3基坑围护结构钻孔桩工法比选应用实论7.docx

明挖基坑围护结构钻孔桩成孔工法应用实例郭卫社（中铁隧道集团有限公司小北项目部）摘 要 文章结合广州地铁工程实践，对钻孔桩回旋钻机成孔、冲击钻机成孔、旋挖钻机成 孔等几种工法进行了详细地分析和总结，系统提出了各种工法的应用条件和适用范围，对类 似工程施工具有一定的指导作用关键词钻孔桩成孔工法应用范围1引言土建工程中各种规模大小、深度不一的基坑比比皆是，其围护结构有相当一 部分采用钻孔桩单就钻孔桩而言，其成孔方法就有旋挖成孔法、冲击钻孔法及 回旋钻钻孔法等上述三种成孔方法的适用范围、条件不一，对工期、成本、质 量的影响程度各异本文作者结合广州地铁五号线小北站及三号线厦大明挖区间 围护结构钻孔桩的施工实践，从工期、成本、质量及技术适用性等方面对三种成 孔工法进行了深入的分析研究，明确指出了各种工法的应用范围及条件，对以后 同类基坑围护结构的设计与施工具有切实的指导意义2广州地铁五号线小北站冲击钻孔、旋挖成孔工法应用实例2.1工程概况广州地铁五号线小北站西端站厅设备管理用房为一座两层三跨的明挖结构 其围护结构设计为：0 1.0m钻孔桩+桩间三管旋喷+三管旋喷咬合止水帷幕，如 图1所示，桩间净距为15cm。

共有钻孔桩87根1150①1.0m钻孔桩图1小北站基坑围护结构设计示意图CM基坑深度17m，最大桩长20.46m桩身经过的地层情况依次为＜1＞杂填土、 ＜4-1＞粉质粘土、＜5-2＞硬塑状残积土、＜7＞强风化泥质粉砂岩、＜8＞中风化泥质粉 砂岩、 ＜9＞微风化泥质粉砂岩，见图 2其中中风化、微风化泥质粉砂岩的最大 单轴抗压强度分别为8MPa和27MPa图创：①素填土 41》粧土 ⑺菠民峽廣粉砂尝①申風怖爾利熾豹液化就橱嗤<1><5-4<7>图2小北站钻孔桩典型地质剖面图2.2施工情况概述五号线小北站西端站厅基坑围护结构开工之初，由于对旋挖钻施工不熟悉， 印象中单价偏高，于是引进了 5 台冲击钻机开始施工5 台冲击钻历时 14 天， 共成孔10 根每台机平均7 天成孔一根，平均成孔单价（含泥浆外运、含电费） 480元/m3按照这样的施工速度，完成全部87根钻孔桩将需要122天，超过了 计划工期32 天难以满足工期要求且施工成本方面也没有明显优势鉴于以上原因，决定引进 1 台旋挖钻机代替冲击钻机进行钻孔桩施工旋挖 钻机进场后在60天内完成了77根钻孔桩平均每天成孔1.3根，平均成孔单价 562元/m3。

围护结构施工工期较计划工期提前了 16天基坑开挖后成桩质量得到了验证，桩体垂直度符合规范要求，没有发生偏桩， 桩体最大侵限8cm围护结构质量优良2.3 施工具体情况分析（1）冲击钻成孔与旋挖钻成孔施工进度指标对比分析：实际进度指标原因分析冲 击 钻 机 成 孔每天0.15根 （Q 1.0m,长 21m）1、 遇软硬不均的倾斜岩面容易偏孔，纠偏费时较长，施工困难；2、 遇硬岩成孔效率低；成孔速度与桩孔直径、桩锤重量及泥浆 质量关系密切；3、 清孔时间较长，移机就位时间较长；4、 据统计成孔的7天时间中净冲孔时间：45h；占总时间的27% 其他时间均被纠正偏孔、补焊钻头、移机调整机位、清孔、检修 等所占用旋 挖 钻 成 孔每天1.3根（Q 1.0m,长 21m）1、 适用性强，遇软硬不均的倾斜岩面亦能快速成孔；2、 单轴抗压强度30MPa以下成孔速度可达0.3〜1m/h；成孔速 度仅与岩石抗压强度有关；3、 移机就位快，清孔时间短；4、 据统计成孔1根平均需要18.5h；其中纯旋挖钻孔时间为17h2) 冲击钻成孔与旋挖钻成孔直接成本对比分析:实际施工成本成本组成分析冲 击 钻 机 成 孔480 元/m31、 成孔人工、机械费：250元/m3；2、 成孔电费：118 元/m3； (55Kw*45h*0.8 元/度)/ (21*0.8m3)3、 泥浆外运：110元/ m3；4、 成孔水费：2元/m3。

旋 挖 钻 成 孔562 元/m31、 成孔含人工、机械、柴油：490元/m3；2、 泥浆外运及其他费用：70元/m3；3、 成孔水费：2元/m33) 冲击钻机偏孔原因分析冲击钻机偏孔主要原因是桩锤遇到倾斜的岩层面，当上层较软下层较硬时,桩锤下落后自然会出现“叩头现象”从而造成偏孔，如图3所示冲击钻机偏孔后一般的处理 方法就是向孔内回填片石后，再 次冲孔，同时控制桩锤下落过程 中钢丝绳的松紧程度，尽量避免 桩锤出现叩头现象—25 —图3冲击钻机偏桩示意图3广州地铁三号线厦滘〜大石明挖区间回旋钻机成孔应用实例3.1 工程概况广州地铁三号线厦〜大明挖区间隧道工程位于广州市番禺区大石镇厦滘村 的苗圃中，工程内容包括 445m 三层三跨的明挖区间主线隧道以及 872m 入段线和 929m 出段线明挖隧道标段简图如下：北幺入段线LI1!1CDK0+929大漖涌道RDK0+872DK13+319.050主线隧道图4平面简图DK13+763.949明挖隧道围护结构设计为：0 1.0m钻孔桩+0 600水泥搅拌桩止水帷幕，钻 孔桩与水泥搅拌桩咬合16cm，设计简图如下全标段共有钻孔桩3113条，最大 桩长27m。

桩身所穿过的地层依次为：(2-1)淤泥、(2-2)淤泥质砂、(3-2)中、 粗砂、(4-1)粉质粘土、(5)残积土及(6)(7)岩石全、强风化带淤泥及砂层平均厚度为 8m， 80%的钻孔桩桩底位于(5)、(6)号地层7)号地层岩石最 大单轴抗压强度为6MPa© 1000钻孔桩© 600水泥搅拌桩图5围护结构设计示意图3.2 施工情况概述厦大明挖区间 3113根钻孔桩施工历时 5个月，高峰时期共投入回旋钻机 50 台平均每台机2天成孔1根（平均桩长20m）,未入岩桩平均成孔单价358元 /m3 （不含泥浆外运）钻机成孔过程中，由于地层软硬不均匀，钻杆的垂直度控制一直是一个难题 基坑开挖后桩体垂直度验证结果显示，在桩位外放15cm的情况下，由于成孔过 程中钻杆垂直度控制不佳造成桩体侵限严重最大侵限值达50cm左右3.3 施工具体情况分析1）回旋钻机成孔进度指标组成统计分析实际进度指标原因分析回 旋 钻 机 成 孔每天0.5根（（p 1.0m,平均长20m）1、 遇软硬不均的地层钻杆垂直度不易控制，容易造成偏孔和串 孑L,从而导致相邻桩无法施工，导致缺桩；2、 不适用于硬岩成孔；3、 据统计成孔的2天时间内，净钻孔时间约为24h。

2）回旋钻成孔直接成本分析实际施工成本成本组成分析回 旋 钻 成 孔未入岩桩358 元/m31、 人工、机械费：180元/m3；2、 成孔电费：66 元/m3； （55Kw*24h*0.8 元/度）/ （20*0.8m3）3、 泥浆外运：110元/ m3；4、 成孔水费：2元/m33）偏桩侵限原因分析回旋钻机在厦大明挖区间施工中出现的桩体垂直度失控，造成大面积侵限的 原因经分析主要有以下两个方面：1）围护结构设计存在缺陷 厦大明挖区间的围护结构设计为钻孔桩和搅拌桩咬和的形式（如图5所示）， 这种设计必须是搅拌桩施工后才能开始钻孔桩的施工而且钻孔桩的钻头必须咬 住搅拌桩16cm往下加压旋转，由于搅拌桩具有5〜10MPa的强度，钻头一侧硬一 侧软使得钻孔过程中钻杆垂直度难以控制，钻杆始终偏向基坑内侧，从而造成严 重侵限2）由于地层本身存在软硬不均的情况造成钻杆发生偏斜4 三种成孔方法的应用条件及适用范围通过对以上施工实例进行总结分析，笔者提出了旋挖钻、冲击钻及回旋钻机成孔三种工法各自的应用条件、适用范围及施工注意事项如下表：表 1 三种成孔方法的应用条件及适用范围序 号项目旋挖钻成孔冲击钻机成孔回旋钻机成孔典型设备型 号BG15YKC-30XY-5G1地层适用范 围适用于软土和硬岩 岩石取大单轴抗压 强度不大于30MPa适用于软土和硬岩 岩石最大单轴抗压强度可达50MPa以上适用于软土和软岩 适用于土质地层及全风 化岩层2适用的桩径0 800〜e 18000 800〜0 18000 400〜0 12002进度指标1、 土质地层中200m/d；2、 30MPa以下岩层 中约20m/d。

1、 土质地层中20m/d；2、 30MPa〜50MPa 的岩层约3m/d1、 土层中 20m/d；2、 全风化岩层中约2m/d03成孔质量钻杆垂直度仪表显 示，电脑自动控制自动化程度咼，垂 直度可靠遇软硬不均倾斜岩层面 容易偏桩，垂直度不易 控制遇软硬不均倾斜岩层面 容易偏桩，垂直度不易控 制4工程直接成 本最高（562元/m3）较咼（480元/m3）较低（358元/m3）5文明施工泥浆极少，噪音较 小,文明施工好泥浆量大，噪音震动对 环境影响大，文明施工形象差泥浆量大，文明施工较 差5 结论钻孔桩作为广泛应用的基坑支护形式，其成孔方法的合理选择，可以有效地节约成本、缩短工期、提高文明施工水平、保证施工质量参考文献1 苏宏阳，郦锁林主编，基础工程施工手册，北京：中国计划出版社， 2002.62 夏明耀，曾进伦主编，地下工程设计施工手册，北京：中国建筑工业出版社1999.7；。