摘要：桩基工程的具体施工的方法需要根据桩基设计情况、工程地质水文条件并结合施工单位施工水平等综合决定。本文针对西城客专修城坝清江河特大桥8～11#墩为毗邻居民区厚卵石覆盖层的具体情况，对桩基施工工艺进行了多项试验研究，并对最终选定的搓管机配合旋挖机钻进方案的工艺流程进行了详细阐述。
关键词：毗邻居民区 厚卵石覆盖层 桩基施工工艺
Research on Project?Laying?Pile Foundation?through
Thick?Pebble?Layer nearby?Residential?Areas
Song LI
(Sichuan Vocational And Technical College Of Communications Sichuan Chengdu 611130)
Abstract?:The?concrete?construction?way?of?pile?foundation?project?needs?deciding
according?to?the?design?on?it?,?engineering?geological?and?hydrological?conditions?and
construction?level?of?construction?unit.?This?paper??aims?at?piers?from?No.8?to?No.11?of
major?bridge?of?Qing?Jiang?River?along?West?Passenger?Railway?Line?nearby?the
residential?areas?and?demonstrates?the?procedure?on?finally?chosen?plan?the?rolling
machine?working?in?with?rotary?digging?machine?by?making?many?experiments?on?it
in?detail.
Key?words:?nearby?residential?areathick?pebber?layerpilefoundationconstruction
technology
1.概述
桩基工程的施工方法种类繁多，各具特色，但其具体施工的方法还需要根据桩基设计情况、工程地质水文条件并结合施工单位施工水平等综合决定。目前在厚卵石覆盖层地区的桩基有许多成熟的施工方法，本文针对西城客专修城坝清江河特大桥8～11#墩为毗邻居民区厚卵石覆盖层的具体情况，并结合工程已有施工设备对桩基施工工艺进行了多项试验研究，从环保、施工速度、质量和施工成本方面综合考虑，最终确定搓管机配合旋挖机钻进施工为最佳方案。
2.工程概况
2.1 地质水文
西城客专修城坝清江河特大桥于剑阁县城附近，横跨清江河，起讫里程D3K420+627.35～D3K421+340.95，桥长713.6m，桥跨结构设计为1×24+1×32+11×48+3×32m，该桥位于直线上。其中8～11#墩位与剑阁县修城坝小区内7层房层毗邻，最近的8#墩距离仅为20m，最远的11#墩距离为31m。且8-11#墩位处原为清江河河滩地，为修建新县城及拐枣水电站进行了河道整治，并对河道进行了局部改道，填筑材料为大粒径砂卵石、建渣等。经钻勘得知8#～11#墩覆盖层厚度分别为21.9m、18.5m、21m、16.5m，覆盖层自上而下分别为建渣回填层、卵石土回填层、原河道抽砂后形成的松散卵石层，卵石粒径普遍在15～30cm之间，最大可达35cm以上；基岩为砂、泥岩互层，砂岩强度可达35MPa以上；因拐枣水电站于2014年2月下闸蓄水，清江河水位由原来的487m升至494.5m，经钻勘揭示8-11#墩地下水位与之相同。
2.2 桩基设计概况
8-11#墩桩基设计均为14φ1.5m群桩，桩长依次为48.5m、38.5m、37.5m、38m，顺桥向均为5+4+5排列，其中8#、9#、11#顺桥向桩间距为4.5m，横桥向桩间距为3.2m；10#墩顺桥向桩间距为5.6m，横桥向桩间距为3.75m，其布置图如图1、图2所示。
图1 8#、9#、11#墩桩基平面布置图 图2 10#墩桩基平面布置图
3.桩基施工工艺研究
根据原设计方案，8-11#墩为钻孔桩，在大粒径较厚砂卵石下覆砂岩的同类地质情况下，一般可采用的成孔方式有人工挖孔、冲击成孔、旋挖成孔。
3.1人工挖孔工艺
由于8～11#墩处地表标高约499m，而地下水位为494.5m，且8-11#墩表面覆盖层较厚，桩长37.5～48.5m，显然人工挖孔工艺不适用于此覆盖层松散、地下水位较高，且桩孔较深的工程。
3.2冲击成孔工艺
冲击成孔工艺是利用冲击钻机或卷扬机带动一定重量的冲击外头，使钻头提升至一定的高度，然后突然释放，使钻头自由降落，利用冲击动能冲挤土层或破碎岩层形成桩孔，再用掏渣筒或其他方法将钻渣岩屑排出。每次冲击后，冲击钻头在钢丝绳转向装置的带动下转动一定角度，从而使桩孔得到规则的圆形断面。冲击钻成孔适用于填土层、粘土层、 粉土层、淤泥层、砂土层和碎石土层；也适用于砾卵石层、岩溶发育岩层和裂隙发育的地层施工，而后者常常是回转钻进和其他钻进方法施工困难的地层。其所成桩孔直径通常为600～1500mm，最大直径可达2500mm，钻孔深度一般为50m左右，特殊情况下可超过100m。根据本工程的地质情况来看，该工艺适宜于本桥桩基施工，项目部根据自有仪器设备情况拟按此施工工艺方案施工，但冲击钻孔施工刚一开展，就有当地大量居民集中到现场阻工，经协调办调查得知，该处小区城房均为08年地震前所建，在地震的影响下已经有一定的损害，且8～11#墩位与剑阁县修城坝小区相距太近，采用冲击钻施工工艺对小区居民的震动影响和噪音影响都太大，于是向项目部下发专函，要求改变施工工艺，减小震动干扰。
3.3旋挖成孔工艺
作为一种高效而优质的钻进技术，旋挖钻进目前在国内均得到了普遍的使用，几乎遍及公路、铁路、港口、电站和高层建筑等各个领域，随着旋挖钻进技术的不断完善，其适应的地层范围、钻孔深度和孔径也越来大，冲击成孔工艺在8～10#桩施工中被要求更改后，项目部根据本工程实际情况，在确定具体施工方案时对旋挖成孔工艺进行了如表1所示的几项工艺性试验。
表1 旋挖成孔工艺试验情况表
4.全套管旋挖设备及施工工艺流程
4.1 全套管旋挖设备
本项目采用的全套管旋挖设备主要由搓管机、钢套管、旋挖钻具、旋挖钻机等组成。其中搓管机由导向与纠偏装置、夹持装置、左右搓管装置、压拔管装置、钻机液压系统组成。套管采用4米和2米的标准节段，套管之间采用销隼连接。搓管机由液压泵驱动,夹紧油缸将套管夹紧,由搓管油缸进行搓管,同时由加压油缸加压使套管下行,搓管角度一般为15°~20°,起拔套管仍由搓管机完成。此种设备较之于全回转套管钻机成本低、简单、适用,便于推广，用搓管机进行全套管施工,是目前应用比较普遍的一种全套管施工法。
4.2 施工工艺流程
1、施工准备
在进行施工前应合理布置施工场地，并进行必要的场地处理，保证场地三通一平，放线定桩，在孔口垫50mm厚钢板。
2、旋挖钻机与搓管机整体移动就位
将搓管机的定心管中心与桩孔中心对准，打开搓管机上下卡盘，吊出定心管；将第一节起始套筒小心吊装放入搓管机卡盘内，使上卡盘抱紧套管，下卡盘夹紧套筒后再松开至间隙以10-15cm左右，起到导向作用；调整扶正缸使起始套筒垂直。
3、压入起始套管,校核垂直度
通过操作左右压拔缸下压起始套管，若左右不同步可调节底盘上的两个单向节流阀，阀的流量大小与阀上数值标志相对应；在开孔钻进时采用小幅度圧管尽量让钻机底盘不脱离地面，当第一节套管钻进有3-4米深后方可使底盘脱离地表；手动控制小角度搓动套管，使第一节套管平稳而连续地压入土层，并注意根据钻进情况及时校核套管垂直度。
4、边冲抓取土,边摇动压入套管
当第一节套管平稳而连续地压入土层后，利用旋挖钻机旋挖取土，同时用搓管机下压套管。当套管压入地层5-8米后，套管的转动已经平稳，将搓管机的压拔油缸提升到额定行程，搓管调到自动档位，每搓管完成一标准节后接下一标准节。
5、加接套管,旋挖取土，套管下至岩层后，旋挖进行常规操作。
6、修孔、清孔并校正孔深；
7、吊放钢筋笼、下导管；
8、灌注混凝土，成桩；
边灌注,边摇动起拔套管和拆卸套管,当混凝土进入套管4米深时开始拔升套管，起拔套管时采用吊车辅助调离，拔管过程中始终保证砼在套管内的深度为3-4米，直至拔出全部套管,灌注成桩。
9、旋挖机和搓管机移至下一孔位施工。
4.3 施工中常见问题及处理方法
在8～11#桩的施工中，常见的问题及其产生的主要原因和处理方法如表2所示。
表2 施工中常见问题及处理方法
5.结语
根据本工程毗邻居民区厚卵石覆盖层施工区域内桩基施工的实践证明，采用搓管机配合旋挖钻施工桩基具有清洁、环保、成孔成桩功效快、质量高等特点。同时搓管机可以顺利的实现钢护筒的下压与起拔，可以有效的实现钢护筒重复利用，极大的降低了施工成本。该施工方法的应用成效可为今后毗邻居民区厚卵石覆盖层地域的桩基施工提供很好的指导和借鉴意义。
参考文献：
[1]杨引娥.全套管旋挖施工钻进技术及其应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程), 2009.12
[2]柏玉冰 金凯.机械式全护筒旋挖法在桩基工程中的应用[J].水利水电施工，2014.第1期 总第142期。
[3]宋志彬 冯起赠 和国磊 王年友 张金昌.CG型全套管搓管成孔设备的研究和应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程), 2009
[4]陈继发.厚层砂卵石地层桩基施工[J].中外公路,2005.8
论文作者:宋莉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/18
标签：套管论文; 桩基论文; 卵石论文; 钻机论文; 工程论文; 土层论文; 居民区论文; 《防护工程》2018年第21期论文;