也采用旋挖钻造孔。
达尔布特特大桥14#、15#、16#墩及跨越S201省道的大中桥，灌注桩最下端地层均为中风化凝灰岩（[fao=1500～2500kpa]），基岩硬度大，抗压强度高，此段地层中旋挖钻造孔极为缓慢，扭矩小于360KN?m的旋挖钻，几乎没有进尺，因此，必须选用扭矩大于360KN?m的旋挖钻，才能保证成孔。而铁厂沟互通及1号2号大桥，因最下端为中风化砂质泥岩或粉砂质泥岩（[fao=700～800kpa]），基岩硬度较小，抗压强度较低，采用扭矩为260～320KN?m的旋挖钻，就能保证成孔。
3.3冲击钻造孔
K71+575大桥2#、3#墩、K74+570大桥6#～9#墩，上部覆盖层厚度大，且地下水丰富，并有流砂夹层，采用人工挖孔存在极大的安全隐患。因下端为中风化花岗岩（[fao=2500kpa]），花岗岩具有结构细密，硬度大，抗压强度极高的特点，根据以前的施工经验，并查阅相关资料，旋挖钻不适合在该地层中造孔。冲击钻虽然施工进度慢，但能在各种地层中造孔，因此，该处灌注桩采用冲击钻造孔，泥浆护壁的施工方法。
4各种施工方法的施工费用
本标段灌注桩施工采用专业分包的管理模式，施工结束后，经对各种造孔方法的施工费用统计分析，具体如下：
4.1人工挖孔
4.1.1主要施工工序及工作内容：孔口护壁混凝土浇筑，挖孔（包括人工挖土或钻爆石方、装渣出渣、孔内排水、孔底找平及清理），护壁混凝土浇筑（包括模板支撑等材料的采购、制作、安装、拆除及护壁混凝土材料采购、拌制、运输、浇筑），清孔验收，临时支撑及防护警戒等。
4.1.2施工费用：不论桩径，凝灰岩地层单价为550元/m3，一般花岗岩地层单价为735元/m3，特别坚硬的花岗岩地层（该地层花岗岩结构细密，硬度极大，抗压强度极高，单循环进尺只有30cm）单价为1015元/m3（桩
径1.7m为2303.85元/m3），15cm厚护壁混凝土已包含在单价中。以上单价包括施工临时设施费，完成施工项目所需的人工费、材料费、机械费、人员和机械进出厂费、安全文明施工费、综合管理费以及3.14%的税金等所有可能发生的一切费用。
4.2旋挖钻造孔
4.2.1主要施工工序及工作内容：安装钢护筒、钻机就位、钻孔、泥浆护壁、清孔、终孔验收、废渣清理、照明、警戒、安全防护等。
4.2.2施工费用：不论桩径、凝灰岩地层单价为1500元/m（桩径1.7m为660.85元/m3），砂质泥岩或粉砂质泥岩地层单价为769.69元/m（桩径1.4m为500元/m3），以上单价包含内容同人工挖孔。
4.3冲击钻造孔
4.3.1主要施工工序及工作内容：安装钢护筒、蓄水池开挖、泥浆池开挖、钻机就位、钻孔、泥浆护壁、清孔、终孔验收、废渣清理、照明、警戒、安全防护等。
4.3.2施工费用：不论桩径，花岗岩地层单价为2180元/m（桩径1.7m为960.44元/m3），以上单价包含内容同人工挖孔。
5结束语
经过对本标段灌注桩所处位置的地形地貌、地层情况、造孔方法和造孔费用综合分析，总结出以下几条供在以后施工中借鉴：
5.1对地形地貌复杂，钻机就位困难、现场无电力供应、下部基岩硬度大、抗压强度高的灌注桩，在确保安全的前提下，优先选择人工挖孔。但人工挖孔由于采用混凝土倒挂壁，灌注混凝土量增加约30%左右（约增加混凝土费用100元/m3）。
5.2对地形较为平坦，覆盖层厚，地下水丰富，含有流砂夹层，下部基岩硬度不大，抗压强度较低（如凝灰岩、泥岩、砂岩等）的灌注桩，优先选择旋挖钻造孔。由于旋挖钻造孔具有扩孔系数小，施工进度快，施工安全等优点，而费用和人工挖孔基本相当，因此，在同等条件下，应优先选用旋挖钻造孔。
5.3对覆盖层厚，地下水丰富，含有流砂夹层，下部为中风化花岗岩的地层，应选用冲击钻成孔，但是施工费用高，在中风化花岗岩的地层进尺极为缓慢，每天进尺只有30cm左右。
5.4对于设计深度超过12m（灌注桩的最小锚固深度）的嵌岩桩，在成孔过程中随时提取渣样，在进尺超过12m，又满足设计嵌岩要求时，应及时和现场监理、设计代表联系，优化设计，提前终孔。这样既可加快施工进度，又能降低施工费用。
论文作者:刘坤乾
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/21
标签：地层论文; 大桥论文; 深度论文; 凝灰岩论文; 泥岩论文; 标段论文; 花岗岩论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;