以卵击石十篇

以卵击石篇1

【关键词】卵石地层；定向钻穿越；施工；水平；困难；优化改进；应用；分析

定向钻穿越施工是工程施工中比较常见的一种施工技术和方式。由于卵石地层穿越施工中，需要穿越的卵石粒径以及厚度比较大，因此，卵石地层一直是定向钻穿越施工的技术难点与应用，在实际施工建设中的应用实现相对比较少，成为定向钻穿越施工中研究和关注的重点。尤其是在应用常规定向钻穿越技术进行施工过程中，由于卵石地层中泥浆不能够对于施工进行支持，导致其施工应用困难性更为突出。针对这种情况，下文将以某定向钻穿越施工工程为例，对于卵石地层定向钻穿越施工应用进行分析。

1 工程概况

1.1 定向钻穿越施工工程概况分析

某定向钻穿越施工工程位于我国北部地区，施工地区属于典型的冲洪积倾斜平原，并且整个定向钻穿越施工地段的东端呈现较高且陡的地势特征，而西端地势则相对比较平缓，整个穿越施工地段的地面高差变化比较小，穿越施工长度达到500多米。

1.2 定向钻穿越施工的地质特征分析

在对于该定向钻穿越施工工程的地质情况进行勘测分析后显示，该工程的定向钻穿越施工段以卵石和砂层岩性地质为主，整个定向钻穿越施工段的地质岩层按照地质时代以及岩性特征、力学分布等的不同，可以分为卵石层、粉细砂层、砾砂层以及粉质粘土层四个结构地层。其中，卵石层主要以卵石分布为主，呈现不连续性特征，并且相对比较密实，卵石层的层底埋深约为2.4到13.6米，卵石层厚度约为5米，定向钻穿越施工中的野外标准贯入实验锤击数达到35至49击；其次，定向钻穿越施工段的粉细砂层的湿度相对比较大，并且呈现中等密度分布，向下部逐渐变粗，以连续分布为主，整个粉细砂层的层顶埋深约为7.6至13.6米，厚度约为3米，定向钻穿越施工中野外标准贯入实验的锤击数量达到15至25击；再次，该施工地段的砾砂层以砾砂分布为主，呈现连续分布状态，并且中间夹杂有卵石和中细砂等，湿度相对比较大，分布密集，整个砾砂层的层底埋深达到22至25米，厚度约为8米，贯入锤击数量达到22至23击；最后，粉质粘土层的湿度也相对比较大，并且具有较强的可塑性，呈现连续性的分布，整个土层的层顶埋深达到22至25米，厚度约为2米，贯入实验中锤击数达到24至27击。

2 定向钻穿越施工技术要点与穿越施工设计分析

2.1 定向钻穿越施工的技术要点分析

结合上述对于某定向钻穿越施工工程及其地质特征的分析，在进行该工程施工中需要穿越施工的长度约为500米，入土点深度约为25米，穿越入土以及出土角度分别为12度，此外，穿越的出入土曲率半径分别为425米和485米，穿越经过细砂以及粗砂、砾砂三个结构地层。

根据这一定向钻穿越施工要求，在实际穿越施工中，结合现有的地质条件以及结构特征，整个穿越施工需要在入土侧通过卵石层以完成穿越。结合现有的卵石层定向钻穿越施工情况，比较常用的卵石地层定向钻穿越施工方法主要有大开挖以及夯管锤夯入两种方式，但是，这两种定向钻穿越施工技术在实际施工应用中都具有较大的局限性，再加上该工程穿越施工的卵石地层位于河道附近，不能够使用大开挖进行穿越施工，因此，为了满足上述工程的定向钻穿越施工条件，在该工程施工中定向钻的穿越施工主要采用了顶管机与定向钻机联合应用的方式，通过边顶管边进行管内岩土取出，以进行该工程定向钻穿越施工。

2.2 定向钻穿越施工路线的设计

结合该定向钻穿越施工的主要技术方法，在进行穿越施工中，由于穿越施工需要经过卵石地层，专门通过安装套管的方式对于穿越的卵石地层结构进行支护实现，并且在卵石地层的穿越施工中尽量不进行穿越曲线倾角以及方位角的调整，以直线穿越方式对于套管顶进穿越施工进行简化，以减少施工难度。因此，在进行上述工程的定向钻穿越施工中，穿越入土角设置为12度，入土点深度约为25米，以圆砾层中部作为穿越施工的入土点，整个穿越施工的水平长度约达到520米，顶进管长度约为525米。最后，在穿越施工的入土段进行直线安装长度约为60米的套管，套管安装深度约为13米，其中卵石地层中的套管长度在40米以上。

3 定向钻穿越施工的具体方案分析

结合上述对于定向钻穿越施工条件以及技术要点、穿越路线的设计分析，在实际穿越施工中，按照定向钻穿越施工的具体情况，主要分为定向钻穿越施工入土段卵石层的施工处理以及导向钻进施工、管道穿越预扩孔施工、管道回拖施工四个施工过程和环节，并且每个施工环节的具体施工方式之间也存在着一定的差别。

3.1 定向钻穿越施工入土段卵石地层的处理

以卵击石篇2

成都地铁建设已经进入了大干时期，随着1号线、2号线及4号线等线路的逐步开工，各参建施工单位在施工初期都遇到了程度不一的困难。具体表现为:刀具/刀盘磨损严重、刀具更换频繁;地层不稳定、刀具更换困难;局部粉细砂层刀盘结泥饼问题等。盾构法施工在成都市场上占主流地位，根据成都地铁施工的各种经验，逐步探索并提出了刀具改进方案并付诸于实践，取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词 刀具改进滚刀技术研究

中图分类号：TG71 文献标识码：A

前言

成都地铁4号线一期5标盾构段合计5816m（含盾构空推段），标段盾构施工难度大穿越房屋多，区间之内换刀点设置相对较为困难。主要穿越地层有： 松散卵石、稍密卵石、中密卵石、粉细砂、松散卵石、稍密卵石、中密卵石、密实卵石。根据成都施工经验来看，刀具的磨损性能很大幅度影响了盾构施工的进度。

一、在砂卵石地层成都、北京地区盾构施工中采用盘形滚刀， 其破岩机理与盘形滚刀在硬岩地层中的传统破岩机理有着显著的不同， 刀具的磨蚀情况也有较大的区别。 该地质对传统的刀具磨损十分严重， 刀具消耗量大， 并存在大量的滚刀偏磨（特别是边缘滚刀）、 刀圈断裂等非正常磨损。 由此带来频繁的换刀、 地层加固、换刀安全等一系列问题，导致施工成本巨大。 因此，盘形滚刀的选择与使用必须针对本地质的特点做出相应的调整。

滚到的破岩机理

如图 1 所示， 岩石在滚刀刀刃的压力作用下， 形成压应力区域。 压力超过岩石所能承受的应力极限时， 岩石产生爆裂， 其裂隙向四周扩散。 当两个刀刃的距离（ 刀间距） 达到适合的尺寸时， 其间的岩石呈片状剥离； 若刀间距过小， 则形成岩石过度破碎， 造成不必要的磨耗和能量损耗； 若刀间距过大， 则无法达到有效破岩的效果。

图一滚刀破岩机理

二、滚刀在本砂卵地层的破岩与磨损情况

在该地质中施工， 滚刀的破岩机理与硬岩破岩有很大的不同。 由于开挖面整

体抗压强度不高， 此时已非传统的破岩机理， 滚刀只是将卵石和漂石击碎或挤碎。因此滚刀的磨损情况也有别于在硬岩地层中磨损。 相比硬岩而言， 滚刀受到更多的刮削磨损和冲击磨损。

在整体松散的砂卵地层中掘进， 刀圈深深地贯入到岩层中， 不但外圆（齿顶）

接触岩层受到磨损， 刃口侧面也受到极大的磨损； 刀圈受到磨损的同时， 石英含量很高的砂和卵石也会直接作用于滚刀刀体表面，从而对刀体也产生严重磨损。 滚刀在此地质中使用， 除了正常的磨损外， 还存在大量的非正常磨损（特别是边缘滚刀），其主要形式是滚刀的偏磨、刀圈断裂、刀体过度磨损等。 导致滚刀偏磨的原因主要有：

2.1启动扭矩过大

滚刀在该地质中使用， 由于开挖面松散， 不能提供足够大的反力克服滚刀本身的启动扭矩以及土仓内渣土的摩擦阻力力矩和刀箱内渣土的阻力力矩， 造成滚刀不转， 导致偏磨（图2）。

图二 启动扭矩过大造成的偏磨

明显特征： 刀圈其余部位几乎没有磨损， 刀体、 端盖无明显受到撞击和变形状况，刀圈无断裂，刀具没有漏油和进泥现象

2.2 刀体变形

在整体松散的砂卵地层， 不但刀圈的磨损， 而且刀体的表面也磨损严重， 特别是因富含石英的砂粒和坚硬的鹅卵石， 对刀圈和刀体都产生巨大的磨蚀。 而传统的滚刀刀体材质为42CrMo， 硬度约为HRC28～32，不具备很高的抗磨蚀性，很快被磨薄而降低了强度。 当刀盘转速为2转/Min时， 对于直径为6.28M的刀盘， 边缘滚刀的线速度约为0.65米/秒， 而对于直径为12M的刀盘，边缘滚刀的线速度高达1.25米/秒， 若撞击上漂石或大块的鹅卵石则造成刀体变形，导致滚刀不转，形成偏磨（图3） 。

图三刀体受撞击变形造成的偏磨

明显特征： 刀圈已有一定程度的均匀磨损， 刀体已受磨损严重并有明显的受撞击痕迹，刀体与端盖之间卡死。

2.3 刀圈断裂

传统的硬岩滚刀刀圈， 多采用材质相当于美国标准的牌号 H13 合金工具钢， 为了达到一定的耐磨性， 常见的热处理硬度为 HRC56 ～ 58 。 如果对材料的成分、 锻造工艺、 热处理工艺等质量控制出现偏差， 容易造成刀圈的脆性增加， 在大的卵石和漂石的高速撞击下， 造成刀圈断裂， 特别是刀圈经磨损到一定程度后强度变弱

图四刀圈受撞击后断裂

三、在砂卵地层提高滚刀使用寿命的对策

3.1刀圈

根据滚刀在砂卵地层中的破岩机理与硬岩中的区别， 刀圈的截面尺寸和性能指标应作出相应的调整：

A） 为了提高刀圈的耐磨性和使用寿命， 将刀刃宽由3/4吋增加到28MM或更大（图5），同时提高其抗冲击能力。

B） 由于砂卵地质中石英含量高， 其显微硬度高、 磨蚀性高， 为了提高刀圈对付石英的抗磨性， 材料成分中适当提高钒、铌、钨、钼、镍、铬等合金元素的含量，同时控制好锻造工艺和热处理工艺，以达到细化晶粒、提高其抗冲击

能力。图五 刀圈截面尺寸

C） 由于滚刀在本地质中使用， 受到较大的撞击， 因此不宜为了提高其耐磨性而片面的提高其硬度，必须兼顾其抗冲击能力。

3.2 刀体 由于刀体在本地质中使用， 会受到严重磨蚀和撞击， 故刀体应具备较强的耐磨性和抗冲击能力：

A） 刀体应采取耐磨处理， 如表面堆复耐磨材料、 提高刀体的硬度（淬火至HRC46以上，或表面渗碳、碳氮共渗等处理）。

B） 提高刀体的厚度和强度，以便提高刀体的抗冲击变形能力。如图6、图7

图六加厚耐磨刀体

图七加厚与普通刀体对比

3.3启动扭矩

严格控制好滚刀的启动扭矩， 单刃滚刀不宜超过25N-M； 如果在特别松软的地 质， 对于单刃滚刀， 开挖面无法提供足够的反力来克服启动扭矩和阻力扭矩， 可适当考虑采用双刃滚刀，以便提高转动力矩。

3.4 刀具改装

对于海瑞克盾构机， 通常使用的滚刀规格为17吋（刀圈外径431.8mm）， 极限磨损量为： 正面滚刀约25～30mm， 边缘滚刀约15mm。 为了提高其使用寿命， 可适当增加极限磨损量，但必须对滚刀的安装做适当的改装，具体方案如下：

A ）加大刀圈的外径

若单纯的加大刀圈的外径将导致滚刀无法安装入刀箱， 必须对装刀 U 形块尺寸进行改造， 如图 8 所示， 按此方案可将刀圈外径加大至 448mm 。 由此， 极限磨损量为：正面滚刀由原来的 25mm 增加至 33mm ，提高使用寿命约 1/3 ，边缘滚刀由原来的 15mm 增加至 23mm ， 提高使用寿命 53% ， 效果非常显著， 只是略微增加刀圈的成本。 按此改装会导致一些问题，必须引起注意：

①改变了原有刀具的受力情况， 即滚刀的侧向力（轴向力） 会有所增加。 但考虑到滚刀在砂卵地层受力不大，不会因此导致滚刀的异常损坏。

②隧道开挖直径增大了 16mm ，导致出渣量和注浆量相应增加，这点在掘进施工中必须加以注意和重视。

B ）滚刀前突安装

对 U 形块尺寸进行改造，如图 9 所示，可根据实际情况确定前突安装量。以前突安装 10mm 为例， 则极限磨损量为： 正面滚刀由原来的 25mm 增加至 35mm ， 提高使用寿命 40% ， 边缘滚刀由原来的 15mm 增加至 25mm ， 提高使用寿命 67% ， 并且刀具的成本没有任何的改变。 按此改装会导致一些问题，必须引起注意：

①隧道开挖直径增大了 20mm ，导致出渣量和注浆量相应增加，这点在掘进施工中必须加以注意和重视。

② U 形块向前突出 10mm ，前突外露部分会加快磨损，应做相应的耐磨处理（表

面堆焊耐磨层） 或加焊耐磨块

四、 在砂卵地层降低滚刀使用成本的有效方法

4.1 刀具维修

A) 及时对可再利用的滚刀进行维修， 可以提高刀具的利用率， 减少刀具的库存成本； 还可以减少零件的报废（如漏油进泥的滚刀， 不及时维修会造成轴承锈蚀而报废）。

B） 对于能修复再使用的零件尽量修复，并对其改善性能，更适合使用要求。 如

图10为未经耐磨处理的刀体使用一次后严重磨损， 图11为经堆复耐磨层修复后，

图 图10 刀体修复前

图11 刀体经堆复耐磨层修复后

4.2 刀具管理

完善刀具的管理体系，对每把滚刀编号登记，记录每次使用的掘进里程、 地

质情况、装在刀盘的位置、 磨损情况（磨损量、有无偏磨和漏油、 有无受到

撞击、启动扭矩变化等）、维修更换的零件、掘进参数、渣良情况等，

通过对其磨损情况和各种参数的分析，可以获得很多有用的信息，便于改善

滚刀的使用。

4.3 刀具选配

根据水桶定律，决定木桶盛水量多少的关键因素不是其最长的板块，而是其

最短的板块。 对于整个刀盘上的滚刀，边缘滚刀的行程轨迹最长、线速度最高， 受到的冲击力最大， 磨损最严重， 也就是水桶定律中的最短板块。因此，最长的换刀里程取决于边缘滚刀的使用寿命。 为了提高开仓换刀的里程，减少开仓换刀次数，降低施工风险和施工成本，有必要选用高性能的边缘滚刀（刀圈）， 正面滚刀可选用相对经济的， 以获得较高的经济性和实用性的效果。 提高边缘滚刀使用寿命的方法：

A) 使用耐磨性更好的重型刀圈；

B) 增加破岩的刀圈量，即以双刃滚刀替代单刃滚刀；

C) 加大刀圈的极限磨损量（加大刀圈或前突安装）。

五、实例应用

成都地铁4号线5标采用本案所提到的施工技术，并获得了成功。所有刀具在掘进到250环处（约325米处）是检查刀具整体刀具磨损均在4-5mm，当盾构达到预定换刀点360环（约540米处）整体刀具磨损在10-12mm之间，以上措施部分已在成都地铁4号线5标的盾构施工中广泛采用，并获得非常显著的效果， 因而为各施工单位节约了大量的刀具使用成本和其他间接成本， 同时也提高了掘进效率和施工安全性，社会效益非常明显。

六、结束语

在成都砂、卵石地层盾构施工中通过对刀盘、刀具和螺旋输送机采取预防磨损和提高耐磨性的措施并选用适合的刀具，就能实现盾构施工的长距离掘进、减小磨损和降低消耗的目标。尤其在对刀具的耐磨性能得到大量提高后，投入施工生产所产生的效益更是壮观。

参考文献：

[1］竺维彬，鞠世健． 地铁盾构施工风险源及典型事故的研究M］． 广州: 暨南大学出版社，2009．

［2］竺维彬，鞠世健． 广州地铁三号线盾构隧道工程施工技术研究［M］． 广州: 暨南大学出版社，2007．

以卵击石篇3

关键词：深基坑，电梯井，集水井，排水盲沟

中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：

Abstract: combining the specific engineering examples, the engineering geological layer of deep foundation pit of rainfall scheme in the choice, puts forward the mudstone layer of elevator well and tower raft foundation pit of precipitation related measures, and good results have been achieved.

Keywords: deep foundation pit, elevator well, set Wells, drainage blind ditch

一、前言

随着科学技术的不断进步，作为中国城市里不可缺少的高层建筑也在不断突破新的高度，由于建筑高度的增加，建筑自重的增大，为满足高层建筑所需的地基承载力和相关使用功能的要求，使得高层建筑的基础埋深也在不断加深。目前，成都地区5层地下室的高层建筑不断出现，而这些建筑的基础持力层大部分在中风化泥岩层。由于泥岩的物理性质的特殊性，如坚硬、不能长期暴晒或浸泡，存在裂隙水（甚至带有压力）等，给这种地质下的基础施工带来了极大的困难，尤其是中风化泥岩的排水问题，以下将以位于莲桂西路39号的天玺超高层住宅工程为例介绍深基坑泥岩层排水的施工方法。

二、工程概况

天玺项目为地下5层、地上65层的住宅工程，筏板基础和独立柱基+抗水板，筏板厚度2500mm、抗水板厚度500mm，其±0.000相对于绝对标高497.00m，基坑整体开挖深度为-22.200m(高程474.800m)，塔楼部位开挖深度为-23.650m(高程473.350m),电梯井部位开挖深度为28.200m（高程468.800m）。根据中国建筑西南勘察设计研究院有限公司提供的岩土工程勘察报告（详勘）的内容，基岩层面埋深为场地自然地坪面下14.20～16.00m，根据其风化程度可分为强风化和中等风化。因此，该项目基础持力层均位于中风化泥岩上。同时地勘报告反映拟建场地初见水位埋深约为7.50～8.20m（高程488.500m），静止水位埋深约为6.50～7.00m（高程489.50m）。距场地大约280m为府南河，场地地下水丰富。由于泥岩的特殊性，不可能采用井点降水（井点降水仅能解决基岩以上的地下水），而基岩裂隙水的处理则需要采取其他辅助措施。

三、场地岩土构成

本工程场地上覆地层主要由第四系全新统人工填土(Q4ml)、第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)组成，下伏基岩为白垩系上统(K2g)灌口组泥岩，各层土的构成和特征分述如下：

（1）第四系全新统人工填土(Q4ml)

杂填土：杂色，松散，稍湿，以建筑垃圾为主，含多量的砖块碎屑，普遍分布在场地上部，厚度0.80～3.20m。

素填土：黑褐、灰褐色，松散，稍湿，以粉土为主，含少量砖瓦碎屑、植物根茎、回填卵石及腐植物，普遍分布于场地内，层厚0.90～3.90m。

（2）第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)

中砂：黄灰色、浅灰色，湿～饱和，松散，以长石、石英颗粒为主，含云母碎片，分布于卵石层顶部或以呈透镜体状分布于局部地段卵石层内，含约5～20%的卵石、砾石，局部富集，含少量细砂、粉土，分布于卵石层顶部的中砂标准贯入试验实测击数平均值为4.2击，厚度为0.60～3.00m。

卵石：灰褐色、灰黄色、灰色，饱和，松散～密实，卵石成分主要为花岗岩、石英岩，卵石粒径多为3～10cm，个别为漂石，卵石磨圆度较好，多呈圆形、亚圆形，顶部卵石呈强风化状，大多数卵石呈中等风化～微风化状。卵石骨架间被中砂、少量粘性土充填，含圆砾、角砾，其含量约为10%～45%。可划分为松散卵石、稍密卵石、中密卵石、密实卵石4个亚层

松散卵石：粒间充填45%～50%的中细砂，N120超重型动力触探击数2.8～4击，厚度0.50～1.00m。

稍密卵石：粒间充填40%～45%的中细砂，N120超重型动力触探击数4～7击，厚度0.80～3.70m。

中密卵石：粒间充填30%～40%的中细砂，N120超重型动力触探击数7～10击，厚度0.40～1.60m。

密实卵石：粒间充填15%～30%的中细砂，N120超重型动力触探击数大于10击，厚度0.40～1.60m。

（3）白垩系上统(K2g)灌口组泥岩

紫红色，主要矿物成分为粘土矿物，按照风化程度的差异，可分为强风化泥岩、中等风化泥岩。

强风化泥岩：紫红色，泥质结构，厚层状构造，顶部局部已风化成土状，岩芯破碎，呈碎块状。纵观整个场地，在场地东北部，强风化泥岩厚度相对较大，通过钻探发现，该区域强风化层内局部岩块相对较为完整，厚度约为1.70～5.60m。

中等风化泥岩：紫红色，主要矿物成份为粘土矿物，泥质结构，厚层状构造，遇水易软化，失水崩解，岩芯成长柱状。

典型工程地质剖面图

四、施工方法

根据现场实地观察，车库抗水板基底基本无明水，主要明水位于塔楼筏板基底以及电梯基坑基底、集水井基底等，且这些明水源头来自塔楼筏板基础侧壁以及电梯井筏板基础侧壁基岩裂隙水，因此基底排水采用疏导的方法将明水汇集至集水井内，再由潜水泵将水抽走，达到排水效果，从而为基础干作业创造条件。具体做法如下：

1、塔楼筏板排水盲沟和集水井的设置

首先，沿塔楼筏板侧壁坡脚位置开挖200(宽)x300(深)排水盲沟，塔楼筏板侧壁坡脚四个大角位置开挖500x500x500(深)集水井，排水盲沟内填充粒径为30~50mm碎石或卵石，并在碎石或卵石面上满铺土工布，确保浇筑混凝土垫层时，水泥浆不会渗入盲沟内，影响盲沟的排水效果，见下图

塔楼筏板排水沟及集水井布置图

由于塔楼筏板四个大角集水井和抗水板集水坑位置水量较小，故设置自吸泵抽水。做法如下图所示

塔楼筏板大角集水井 抗水板集水坑侧壁

针对侧壁的裂隙水，可采取在存在裂隙水的部位，沿侧壁高度方向剔槽并埋入DN75PVC引流管，引流管管壁沿长度方向开孔，孔径20~30mm，然后在侧壁上满铺土工布将裂隙水隔离，土工布一端固定在塔楼筏板侧壁的坡顶，一端覆盖在排水盲沟的碎石或卵石上，确保裂隙水顺土工布内侧或引流管流入排水盲沟内（同时确保了斜面垫层砼的浇筑），最后汇入集水井统一排入沉砂池，土工布搭接宽度保证100mm。如下图所示

泥岩侧壁裂隙水引流做法

泥岩侧壁裂隙水引流结构层次

2、电梯井基坑排水盲沟和集水井的设置

由于电梯井基坑的裂隙水更为严重甚至带有压力，排水盲沟的尺寸、填充石子的粒径以及侧壁裂隙水的引流方式与塔楼相同。只是电梯井基坑坡脚四周及其中间均设有排水盲沟。电梯井集水井的设置有所不同，在电梯井中央开挖Φ600集水坑，并在集水坑内下Φ500钢套管，钢套管一端开若干小孔，直径20~30mm，钢套管放入集水坑的深度为500mm并用碎石或卵石填充套管与集水坑之间的缝隙，另一端距筏板面500mm，套管内设潜水泵一台，通过潜水泵将集水井内的水抽至基坑外。如下图所示

电梯井排水盲沟和集水井布置图 集水井详图

3、电梯井钢套管的防水处理

在钢套管上焊接宽度150mm，厚度3mm止水环，止水环高度距垫层250~300mm，筏板基础的防水卷材在钢套管位置上翻并顺着钢套管粘贴卷材且将止水环包裹住后向上在粘贴200mm。

4、集水井的封井处理

电梯井位置的集水井在筏板混凝土浇筑至接近套管管口时，将潜水泵抽处，并迅速向套管内浇筑同筏板标号快硬性混凝土至充满整个套管，混凝土应振捣密实，而后采用2cm钢板与套管满焊，如下图1。最后将套管以上500mm混凝土浇筑完毕。利用混凝土自重以及焊接的钢板将套管内的水封闭，如下图2。

图1 图2

对于塔楼筏板的集水井和抗水板集水坑的侧壁，在混凝土浇筑至集水井和抗水板集水坑时，直接拆除自吸泵并用混凝土封闭。

五、结束语

天玺项目由于对电梯井基坑及塔楼筏板基坑降水进行了有效的处理，为电梯基坑及塔楼筏板的干槽作业创造了条件，保证了防水卷材和筏板混凝土浇筑的质量，施工效果很好，且经济适用。在我公司同类型项目（泰丰国际广场项目）亦利用此项技术同样取得了很好的效果。

以卵击石篇4

【关键词】钻孔灌注桩泥浆比重导管埋深

1 工程概况

某市政桥梁工程，是连接该市新、老城区的重要交通要道，全桥长767米，桥面全宽38米，分左右两幅，每幅宽18米，中央分隔带2米。下部采用双柱式墩，肋板台，钻孔灌注桩基础。

灌注桩孔径分为Ø2200和Ø1500两种，Ø2200桩作为桥墩桩，桩深35米～39米，Ø1500桩作为桥台桩，桩深25米，采用C30水下商品混凝土浇注。

2 地质情况

根据岩土勘测报告，拟建桥位区地层共分6大层，以第四系全新、上更新统冲洪积形成的卵石为主，局部多夹中砂、砾砂、圆砾薄层。现自上而下分层描述：

填筑土（Q4ml）：灰黄、杂色，成分以卵石土为主，混少量粘性土及砂，卵石含量50%～55%，粒径一般20～50，层厚1.90～7.60米。

黄土状粉质粘土(Q4al+pl)：褐黄色，含少量植物根系及10%～15%砾石，粒径一般5～15，大者30～50，软塑～可塑，层厚0.70～1.30米。

卵石层(Q4al+pl)：杂色，物质成分为安山岩、玄武岩、石英砂岩等，中等风化程度，磨圆中等，以亚圆形为主，含漂石。填隙物以砂为主，混少量粘性土。卵石均匀性差，多夹砂薄层，稍湿～饱和，稍密为主，局部中密。该层普遍分布，层厚1.40～13.40米。

砾砂：灰黄色。矿物成分以石英、长石为主，次为少量暗色矿物及粘性土。含25%～35%的砾卵石。砂质较纯，含少量粘性土。饱和，稍密。

卵石层(Q4al+pl)：杂色，物质成分为安山岩、玄武岩、石英砂岩等，中等风化程度，磨圆中等，以亚圆形为主，含漂石。填隙物以砂为主，混少量粘性土。卵石均匀性差，多夹砂薄层，稍湿～饱和，稍密为主，局部中密。层厚2.20～12.10米。

卵石层(Q3al+pl)：杂色，物质成分为安山岩、玄武岩、石英砂岩等，中等风化程度，磨圆中等，以亚圆形为主，含漂石。填隙物以砂为主，混少量粘性土。卵石均匀性差，多夹砂薄层，稍湿～饱和，稍密为主，局部中密。层厚2.10～18.0米。

3施工工艺

桩位放样 验收埋设护筒泥浆配置钻进成孔清孔 钢筋笼安装安装导管二次清孔灌注水下混凝土桩头处理检测

4桩基施工技术

4.1桩基成孔

桩机就位后，立刻对桩位坐标进行复核，确保定位准确。护筒埋设采用＋字交叉法，护筒中心与桩位中心偏差控制在20以内。

桩径及垂直度控制：由于钻孔地质以卵石为主，对桩锤刃角磨损比较厉害，因此应经常检查刃角磨损情况，钢尺测量桩锤轮廓，发现尺寸减小，应及时进行补焊，满足成孔桩径要求。钻机每钻进10米左右，测量人员应对桩位进行复测，同样采用＋字交叉法，验证桩锤钢丝绳中心是否与桩孔中心重合，发现偏差较大，及时纠正。在桩锤起落过程中，若发现钢丝绳由突然松弛或紧绷的现象，立即停止作业，检查桩孔垂直度及孔径尺寸。

桩孔泥浆护壁：开孔时应低垂密击，如表土为软弱土层，可填入粘土夹小片石块，反复冲击造壁，保持孔内泥浆面稳定。钻进成孔时，严格控制泥浆的比重，根据土层情况调整泥浆稠度，稀释孔内泥浆时，应在泥浆坑内注入适量清水，通过浆坑内泥浆泵循环入钻孔内，防止孔内渗水，确保孔壁内浆膜厚度。严禁向钻孔内直接注入清水。该工程土层多以卵石层为主，透水性强，如果仍按照泥浆比重在1.10～1.15之间的话，浆膜在孔内外水压的作用下，很难保证不被穿透。对此，经多方考证，将泥浆比重调整到1.20～1.22之间，实践证明效果很好，达到预期目标。

4.2钢筋笼安装就位

图纸设计桩机钢筋笼达39米长，现场钢筋笼制作分两段完成，在第一段钢筋笼如孔后，第二段钢筋笼用吊车吊装就位，两段钢筋笼采用焊接方式连接，焊接接头按接头面积百分率50%相互错开。

4.3二次清孔

安装钢筋笼及导管时，难免会碰触孔壁将泥土等杂物带入孔内，为保证孔内沉渣厚度符合要求，在灌注混凝土前需要进行二次清孔。孔底沉渣厚度控制在1不大于300，若超过规定，应再次进行清孔。清孔方法可采用泥浆循环或泵吸方法，严禁用加深桩深来代替清孔。

4.4灌注水下混凝土

混凝土的初灌量对灌注水下灌注桩相当重要，可以根据桩基孔径的大小确定混凝土初灌量的多少。一般情况下，确定导管在混凝土中的首次埋置深度不小于1.5米。首批混凝土拌合物下落后，混凝土应连续灌筑，在灌注混凝土过程中，导管的埋置深度宜控制在2～6米，派专人测量导管在混凝土中埋深，避免导管在拔出过程中拔出混凝土面。

5结语

以卵击石篇5

关键词：PHC管桩、AGLOR、砾卵石层、检测、厚度

Abstract: In this paper, through the engineering practice analysis of PHC pile in ports in North China engineering application, analysis and solution of PHC pile in gravel layer in question, which also includes PHC pile bearing capacity test of high strain test and static load test.

Key words: PHC;AGLOR; piles of gravel layers; thickness; detection

中图分类号：TU473.1文献标识码：A文章编号：

1、引言

PHC桩作为近年来我国出现的一种新型预制桩,凭借其单桩承载力高,耐打性好,穿透能力强以及施工便捷、质量可靠、经济性好等优点,已经得到广泛应用。但我国北方地区应用相对较小，且PHC桩对地质有适用性的要求。有的地质并不适用，如土层中含有不宜作为持力层而且管桩又难以贯穿的坚硬土层，如较厚的砂层；土层中含有较多影响沉桩施工的孤石或其他障碍物等。本文通过工程实践分析总结PHC桩在我国北方港口工程中的应用。特别是针对北方地区海岸线易出现的砾卵石层，文中通过设计计算、打桩施工工艺及打桩记录、桩基承载力检测的高应变试验等分析总结，PHC桩遇砾卵石层的适应性及打设PHC过程中的注意事项等。

2、工程概况

2.1、工程概况

北方某船厂船台区共有4个船台滑道，单个船台滑道长680m。900t龙门吊轨道梁分列船台区两侧侧。900t龙门吊轨道梁轨道梁单侧长1159m。船台及900T轨道梁PHC桩总数约为1.35万根。船台滑道和900t龙门吊轨道梁均采用φ800mmPHC桩桩基基础，桩外径800mm，内径580mm，采用混凝土的强度等级为C80F350。PHC桩桩型由生产厂家提供。

2.2、工程地质条件

根据勘探资料，地层由上至下划分为：

素填土、粉土、细砂、中砂、粉质粘土、砾卵石、粘土、碎石、石英砂岩残积土、强风化辉绿岩、中风化辉绿岩、强风化石英砂岩、中风化石英砂岩。

砾卵石层、碎石层桩侧阻力和桩端阻力设计参数如下：桩的极限端阻力标准值为3500 kPa及4500 kPa，桩端阻力特征值为2000 kPa及2600 kPa。

3、结构的空间计算

以900T龙门吊(双)轨道梁的计算为例：

本次计算的对象为船台区900T龙门吊(双)的轨道梁及其桩基础。各构件的内力均采用目前广泛使用的有限元软件Algor进行空间计算。根据结构计算结果对桩基进行选型(PHC桩)计算，进行桩基础的单桩垂直极限承载力验算；对轨道梁进行配筋计算。经ALGOR建模计算，可知900t龙门吊(双)轨道梁φ800mmPHC桩桩基承载力满足计算要求。

4、PHC桩基施工

4.1、打桩设备及打桩要求

项目特点是PHC桩基数量巨大，船台及900T轨道梁PHC桩总数约为1.35万根。因为项目的主要质量控制重点及难点均在PHC桩基的质量上。PHC施工中，采用HD80型柴油锤，同时采用十字尖桩靴。打设PHC桩时桩时以贯入度控制，最后一阵10击平均贯入度小于5mm，同时通过设计桩底高程校核，方可停锤。

4.2、PHC打设遇砾卵石层

砾卵石层土层分析，卵石（Q4al+m）:饱和，稍密-中密，粒径20～120mm，颗粒不均匀，磨圆度较好，呈圆形或亚圆形。钻孔揭露厚度0.3～14.40m，层底埋深5.50～29.90m，层底高程-25.54～-1.14m。卵石层下卧强风化岩层。该层在船台区和900T轨道梁均有分布。

针对砾卵石层PHC桩是否可以打穿；若PHC桩不能打穿砾卵石层，则砾卵石层作为本工程桩基的持力层，桩基的承载力是否能满足结构要求，在结构上是否安全可靠。这在设计中是一个重点和难点，这一课题在国内尚无更多可以借鉴的经验。因卵石层下卧强风化岩层，而非软弱夹层，这是本工程相对有利的一面，因此在设计阶段计算设计桩长的时候暂按可以打穿砾卵石层考虑。

施工中发现部分PHC桩无法打设至设计标高，针对部分桩的打入长度和设计桩长差别大的地区及砾卵石层区又进行了补充地勘。综合原地勘报告及补堪资料可知， 1＃、2＃、3＃船台区靠海侧普遍存在砾卵石层，且厚度在4米以上，同时部分卵石粒径达到20cm～30cm。现场如3#船台11分段φ800PHC桩打设过程中存在难以穿透该卵石层的现象。

项目实施过程中设计方建议业主方要求施工单位先暂停卵（碎）石层过厚段桩的施工。同时业主组织检测单位对已打设的卵（碎）石层过厚段桩如3#船台11分段等桩位进行静载荷试验。

5、桩基检测

PHC桩在沉桩期间，分期分批进行了高应变动测、低应变桩身质量检验及静载荷检测。

5.1、高应变检测

检测测试仪器为美国PDA-PAL型高应变动力打桩分析仪，冲击设备采用HD80型柴油锤。资料分析采用实测曲线拟合法，使用程序为CAPWAP(R)2000-1WINDOWS版本。得出单桩极限承载力、桩基阻力、桩端阻力、模拟静载P-S曲线等成果。

5.2、桩基静载荷检测

1）检测对象：船台桩基工程中的S3E-11-12号桩，该桩总入土深度为18.21m，最后贯入度为3mm/10击，桩径800mm，设计承载力1863KN。

2）检测原理：采用慢速维持荷载法，主要检测设备为JCQ-503D静力载荷测试仪、CYB-10S油压传感器、MS-50容珊式位移传感器，按照要求对选取的工程桩，分10级逐渐加载，对此试桩的加载总值定为其设计承载力的1.6倍。

3）检测结果：通过现场静力载荷试验，载荷测试仪采集数据如下：最大加载值3000KN,累计沉降为19.56mm.

6、综合分析

设计方结合原地质资料、补充勘查报告和大量的打桩记录等相关资料，对持力层为卵（碎）石层的桩基进行了承载力验算，计算结果满足设计要求。同时结合某质量检测中心提交的《桩基检测报告》(静力荷载试验)结果:S3E-11-12#预制管桩(φ800PHC桩)的竖向抗压承载力设计值满足设计要求， S3E-11-12#属于持力层为卵（碎）石层的桩基。得出船台SLS区卵（碎）石层可作为桩基持力层。

7、结论

7.1、文中介绍的项目工程实例，已经通过了相关验收，并投产使用2年，船台和900T龙门吊基础稳定，未发现任何因PHC桩基基础引发的问题。PHC管桩在北方港口工程的适用性上得到了充分论证。

7.2、通过实践工程的地勘资料，打桩记录，设计桩基承载力的计算，桩基高应变检测等各方数据综合分析，得出如下经验供参考借鉴。针对砾卵石层（粒径20～120mm）层厚4m以下800mm直径的PHC桩采用HD80型（以上）柴油锤和十字尖桩靴基本可以打穿；若层厚4m～6m之间，则打穿有一定的概率；若层厚6m以上则很难打穿。

7.3、砾卵石层（粒径20～120mm）可作为桩基持力层，设计计算的桩基承载力较高应变检测的PHC桩桩基承载力偏低。因为桩基计算桩土约束力多为经验公式，在理论计算值和实测值存在一定的偏差。建议最终以一定数量的静载荷检测桩的检验结果为判定桩基承载力是否满足设计要求的主要依据。

7.4、试打桩对于桩基对地基土的适应性是最好最直观的体现，针对地质变化比较大的场区，做好地勘工作及试桩工作将给工程的桩基设计带来最可靠的依据，将有效的节省工程造价。

参考文献

以卵击石篇6

进行施工方法的实地试验、分析与总结，确定了超厚卵石地层中护坡桩采用旋挖钻机成孔的施工方方法和锚索采用

水冲孔双套管钻进成孔的施工方法。

关键词：桩锚；超厚卵石地层；基坑支护

中图分类号：TV551 文献标识码： A

0 工程概况

怀来万悦广场工程位于张家口市怀来县沙城镇长城路东侧、存瑞大街南侧、广场南路西侧、南

邻未拆迁民房，该区域位于镇中心繁华地段，交通便利。怀来万悦广场由商业和酒店组成，地下共

两层，地下建筑面积82101 ，基坑总长830m，根据基坑周边地面标高，基坑深度为18m。

工程地质情况：本施工场区位于逐鹿-怀来盆地的中部，地层土质以粉土、粉质粘土与卵石交互

层为主并存在多个沉积旋回。在第2 层土以下分布的卵石层，均被一定厚度的粉土层、粉质粘土层

隔开，形成第3 层、第4 1 层、第4 3 层、第5 1 层、第5 2 层卵石层，如表1 所示。

该工程因其特殊的地理位置、复杂的周边环境及存在超厚卵石层的地质情况，使该基坑支护施

工难度很大。

1 施工难度大

（1）基坑边线北侧距存瑞大街19m，东侧距广场南路18m，西侧距长城路19m，南侧距未拆迁民

房最近处仅4m，存瑞大街、长城路和广场南路上分布有许多市政管线及国防光缆施工难度非常大。

（2）在基坑北侧支护结构施工范围内有3 层卵石层，厚度达13.0m，且卵石粒径大(最大达50cm)、

密实，给支护结构的施工带来了很大的难度。

2 基坑设计方案

深基坑经过多方案的比选，最终采用土钉墙+桩锚的支护形式如图1，具体方案如下：

第一步：上部6m 范围采用土钉墙支护，土钉

坡度系数0.2，设置3 道土钉，土钉设计倾角15

度。

第二步：6m～18m 范围采用φ800mm 护坡桩+3

道锚索。护坡桩桩顶设置1000mm*600mm 冠梁，锚

索为预应力锚索，锚索设计倾角为25°，预加应

力为锚索设计抗拔力的1.1 倍，锁定值为锚索设

计抗拔力的0.85～0.9 倍，锚索设计倾角为25°。

3 基坑施工技术

3.1 超厚卵石地层护坡桩施工技术

在超厚卵石地层中进行护坡桩施工，如何保证护坡

桩施工的顺利进行，成孔设备的选择将至关重要。相

邻地段钻孔灌注桩成孔施工采用冲击钻机成孔，单孔

施工时间达到16h，且塌孔、扩孔现象严重；长螺旋

钻机成孔设备钻头磨损严重，单桩成孔耗费12 个，且

单孔施工时间达到20h，施工成本大幅增加。因考虑

到该工程的特殊性和施工难度，确定采用东明TRM140

型旋挖钻机设备。

3.1.1 护坡桩干成孔

根据据地层分布情况护坡桩成孔选用不同的成孔钻具，粉土及粉质粘土地层采用普通旋挖钻筒钻进；钻头进入卵石地层时，开始换用短螺旋钻头钻进。

钻机钻至4m 时下放护筒，护筒采用8mm 厚的钢板加工卷制，高度4m，护筒内径比钻头大200mm

护筒按照设计桩位中心线外放10cm 埋设，护筒中心对正测定的桩位中心，埋设深度3.6m，然后复

核校正，其定位误差50mm，用黏土分层回填夯实避免护筒位移落在钻进过程中，现场技术人员根据

进尺和揭露土体情况，及时指挥施工人员快速更换钻具，短螺旋钻头提土效率不高，因此必须用旋

挖钻筒配合捞砂清底。

3.1.2 钢筋笼安装

钢筋笼从加工场运输到桩位时，要防止撞击变形，钢筋笼安放前采测量孔深，以防止下笼时产生

意外，安放钢筋笼时采用16T 汽车吊吊装入孔，钢筋骨架在下放时防止碰撞孔壁，如放入困难，要

查明原因，不得强行插入，钢筋骨架安放后的顶面和底面标高误差不得大于±5cm。

3.1.3 砼灌注

钢筋笼安放完成后及时进行混凝土灌注，减少成孔的停置时间，护坡桩采用导管灌注混凝土，靠

混凝土反压出导管形成的扰动产生振捣作用。为确保护坡桩桩头部位混凝土的密实度，在混凝土灌

注完成后吊车提起导管上下活动让其产生振捣作用并且缓缓拔出导管，增加桩头部位混凝土密实度，

促使桩头部位混凝土的质量更好，并做好灌注记录。

3.2 超厚卵石地层锚索施工技术

锚索设计抗拔力为200kN，锚索锚固的地层

多为卵石地层，卵石厚度大，卵石粒径最大高达

50cm，平均3～15cm。在这种情况下施工锚索，

经多方比选选择采用水冲孔双套管钻进成孔工

艺，锚杆钻机选用YTA620 型锚杆钻机成孔。

3.2.1 锚杆成孔工艺

(1)钻机就位，钻头中心对准锚位，调整好钻杆垂直方向角度，采用角度仪测量钻杆角度，角度

误差为1°，调整好钻杆水平方向角度。

(2)射水缓缓钻进，钻进过程中的水土混合物排入集水坑，待泥土沉淀后用污水泵排出。当遇到

大卵石时，采用锚杆钻机本身的锤击功能将其破碎。

(3)钻孔使用套管全程跟进成孔，当钻机进尺到卵石含量较多处，停止钻进，用高压水不停旋转

喷射切削土体，并不停地来回拉动套管与钻杆，将稍小粒径的砂砾冲出，坍塌后腾出一部分空间，

采用振动锤击将坍塌剩余的卵石挤向锚杆杆体以外空间，从而减少成孔进尺阻力。

3.2.2 杆体安放与注浆

(1)锚索安放前清除钻孔内的石屑与砂砾，检查注浆管、排气管是否畅通。为解决锚索孔端头易

塌孔，锚索下放不到位的情况发生，钻孔时将成孔深度加长0.5m，在用高压水洗孔后及时将钢绞线

插入到位。

(2)采用3 根1860 型钢绞线，在锚固段每间隔1.5m 设1 个隔离架，用绑丝绑扎牢固。钢绞线每

根长度误差不得大于50mm，每束长度误差不得大于0.95 倍锚索设计长度。

(3)为保证自由段发挥功能，自由段采用3 根φ30mm 塑料套管隔离，并用棉纱等材料封堵口部。

(4)注浆液采用纯水泥浆，水泥强度等级为P.O42.5，水灰比0.5，用强制式搅拌机搅拌2min 后，

泵入储浆机，用0.4MPa 压力注浆至孔口溢浆1min 止。

4 基坑实施效果及体会

怀来万悦广场基坑工程自开工至基础筏板垫层完成，进行了连续的、多种手段的变形监测工作，

包括：支护结构的水平位移、竖向位移、基坑周围土体沉降、周围建筑物沉降观测。

监测结果：土钉墙最大水平位移变化范围5.85～9.25mm，竖向为-6.55～-8.15mm；护坡桩最大

水平位移变化范围5.25～8.45mm，竖向为-4.15～-6.25mm 通过最终的监测结果可看出，土钉墙和护

坡桩的水平位移均小于设计值和规范值，土钉墙周边地面沉降实测值也未超出设计值和规范值，说

明基坑支护设计是可靠和合理的，达到了该工程基坑支护的目的。

以卵击石篇7

【关键词】空气潜孔锤；钻进工艺；复杂地层

1. 空气潜孔锤钻进的原理

空气潜孔锤钻进的原理，是用地面的钻机通过钻杆对孔底施加压力和扭矩，用压缩空气驱动潜孔锤对岩石进行冲击碎岩，实现冲击回转钻进，同时利用压缩空气冷却钻头，并将孔底岩屑排出地表。

2. 复杂地层分类

（1）钻进过程中，孔内经常出现各种复杂情况，如涌水、岩石破碎、孔壁坍塌、钻孔直径扩大或缩小等，使钻进工作不能正常进行，严重的会导致孔内事故，被迫停钻，甚至造成钻孔报废。容易出现上述情况的地层称为复杂地层。

（2）在工程地质及水文地质钻探中，经常遇到的复杂地层主要有：粘土地层、破碎坍塌地层和卵砾石地层。

3. 在粘土地层中的钻进

（1）粘土及粘土质页岩地层为高水敏性地层，岩石松软，吸水后膨胀，钻孔缩颈。目前钻进此类地层，大多应用回转钻进的方法。潜孔锤遇此类地层极易出现糊钻，形成泥包或泥环，以致造成卡埋钻事故。通常岩芯钻探对付此类地层的方法为加入各种冲洗液添加剂，如水玻璃、PAM、PHP低固相泥浆等，意在采用优质泥浆护壁，以降低失水。

（2）实践表明：空气潜孔锤钻进粘土层时，进尺仍然很快，但为了避免缩颈造成的提钻困难，应采用减压钻进，且进尺一定深度后应反复上下串动钻具，进行扫孔，等粘土应力基本释放，不再缩颈为止。若一旦发生因缩颈引起的提钻困难，则应采取以下措施：一是提钻，用动力头把钻具提到最高点；二是钻磨，让动力头带动钻具不停地转动；三是上下串动钻具，在原地转动约10分钟后，用动力头上下串动约1分钟。为有效地解决或避免泥包和泥环，防止事故，期间应向孔内加入泡沫，因其比重小，含水少，作用好，可有效地减少粘土对钻具的夹持作用。

4. 在破碎坍塌地层中的钻进

（1）通常岩芯钻探中遇到破碎坍塌地层时，除减压钻进、适当降低转速外，着重从护壁材料入手，力图保持孔壁稳定。

（2）空气潜孔锤钻进此类地层应注意：一是钻孔结构设计不宜过于复杂，因变径多势必影响上返风速；二是严格控制钻压和转速，使其低于正常值，即轻压慢转，以免加速地层坍塌，造成卡钻和折钻事故。

（3）若坍塌掉块相当严重，常规方法无法钻进，可考虑提出钻具，灌入水泥浆（一般采用C40以上水泥，以期较高的早期强度）。待水泥浆渗入裂隙将破碎岩石胶结凝固后，再用潜孔锤钻进。

（4）潜孔锤在钻进破碎地层时，高速气流携带较大岩屑上返，反复冲刷粗糙的孔壁，致使孔壁碎块脱落而造成掉块。若掉块较大，而风量不足，就难以将其携带出钻孔，而落至潜孔锤与钻杆变径处，造成卡钻或赌风，使下部岩屑难以上返，同时钻杆扭矩增大，钻杆很容易折断。实践表明，在出现卡钻事故时，钻具可以暂停回转，潜孔锤继续冲击，并同时提动钻具，尽可能用潜孔锤的振动解除卡钻。提动钻具时，先以最低速试回转，待回转正常后，再继续钻进。卡钻严重时，在未采取其他措施前，要维持送风不间断，防止埋钻。

5. 在河床卵砾石地层中的钻进

（1）卵砾石地层钻进目前已有多种钻进技术，如传统的跟管、冲击成孔、普通回转方法等，较先进的有孔内预裂爆破、反循环连续取芯、ODEX、双回转跟管等方法。但均存在一定弊端，传统钻进方法速度慢、效率低、质量差，较先进的方法一是成本高，二是不同程度地受到具体条件的限制。

（2）目前在河床卵砾石地层中钻进，国内已有较好的施工方法。例如，重庆南江岩土勘察设计院在嘉陵江大堤勘察施工中采用偏心跟管空气潜孔锤技术，在河床卵砾石层钻探中取得成功。由于偏心潜孔锤的碎岩方法改变了传统的碎岩机理（切削、研磨、压裂），在冲击器做功时产生粗颗粒（2～3cm）的体积破碎，加之套管跟进封闭隔绝了空气在卵石层的泄露，在套管与钻具的间隙产生高速气流（>15cm/s），迅速将岩屑排出孔外，避免了重复破碎。此外，对难以及时破碎的岩石，在回转钻进压力作用下，钻具可将它挤向孔壁，有利于继续向下破碎。

6. 结语

以上所述空气潜孔锤在各种复杂地层中的钻进技术，是对近年来较为成功的实践经验的总结，希望能为广大同仁今后的工作有所帮助。

参考文献

[1]郭绍什.钻探手册 武汉：中国地质大学出版社，1993.

[2]耿瑞伦，陈星庆.多工艺空气钻探。北京：地质出版社，1995.

以卵击石篇8

    关键字:桩基,成孔,施工方法

    一、工程概况

    巩义市新兴路石河道特大桥工程SG-001合同段位于巩义市新城区与老城区之间的石河道上,工程西起和平路(未成)中心,东止嵩山路(已建),全长1482.54米。为巩义市新兴路跨越石河道区段,起点到终点为一直线段,石河道为市区规划的绿色生态带,沟底宽约700米,较平坦。河床最低点132.00,最大高差为52.66米。主桥跨径组合为4×30+[60+5×90+60]+30,全长726米,主孔为七孔双薄壁墩、桥梁上部构造为预应力混凝土变截面连续刚构桥,引桥为30米箱形简支变连续的箱梁,桥梁总宽为32.5米,为一整体式城市道路桥梁。

    本桥基桩总计为160根,全部为摩擦桩。桩基础采用φ1.0m、φ1.5m两种直径的钻孔灌注桩,长度分别为30m、35m、65m三种。

    二、地质特征

    根据地质钻孔资料,桥址地处黄土丘陵区,地形较复杂,沟谷发育,为黄土沟谷地貌特征,地表以第四纪新世冲积地层,下部为第四纪中更新世冲积地层,桥址地层以粘土层、泥卵石,砾石层及砂层交错分布,且含较多漂石,属黄河古老的沉积地层。河床部位分布砂、砾石层,砾石成分为灰岩,厚度变化大,分选及滚圆度极差,但密实、强度较大。

    三、成孔施工方法

    由于实际地质状况复杂,地层中粘土层、泥卵石,砾石层及砂层交错分布,且泥卵石中含较多漂石,故在钻孔过程中不同墩位选择的钻孔方式有所不同。主墩基桩采用钻机成孔,过渡墩基桩采用人工挖孔,12#桥台基桩采用机械挖孔。现将我部在成孔过程中

    1、冲击钻成孔

    施工初期主要采用这种成孔方式,单纯用冲锤钻进,在护筒以下40米范围内卵石和砂含量较高,进尺较快,但是在40多米以后进入粘土层,进尺缓慢,吸锥严重,导致成孔周期长,平均达到25天,且材料损耗严重,超方较多,单桩平均超10方左右。

    2、回旋钻成孔

    采用回旋钻正循环钻进成孔,在卵石层钻进时,钻头磨损严重,钻杆所受扭矩较大,憋车严重,钻进十分困难,且在20~50m深度范围内,间歇性有巨石出现,经常需要起钻加焊合金,材料损耗及其巨大,成本过高。该成孔方式开工初期在7#墩采用过,平均成孔周期为22天。

    3、冲击与回旋配合成孔

    根据地质勘测资料及前期施工过程中所遇到的实际情况发现:从地面以下40米左右地层均以卵石层为主,粘土较少,采用冲击钻施工既能保证施工质量,又有效控制了材料消耗,降低了成本;40米以下地层以粘土为主,含少量砾石和砂,冲击困难,适合采用回旋钻施工。

    主墩基桩在成孔过程中多采用了先冲击后回旋的成孔方式,冲击钻8天左右即可钻至粘土层,然后更换钻机,采用回旋钻施工,7-8天可钻到位,完成一根基桩周期大约为16天,比单纯冲击钻或回旋钻明显缩短,材料损耗明显减少,成本得到有效控制。

    4、磕头钻成孔

    在主桥10#墩前期采用冲击钻成孔,周期长,平均为32天,超方较严重;后采用磕头钻机反循环成孔,成孔周期大大缩短,平均为13天,并且基本控制了超方,降低了成本,加快了生产进度。

    5、挖孔成孔

    4#、11#墩基桩桩长较短,桩身范围内未见地下水,适宜采用人工挖孔施工。各孔同时开挖,有效提高了生产效率,机械设备投入少,成孔后可直观检查孔内土质情况,有效保证了桩的质量。

    12#桥台基桩采用机械挖孔,成孔速度快,两天即可完成一根。

    6、施工经验总结

    在钻孔施工过程中,对不同类型的基桩要视不同的地质情况,认真分析,选择科学合理的成孔方式,不仅能有效保证基桩质量,更能提高生产效率,加快施工进度,减少成本投入。钻孔时应注意以下几点:

    6.1、泥浆调制关系到成孔护壁效果,并对成桩后桩周摩阻力值有一定程度的影响,泥浆相对密度的大小与排渣效果关系密切,排渣效果的好坏直接影响到钻孔进尺速度。特别是卵石层中桩基施工更应调制好泥浆的性能,且施工速度不宜过快。

    6.2、进入泥岩层后,进尺速度控制在1.5~2m/24h左右为宜,因泥岩层易分解导致粘钻现象,故提钻要慢些,冲程不宜过大同时还应调整好泥浆性能,防止大程度扩孔和局部塌孔。

    6.3、施工过程中应视进尺情况按时检测泥浆含砂率,及时做好捞渣换浆工作,以免影响进度。

以卵击石篇9

在一个抗震设防烈度≤8度地压，如果一项工程的地基不能采用天然地基或复合地基作为建筑物的地基形式，那么，通常情况下，我们就面临着预制管桩与灌注桩的选择。在目前我国一般的工业与民用建筑实践中，预制管桩中的预应力高强混凝土管桩（代号PHC）和预应力混凝土管桩（代号PC）应用得较为普遍，灌注桩则有长螺旋钻孔灌注桩，冲击成孔灌注桩，旋挖钻孔灌注桩等可供选择。

在名种桩基的优劣对比中，由于PHC桩具有综合符合造价低，工期快，施工方便的优势，对业主（尤其是开发商）具有一定的“选择诱惑”。但是，由于PHC桩对于地质状况的适应性具有一定的局限，尤其是锤击法沉桩时还会对周边环境造成较大的不利影响，使得PHC桩在沉桩过程中常常发生一些施工上的困难。

本文结合笔者施工的一个工程实例，简单论述了PHC桩在沉桩过程中遇到的困难及其解方案——旋挖钻机钻孔在PHC桩施工中的辅助作用，希望对同行有一些启示作用。

工程概况：

金石华府豪园，位于福建省仙游县木兰街37号，总建筑面积40万m2，地下2F，地上20F~30F，由1#楼~22#楼共22栋高层住宅及地下车库、商业构成，桩基采用PHC500，AB125桩，端承型桩基，设计承载力2300KN，共3608根。

工程地勘报告表明，该工程区域地质土层分布较为均匀，典型土层断面为（自上面下）：①杂填土2.5m左右，②粉质粘土（I）3m左右，③卵石层3.5m~6m，颗径≥5cm以上卵石含量≥57%，属于中密卵石层，④粉质粘土（II）3m左右，⑤残积粘性土2.5m左右，⑥全风化花岗岩，⑦砂土状强化花岗岩，⑧碎块状强风化花岗岩，⑨中风化花岗岩。桩端持力层为⑦砂土状强化花岗岩。

PHC沉桩过程存在的问题及其解决方案：

在桩基施工过程中，采用锤击沉桩法顺利完成了小区大部分桩基工程，但位于小压西南侧的14#、15#、16#、17#楼桩基工程（共458根）因周边居民的阻扰无法继续施工，小区北部的3#楼之13轴~14轴共16根桩沉桩受阻，原因如下：

14#~17#楼毗邻油垄里村最近处仅有48m，该村民宅多为旧房，有祠堂、四合院等老式建筑，均为土坯墙体，瓦片屋面。经过几次的锤击震动，墙体有轻微裂缝，瓦片已有脱落现象。

比照3#楼1轴~12轴的沉桩情况及3#楼东侧的4#楼沉桩情况，初步判定，3#楼之13轴~14轴可能有地勘报告没能勘明的孤石存在。

施工方项目部在了解了初步情况之后，立即召集业主、设计、监理、地勘等参建各方，对影响施工的原因进一步进行了分析，并提供了最终的解决方案——旋挖桩机钻孔辅助PHC桩沉桩。

附近民宅产生破坏的主要原因为锤击沉桩时产生的震动能量传递，传递的强度尤以冲透第③层卵石层时为甚，因该土层埋深较深，前期于毗邻区域挖置的抗震沟没有起到抗震的作用。如以旋挖桩机先行穿透卵石层后，改用静压沉桩法，即可避免震动传递引起的破坏问题。

3#楼13轴~14轴沉桩的阻碍在于孤石，同样可采用旋挖钻机穿透孤石层后继续沉桩，因3#楼远离村民区域，无扰民之忧，不用更换沉桩方式，可继续采用锤击法沉桩。

采用旋挖桩机钻孔辅助PHC桩沉桩的施工工序为：①旋挖孔桩定位②旋挖桩机钻孔③观察芯样，判断钻孔穿透卵石层后停钻④移动旋挖桩机，回填已钻桩孔⑤PHC桩定位⑥采用静压法沉PHC桩。因3#楼为孤石阻碍，故上述工序③应为观察芯样，判断钻孔穿透孤石后停钻，工序⑥应为采用锤击法沉PHC桩。

本工程采用一台履带式小型旋挖钻机（扭矩100kN·m，发动机功率170kW，钻孔直径0.6m）进行辅助钻孔，在14#楼~17#楼区域由东向西堆进，由于移动方便，钻孔穿透卵石层难度小，施工进度较为理想。一台旋挖钻机每天可完成30~35根钻孔，待旋挖桩机工作一天后，安排一台静压桩机紧跟其后，基本可以形成工作流水。

旋挖桩机钻孔辅助PHC桩施工时，应注意的问题

（一）在旋挖桩机钻孔穿透卵石层后，再次回填至钻孔内的土层与原状土层的力学性能发生了改变，尤其是回填土层与桩身的摩擦系数较原状土为低，PHC桩沉桩后的桩基承载力也应有相应的降低。考虑到即使是端承桩基，有些设计人员也会适当的将桩身摩擦力构成桩身设计承载力的一部分，因此此种施工方案必须征得设计人员的许可，确认方案可能引起的不利因素是否在设计允许范围之内。

（二）回填旋挖机钻孔所用的土料，可就近采用钻孔取出的原土，这样可以减少回填后剩余土方的出渣量。如有可能影响沉桩的大石块或者岩芯，则必须另行取土回填钻孔，换填土料必须干净，无影响桩身的腐蚀性。

（三）采用该方案施工时，旋挖钻刀的直径比PHC桩设计桩径大10cm为宜，这样方可充分保证后续的PHC桩在静压沉桩时通过土层的松散易通过，使PHC桩的施工顺利进行。

（四）旋挖钻机在钻孔施工时，桩孔位置会出现一定的施工误差，又因施工经过孔内出土临时堆放回填钻孔清出多余渣土的过程，容易使施工现场一片狼藉，定位所做的标记容易被移动、破坏。所以PHC桩沉桩之前，必须进行二次定位测量，经复核无误后方可沉桩。

（五）旋挖钻孔只要能够在回填时，不产生塌孔即可，钻孔必须“存活”的时间较灌注桩为短，在钻孔时，如果孔深不大，土层较为稳定，为了方便施工，加快施工进度，孔内的泥浆护壁可放宽要求，甚至不做。

（六）桩基完成后，按照该方案施工的桩基宜单独检测，适当放大抽测桩基的比例，保证桩基的各项指标符合设计及相关规范要求。在本工程中，按照此方案施工的桩基检测方案亦做出相应的调整，竖向承载力检测按照桩基数量的2%且不小于6根的原则进行检测，桩基完整性则按桩基数量的100%进行。

四、结论：

桩基完成后，检测报告表明，按照“旋挖钻机钻孔辅助PHC桩施工”方法施工的PHC桩，承载力符合设计要求，桩身完整性的质量优于同场地内按锤击法直接沉桩的其它桩基工程。因此，该方案是可行的，也是成功的，本方案的关键点在于充分利用旋挖钻机强大的穿透硬质土层的能力，弥补了PHC桩在该方面的不足，从而拓展了PHC桩在工程中的应用范围，取得了较好的经济效益。

参考文献：

以卵击石篇10

关键词：葛布水利枢纽；地质分析；渗透变形；抗渗稳定；处理措施

Abstract: this paper FengShun county han jiang GeBu hydraulic project preliminary design report, combined with local topography and geomorphology, environmental conditions, to the existing seepage deformation are discussed, and some Suggestions of corresponding solution.

Key words: GeBu water conservancy hub; Geological analysis; Seepage deformation; Anti-permeability stability; Processing measures

中图分类号： TV文献标识码：A文章编号：

0、概述

广东省丰顺县韩江葛布水利枢纽工程位于丰顺县的韩江下游东留、留隍镇境内，本枢纽上游接东山水利枢纽，距大埔县高陂镇约55km，下游为潮州水利枢纽，距潮州市约30km。枢纽工程区内交通较方便，坝址区右岸为小路，左岸有简易公路（高陂至潮州段），上游距丰顺县东留、留隍镇约10km。

工程是以发电为主，兼顾航运的综合性水利枢纽工程。枢纽由拦河闸、发电厂房、通航船闸等建筑物组成。坝址以上控制流域面积28775 km2，水库正常蓄水位17.0 m，校核洪水位25.84m ，总库容1.56×108 m3。工程初定等级为Ⅲ等中型工程，主要建筑物为3级。

1、地形地貌

本区地形以低山丘陵为主，地势北高南低，地貌形态较为简单，主要以侵蚀地貌为主。区内峰岭高程多为200～500m，为燕山期花岗岩和中生代侏罗系沉积岩、火山岩地区。北部山脉走向北西，南部山脉走向北东，与本区的北东、北西两组构造线一致。

除侵蚀和剥蚀的中低山地貌外，第四系堆积地形主要分布在高陂、潭江、三洲、桃花、神砂、小东、东留、留隍、葛布、白莲以及各河流谷地两侧，面积很小，谷地主要为第四系砂、砾石、粉质粘土和粘土。

1.1 地层岩性

区内主要发育燕山三期的花岗岩（γ52(3)）、燕山二期二长花岗岩（ηγ52(2)）和侏罗系上统高基坪群火山凝灰岩地层(J3)、侏罗系下统金鸡群砂页岩地层(J1ja)，库区两岸大部分为燕山期的花岗岩，占全区面积的60以上，此外局部分布有第四系地层，由上至下由粘性土、中粗砂及含卵石砾砂组成。

1.2水文地质条件

葛布水利枢纽工程位于韩江中游，河谷处于低山丘陵地区，水文地质条件属于山区类型。流域两侧分水岭雄厚，众多溪流、冲沟泉水补给河流。

本区地下水类型主要由裂隙性潜水和孔隙性潜水组成，储水丰富由大气水、地表水补给，流入库内。

1.3库区渗漏

本区河流两岸山体高程一般100～300m。库区东侧与西侧分别为花岗岩体及侏罗系粉细砂岩、凝灰岩类地层组成的低山丘陵，岩性为非可溶岩，均属相对不透水层，分水岭厚度大于500m。库区几条断裂（如F8等）贯穿。

上游东山段河床高程约15～17m，留隍、东留段河床高程约12m，坝址段河床高程约10m，库区内有神砂河、小东、凤凰溪、九河和蔗溪等较大的溪流流向韩江，无低矮坳口。坝前正常蓄水位17.0m，水库尾回水位约19.68m。水库内泉水出露高程大多高于20m，库区内几个主要山间谷地高程在19～22m左右，在水库正常蓄水位以上均有常年流水的小溪流向韩江。

库区不存在向水库两侧渗漏问题。

2、渗透变形问题

本工程存在主要的地质问题之一是渗透变形问题。具体地质条件如下：

第四系冲积层（Q4al）：冲积层按岩性可分为砂层和粘性土层，砂层主要分布在河床及阶地下部，粘性土分布在一级阶地上部。

②-1中粗砂层：分布在河床冲积层上部，为浅黄色中粗砂，较干净，含泥量少，含砾较少，

②-3含卵石砾砂层：分布在阶地冲积层②-2层及河床②-1层下部，为浅黄、黄褐色含卵石砾砂，卵石含量10～30%，直径一般2～10cm，少量出现漂石，砾径大于12cm，磨圆度较好，岩性以花岗岩、砂岩为主，少量石英。坝址顶面高程-14.53～13.12m，底面高程-20.46～11.06m，厚度0.8～31.1m。现场做重型动力触探试验，本层触探击数最小的3击，最大50击，大多数为8～35击，属密实。

砂样室内渗透试验资料及现场注水试验，中粗砂渗透系数为0.13×10-2cm/s～6.2×10-1cm/s；含卵石砾砂渗透系数为0.39×10-2cm/s～3.75×10-1cm/s，平均值为1.88×10-1cm/s。均属强透水。

渗透变形判别：坝基砂层是强透水地基，根据土工试验颗分曲线，如图1，中粗砂②-1层不均匀系数平均值4.208，小于5；含卵砾石砂②-3层不均匀系数为7.17，大于5，细粒含量P=0.6%～4.7%

图1

表层中粗砂②-1层和含卵石砾砂②-3层临界水力比降：根据取样土工试验，计算该层临界水力比降如下：

Jcr=（Gs－1）（1－n）=0.84～0.87（流土型）

Jcr=2.2（Gs－1）（1－n）2d5/d20=0.41～0.68（管涌型）

允许水力比降：按临界水力除以2-2.5，结合工程经验，综合考虑提出允许水力比降建议值，见表1。

表1土的渗透变形的计算

枢纽多个建筑物地基为砂层，本层为强透水层，渗透变形问题在此工程中为主要工程地质问题，需要进行抗渗稳定处理，根据实验及计算允许渗透坡降初步建议值见表1。

3、结论