浅谈钻孔灌注桩技术在铝板带铸造井施工中的应用

近年，随着江苏沛县铝工业园区的建立，铝板带加工产业在沛县地区飞速发展，但是在铝板带生产工艺的的土建施工中，铸造车间的铸造井的施工为施工单位、建设单位带来了难题。铸造井的井底标高多在-20m左右，井顶标高多在-10m左右，截面为￠2m的圆筒，上部为矩形的钢筋混凝土结构(见附图一)。因沛县地区地质条件复杂，多淤泥和地下水，采用放坡开挖受地质条件、周围建筑物及费用问题的制约很难实现。采用沉井方法施工，因本构筑物体积小、质量轻，经设计院验算，靠自重不能切土下沉，该方案被否决。若采用冻结法施工，可以施工，但费用太高，方案不可行。

笔者及所在项目部经过反复研究，借鉴钻孔灌注桩的成孔工艺，利用施工桥梁灌注桩的钻孔机钻直径2m，深度21m的孔洞，然后用10厚钢板焊接1个直径为2m和一个1.2m的圆筒，做为铸造井的内外模板，然后按图纸要求绑扎钢筋，待矫正好位置、垂直度和标高后浇筑混凝土。具体施工步骤如下：

一、平整场地及测量放线

先放出施工平台范围，然后用机械平整场地，人工配合，以保证钻机置于平坦、稳固的地基上，同时作好水池及排水通道，防止施工时泥浆污染附近环境，做到文明施工。 整平场地符合要求后，测量放井位；精确放出井位中心点，并测设出引桩。桩位中心位置误差控制在100mm以内。

二、泥浆制备处理

钻孔泥浆由水、粘土（膨胀土）和分散剂组成。泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、钻具、增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止塌孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应根据地层变化或操作要求机动掌握。泥浆太稀，排渣能力小，护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击能力，降低钻进速度。

1、 制浆材料

⑴ 粉土⑵ 水：自来水。⑶ 分散剂：选用工业用纯碱。

2、 新制泥浆配比

对于一般地层或易漏失的砂层，选用下表两种配合比制浆，其它地层，可参照此配比，并根据实际情况加以调整。

泥浆配合比

序号 配合比(%)

粘土 纯碱 水

1 7 0.45 100

2 8 0.4 100

三、钻进成孔

1、反循环钻机钻进成孔：

⑴直径2 m的钻孔分三次钻孔成型。第一次用￠600的钻头，钻至-21米处。提升钻杆，换成￠1.2m钻头钻至设计标高。最后用￠2m的钻头钻至设计标高处。

⑵钻机就位要求平整、稳定。天车、转盘中心、孔位中心在一条垂线上即“三点一线”，偏差不超过10mm。钻进过程中保证钻机牢固稳定，防止钻机因振动移位，确保不偏孔。

⑶钻进过程中，控制好钻进速度，随时取渣观测地层的变化情况，并与地质堪查图对照比较，按不同土层调整泥浆比重。钻进垂直，使钻进的垂直度偏差

⑷钻孔过程中，始终采用减压钻进，钻具的主吊钩始终承受部分钻具的重量，使钻杆始终在受拉状态下进行工作，钻压最大不超过钻具扣除浮力后总重力的80%，以避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。

2、 清孔及孔位检查

⑴ 钻进至设计孔深后，将钻斗留在原处机械旋转数圈，将孔底虚土尽量装入斗内，钻孔深度达到设计要求后，用捞砂斗进行清孔，并对孔深、孔径进行检查。

⑵ 孔位检查：成孔后，当孔深、清孔泥浆指标合格后，钻机移位，搭设三角架，将检孔器（检孔器外径采用比设计桩径小2cm）放入孔内，检孔器进入孔内后，在护筒顶放样十字线，通过吊绳进行检孔器对中。检孔器对中后，上吊点（三角架、下落钢丝绳点），必须位置固定且在整个检孔过程中不能变位，否则重新对中。检孔器在孔内下落时，靠自重下沉，不借助其他外力。

四、套筒制作、安放与铸造井浇筑

1、 套筒采用钢护筒，用10mm厚钢板卷制。护筒直径2m(较桩径大10cm)。套筒上部设吊环,底节套筒下部设刃脚，套筒底部做成圆锥型，便于封底，下口留出300的孔洞，以便安放套筒时，不产生漂浮现象。(见附图二)

2、套筒安放前，用十字交叉法将引桩上的点用施工引至钻好的孔洞上。

2、套筒安放选用一台25吨汽车吊和一台16吨汽车吊配合进行。25吨吊车将钢制套筒由头部吊起，16吨吊车将套筒由尾部吊起，配合25吊车将套筒垂直立起，就位后，校正垂直度后，徐徐放入充满泥浆的孔洞中。待套筒不再自然下沉后，测量套筒的入井深度，满足要求后，套筒外侧对称均匀的填入豆石，将套筒固定好。

3、用导管将商品混凝土输入套筒底部将倒圆锥孔洞封闭，防止地下水渗入。

4、待混凝土终凝后，用泥浆泵将套筒内的泥浆抽完，并清洗干净筒壁。

5、将加工好的钢筋笼吊放进钢套筒内，钢筋笼的制作应符合规范要求，吊放钢筋笼采用吊车进行，吊放时注意防止泥土等杂物带入孔内。在钢筋笼外侧绑扎砼垫块或焊接钢筋耳环，以保证钢筋的保护层厚度。钢筋笼绑扎好后整体吊放，吊入后校正轴线位置和垂直度，并牢固定位，以免在灌注砼时发生浮笼现象。

6、内模选用6mm厚度钢板卷制，吊车吊运就位。封好内模后，浇筑井底及井筒混凝土，-20m―10m处井筒施工完毕。

6、-10m米以上矩形钢筋混凝土结构，采用分阶梯放坡开挖的方法施工，待上部土方开挖后，将套筒多余部分截掉。

五、小结

利用钻孔灌注桩施工工艺施工铸造深井，解决了在本地区因地下土质中多淤泥、粉土和地下水对超深基坑的限制，为同类深基坑的施工提供了宝贵经验。该技术应用能大幅的降低铸造井的建造成本，具估算，本施工方法比全部放坡开挖节省费用30%，比冻结法施工节省约80%。该施工技术的推广应用，为沛县地区铝板带加工业的发展做出了积极的贡献。

参考文献：钻孔灌注桩施工规程（DG/T）08-202-2007

钻孔灌注桩施工工艺标准

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。