工 术 桃花峪黄河大桥大直径深孔钻孔桩的成孔质量控制 诵丹 中铁大桥局股份有限公司第—工程有限公司河南郑州４５００００ Ｉ摘 要ｌ针对黄河滩地质情况，介绍复杂地质睛况下大孔径、深桩 将钻渣悬浮出孔外，并起护壁作用。带有钻渣的泥浆经过沉淀池净化 后，进入储浆池循环使用。正循环钻进能较好地产生泥浆护壁但护壁 的关键施工技术及成孔质量控制措施。 【关键词】公路桥；钻孔灌注桩；质量控制 １．工程概况 桃花峪黄河大桥本标段跨越黄河两岸，主河槽靠近南岸，北岸滩 用送入压缩空气使水循环，钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱压力 层厚度较大且耗时较多，由于本大桥钻孔桩设计为摩擦桩，故正循环钻 进影响桩周的摩擦力，反循环较正循环钻进速度快，所需泥浆料少、清 孔时间较快，孔壁保护膜较薄，不减弱桩周的摩擦力。气举反循环是利 地高出背河地面约４米，河槽宽浅，水流分散，主流摆动剧烈，河槽不 差有关。孔浅时供气压力不易建立，钻杆内水流上升速度低，排渣性能 稳定，属于游荡型河道。主桥结构为自锚式悬索桥，北主墩紧邻黄河 差，孔深小于７ｍ吸升是无效的，孔深增大后，相应的增加供气量和供气 边，地质主要为黄土状亚粘土坚硬状粘土．第四世纪沉淀的砂层，埋深 压力，钻杆内水流能获得理想的上升速度。孔深超过５０ｍ后，可保持较 ２０－３０米为稍密一中密的粉砂层，之下为密实状的细中砂和硬塑粘性 高且稳定的钻进效率。最后综合各种因素采用先正循环钻进再反循环 土。下面针对北主墩大孔径（ ＝２．２ｍ）深桩（ｈ＝９５ｍ）的关键施工技术 钻进的施工方法。 进行介绍。 气举式钻进必须待下端钻锥钻杆埋入水（泥浆）中一定的深度，即 ２．施工方法 在孔底泥浆的压强和钻杆底泥浆、空气混合体的压强基本相等的条件 ２．１关键施工控制 下，才能吸引浆渣上升。经计算，埋入泥浆深度ｈ＝９ｍ，因上部为软塑 ２．１．１护筒的制作和埋设 至流塑状低液限粉土及低液限黏土，局部为粉细砂，为确保成孔质量， 北主墩墩位平台采用筑岛方法，将钻孔桩位处的原地面平整压实 １５ｍ处开始用气举反循环钻进。 后，采用吊机配合插打护筒，护筒采用１．５ｃｍ厚的钢板加工而成，直径为 在钻进过程中要经常检查钻盘，如有倾斜或位移，及时纠正。 ２．５ｍ，长６ｍ。在钢护筒征地下沉过程中要精确定位、跟踪监测、垂直度 钻孔过程中根据钻机工作状况调整钻速、钻压，如钻机转盘运转均 满足规范要求，保证钻孔桩顺利进行。 匀，钻架晃动较小，应加大钻压或转速，淤泥质亚黏土软弱地层，应加 ２．１．２泥浆循环净化系统的设置 大泥浆比重，放慢钻进速度，当钻架晃动较大或钻具跳动较大时，应将 泥浆循环净化系统由泥浆土的配比搅拌机、３００ｍ 泥浆池，４００ｍ。 钻具提起，以减小转盘运转速度。 沉淀池，６００ｍ３蓄浆池、砂石泵，空压机等组成。 采用反循环钻进时，空压机送风应与钻锥回转同时进行。接钻杆 ２．１．３泥浆的制备、原材料 时，应将钻杆提升３０ｃｍ左右，先停止钻锥回转，再送风数分钟，将孔底 （１）泥浆配合比 钻渣吸尽，再放下钻锥，进行拆装钻杆工作。 钻机泥浆按墩位处地质情况进行反复适配，选用不分散，低固相， 钻孔采取减压钻进，孔底承受的钻压不得超过钻具重力之和（扣除 高粘度的ＰＨＰ优质膨润土化学泥浆，经实验室配比试验确定，要严格控 浮力）的８０％，以确保长桩的竖直度，保持重锥导向作用。 制泥浆的比重、粘度、含砂率、ＰＨ值和泥皮厚度等指标。 钻进过程中随时捞取钻渣，判断地层并检验泥浆指标，根据地层 优质ＰＨＰ泥浆由膨润土、碱（Ｎａ，ＣＯ ）、羟基纤维素、和聚丙烯酰 变化情况，采用不同钻速、钻压，适时调整泥浆性能。 胺等原料组成。钻进过程中，根据地质变化情况对泥浆指标及时调配。 表１不同地层钻进参数 （２）泥浆拌制 泥浆拌制采用泥浆搅拌机进行拌制，泥浆配制顺序为先加水，再 加膨润土，泥浆的搅拌方法对膨润土的溶胀程度影响很大，根据搅拌 试验的结果在现场决定搅拌时间。泥浆开机搅拌均匀检测合格后，注入 泥浆池中贮存，将水与膨润土拌制成泥浆后，使土粒充分膨化后方可使 钻进过程中加强护壁，保持孔壁稳定。 用。 钻孔连续进行，当遇到特殊情况需停钻时，提出钻头，补足孔内泥 ２．１．４泥浆护壁水头的控制 浆，始终保持孔内规定的水位和泥浆的相对密度和黏度。 深水处钻孔时，为确保钻孔的安全，在采用反循环钻进时，一般要 根据施工经验，在砂土层中钻进时，要开启泥浆净化机以降低含砂 求有２ｍ以上的水头压力。桩孔内泥浆柱压力与孔壁土压力分布形成３个 率，保证钻进速度和孔壁的稳定；在黏土层中钻进时采用改造过的钻 区域，即被动区、过渡区和塑性区。在被动区内，孔壁压力大于孔内泥浆 头，钻头上设射水管，通过高压射水等措施，清除糊钻的黏土，同时控 柱压力，属易坍孔区，钢护筒最小应穿过该层，过渡区孔壁内外压力则 制钻进速度，加强观察，以防止因糊钻而扭断钻杆。 接衡，因为孔内外地层压力平衡，自然地层在钻头的拨动下容易通 ２．３孔底沉淤的控制措施 过循环系统将其孔内钻渣排出孔外。 （１）用优质膨润土和化学外加剂（如纯碱）提高泥浆黏度，以减缓 因为本工程属黄河滩地，孔位紧邻黄河边，地下水丰富且土层为软 砂粒沉淀速度。 土层，若孔内泥浆压力大于孔壁压力时，容易发生孔内泥浆的反串，导 （２）严格要求钻杆接头的密封性，保证泥浆全部从孔底返出。 致无法建立孔内水头高度，严重时护筒下沉、孔１３坍塌，若孔内泥浆压 （３）钻进砂土层时开启泥浆净化器，降低含砂率。 力小于ｑ￣Ｌｇｂ地层及地下水压力时，则容易发生垮孔，从而影响孔壁的安 ３．结语 全，因此，根据计算钢护筒入土深度应最小应大于５米。在钻进过程中， 北主墩共３５根钻孔灌注桩，全部为一类桩。终于ｂ后及时清理。不能 确保孔内发生泥浆漏失时，及时采取补浆措施。 停歇过久，以免使泥浆、钻渣沉淀增多而造成清孔困难甚至塌孔，清孔 ２．２钻进工艺 时利用钻机泥浆循环系统，通过换浆法进行清孔。将钻头提高距孔底 钻孔灌注桩施工采用正、反循环回转钻进为主的成孔工艺（０－１５ｍ １０－１５ｃｍ，持续吸渣直到排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近 采用正循环，１５－９５ｍ采用气举反循环）。 为止，及时向孔内注入新鲜泥浆，保持孔内水位，避免塌孔。 正循环钻进是电动机将动力经传送系统传送至转盘旋转设备，带 动它中心的空心转杆转动，将扭转动力传递至钻头，钻头受到重压切削 泥沙・另用空压机将泥浆经空心钻杆压入孔底后，在钻杆＃１，１－升。泥浆
