1、前言
随着我国交通基础设施建设的快速发展，灌注桩作为一种基础形式，以其适应性强、成本适中、施工简便等特点仍将被广泛地应用于公路桥梁及其他工程领域。灌注桩是采用不同的成孔方式在地层中按要求形成一定形状的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架吊入井孔中，再灌注混凝土，成为桩基础的一种工艺。按其成孔方式不同分为人工挖孔和机械成孔，在成孔结束后，放入钢筋笼和灌注（水下）混凝土；对于其最终的两道工序，不管采用哪种方式成孔，都是大同小异；但对成孔这一工序来说，选择不同的施工工艺，差异就极大。因此认真研究不同地质条件下灌注桩成孔工艺，是提高工程项目和经济效益的最有效办法。为了保质、高效、经济完成任务，本文根据该标段不同的地质条件,施工现场特点，采取何种成孔形式进行了分析与研究，以期起到抛砖引玉之效。
2、工程概况及地质钻探分析
xx高速公路xx至xxS5，全长10.6Km。其中桩基础大、中、小桥梁共18座，灌注桩共818根，设计桩径1.2~1.8m，设计桩长范围为20m~56m。该标段位于太行山新华夏隆起和河北平原新华夏沉降带的交接过渡地带，构造状态比较复杂，均为第四系河流冲、洪积区，根据本标段地质报告分析共分为三个工程地质区，其中I区以亚粘土层为主，状态由软塑到硬塑状态，土质均匀，切面光滑，在钻探深度范围内未见地下水；Ⅱ区以砂卵石为主，表层分布亚砂土及中砂层，下层分布卵石土，成份以灰岩为主，次圆状，砂砾土充填。Ⅲ区以表层分布有黄土质砂性土、亚粘土、下层分布碎石土、持力层分布弱风化白云质灰岩。
3、土的工程分类
根据JTJ024—85《公路桥涵地基与基础设计规范》土层按颗粒级配或塑性指数划分为碎石土、砂土、粘性土；
碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。再根据颗粒级配及形状分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。
砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土；且塑性指数Ip不大于1的土。再根据颗粒级配分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。
粘性土：塑性指数Ip大于1的土。
4、不同成孔方式的选择
4.1不同成孔方式施工特点及适用范围
灌注桩按照成孔方式不同分为人工挖孔桩与机械成孔灌注桩。其中目前我们在工程施工中常用的机械成孔主要有螺旋钻、正反循环回转钻、冲击钻、冲抓钻、旋挖钻等类型。
4.1.1、人工挖孔成孔施工特点；该成孔无需钻孔设备，使用人工和一般挖掘、起重工具，井壁采用各种支撑防护，但是不适用于地下水的土层，施工成本较便宜。深度宜小于30m，否则效率低，危险性大；一般深度不大于10m，桩径不小于0.8m；深度不大于20m，桩径不小于1.2m；深度大于20m，桩径至少要1.5m以上。
4.1.2、螺旋钻成孔施工。该设备简单，易于搬迁，施工方便，钻孔速度快，成孔造价较低，干作业，无泥浆污染，适合于城市人口密集和西北、内蒙等干旱地区。它虽然对工效、质量、成本都有优势，但对地质条件有一定局限性。其适用范围为：地下水位较低的粘性土、砂类土、含少量的砂砾石、卵石（含量少于30%，粒径小于10cm的土），但对于地下水位较高的淤泥质粘土层、粉土、砂质土层是不适用。按照螺旋体的长短分为长螺旋钻和短螺旋钻，长螺旋孔径40~80cm，短螺旋孔径150~300，深度30m左右。
4.1.3、正反循环回转钻成孔施工特点：
正循环回转钻成孔。其适用范围：粘性土、粉砂、细、中、粗砂，含少量砾石、卵石（含量少于20%）的土、软岩。泥浆起悬浮钻渣和护壁作用，由于钻进与排渣同时连续进行，成孔速度较快，钻孔深度较大，但是由于泥浆较稠，孔壁泥浆护壁厚度达5~7cm，大大降低了桩周摩擦力，因此发展趋势比较缓慢。
反循环回转钻成孔。其适用范围：粘性土、粉类土、含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径小于钻杆内径2/3）的土。孔径80~300cm，用真空泵，孔深达35m，用空气吸泥机孔深可达65m，用气举式孔深可达120m，泥浆起护壁作用，在孔壁十分稳定的土层中甚至可以用清水，因此孔壁保护膜较薄，不减弱桩的摩擦力，但扩孔率大于正循环，造价偏高，尽管如此，目前反循环回转钻在公路桥梁钻孔桩成孔中仍处于主导地位。
反循环与正循环相比，除了钻进进度快4~5倍外，还具有需用泥浆料少，转盘所消耗动力少，清孔时间较快等特点。
4.1.4、冲击钻成孔施工特点。其适用范围：用实心锥时，适用于粘性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石，孔径80~200cm；用空心锥时，适用于粘性土、砂类土、砾石、松散卵石，孔径60~150cm，孔深达50m。泥浆起悬浮钻渣和护壁作用。由于冲击锥在下冲时有些钻渣被挤入孔壁，可起加强孔壁并增加土层与桩身间的侧摩阻力作用。但是钻普通土时，进度比其他方法都慢。
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浅析不同地质条件下灌注桩成孔技术
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