炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法与流程

1.本发明涉及炭质页岩地质基桩成孔施工技术领域，尤其涉及一种炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法。

背景技术：

2.相关技术中，炭质页岩是指泥盆系中软弱灰岩、砂岩、泥岩和页岩互层等沉积类岩石构成的地质体，因沉积岩中富含碳而成灰黑色。

3.在桩孔施工过程中，炭质页岩属于软岩，承载力基本容许值[f

a0

]在220～900kpa，此种岩石遇水软化崩解，经充分浸泡崩解后形成颗粒极小的黏稠的流塑状，导致桩孔内产生以下现象：

[0004]

桩基孔壁岩体在泥浆浸泡和冲击钻锤扰动下不断崩解、软化，使得孔壁岩体缓慢的向孔内膨胀，且孔壁上充分崩解的炭质页岩与水形成一厚层黏稠状附着物。钻锤在冲击过程中，受到孔壁的摩擦及粘附力作用，冲击能被大量消耗；在施工过程中桩基底部的炭质页岩钻渣，在冲击力及泥浆浸泡下，迅速充分崩解溶入到泥浆中，在桩基底部形成厚层黏稠状沉渣。钻锤在冲击过程中，越靠近桩底泥浆越黏稠，受到的阻力就越大，最终落到桩底的冲击力所剩无几。钻锤在提升过程中，同样受到桩底及孔壁黏稠“泥浆”的摩擦、黏结作用，使得钻机电机及钢丝绳等损耗大。

[0005]

因此，当冲击钻进入到炭质页岩地质层后，随着进尺的加深，钻进速度越来越慢，降低炭质页岩地质基桩的施工效率。

技术实现要素：

[0006]

本发明的主要目的在于：提供一种炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，旨在解决现有技术中当冲击钻进入到炭质页岩地质层后，随着进尺的加深，钻进速度越来越慢，降低炭质页岩地质基桩的施工效率的技术问题。

[0007]

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0008]

本发明提供了一种炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，所述炭质页岩地质基包括由卵石层、漂石层和灰岩夹层堆积形成的洪积层以及位于所述洪积层下方的炭质页岩层，所述方法包括：

[0009]

对所述洪积层进行冲孔，形成第一段成孔并获得第一段成孔情况；

[0010]

根据所述第一段成孔情况，利用回填层在所述第一段成孔的孔壁形成第一护壁层；

[0011]

在所述第一段成孔内，沿所述第一护壁层对所述炭质页岩层进行旋挖，形成第二段成孔并获得第二段成孔情况；

[0012]

根据所述第二段成孔情况，利用泥浆层在所述第二段成孔的孔壁形成第二护壁层；

[0013]

向所述第一段成孔和所述第二段成孔中下放钢筋笼并灌注混凝土，形成所述炭质

页岩地质基桩。

[0014]

可选地，上述炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法中，所述根据所述第一段成孔情况，利用回填层在所述第一段成孔的孔壁形成第一护壁层的步骤包括：

[0015]

当所述第一段成孔产生漏浆或者塌孔的情况时，向所述第一段成孔中回填片石及水泥拌和黏土，形成所述回填层；

[0016]

对所述回填层冲孔，以使所述回填层覆盖漏浆处或者塌孔处，形成所述第一护壁层。

[0017]

可选地，上述炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法中，所述根据所述第一段成孔情况，利用回填层在所述第一段成孔的孔壁形成第一护壁层的步骤包括：

[0018]

当所述第一段成孔产生漏浆或者塌孔的情况时，对所述第一段成孔进行扩孔，形成扩孔段；

[0019]

向所述扩孔段中回填混凝土、片石及水泥拌和黏土，形成混凝土原桩；

[0020]

对所述混凝土原桩进行旋挖，形成所述第一护壁层。

[0021]

可选地，上述炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法中，所述根据所述第二段成孔情况，利用泥浆层在所述第二段成孔的孔壁形成第二护壁层的步骤包括：

[0022]

当所述第二段成孔产生缩颈或者塌孔的情况时，将聚合物泥浆灌入所述第二段成孔中，形成所述泥浆层；

[0023]

对所述泥浆层进行旋挖，形成所述第二护壁层。

[0024]

可选地，上述炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法中，所述泥浆层的相对密度为ρ，1.2≤ρ≤1.4。

[0025]

可选地，上述炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法中，所述泥浆层的黏度为η，22pa

·

s≤η≤30pa

·

s。

[0026]

可选地，上述炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法中，所述泥浆层的含砂率小于或等于4％。

[0027]

可选地，上述炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法中，所述向所述第一段成孔和所述第二段成孔中下放钢筋笼并灌注混凝土，形成所述炭质页岩地质基桩的步骤包括：

[0028]

在下放钢筋笼后6h～8h内完成灌注混凝土，形成所述炭质页岩地质基桩。

[0029]

可选地，上述炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法中，向所述第一段成孔和所述第二段成孔中下放钢筋笼并灌注混凝土，形成所述炭质页岩地质基桩的步骤之后，所述方法还包括：

[0030]

对所述炭质页岩地质基桩的桩顶以下10m范围进行检查，获得炭质页岩地质基桩的情况；

[0031]

根据所述炭质页岩地质基桩的情况，对所述炭质页岩地质基桩进行水磨处理。

[0032]

可选地，上述炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法中，所述根据所述炭质页岩地质基桩的情况，对所述炭质页岩地质基桩进行水磨处理的步骤包括：

[0033]

根据所述炭质页岩地质基桩的情况，获得所述炭质页岩地质基桩的缺陷部，将所述缺陷部的钢筋笼中的混凝土去除；

[0034]

清理所述缺陷部的钢筋笼后，重新浇筑混凝土，形成无缺陷的炭质页岩地质基桩。

[0035]

本发明提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技

术效果：

[0036]

本发明提出的一种炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，通过对洪积层冲击成孔并对炭质页岩层旋挖成孔的施工方法，针对上层为砾砂、卵石层且富水，下层为炭质页岩的地层，以及不同类型钻机的适用范围，上层砾砂、卵石层采用冲击钻施工，可以快速穿透该层，砾、卵石被挤压到孔壁四周，形成致密的孔壁，孔壁与回填层共同形成第一护壁层，确保第一成孔段不出现塌孔缩颈现象；下层炭质页岩层采用旋挖钻进行接力施工，避免了炭质页岩孔壁长时间浸泡在泥浆中，减少了孔壁岩体膨胀、崩解、软化的问题，泥浆层所形成的第二护壁层，从而大大的减少了孔壁塌孔缩颈的风险，提高了炭质页岩地质基桩的施工效率，节约了施工成本；并且，复杂地层中钻孔灌注桩基施工，需要灵活多变的处理措施，上层为砾砂卵石层且富水，下层为炭质页岩，以及上层复杂冲洪积及坡洪积堆积，下伏强风化炭质页岩等地层，分别采用回填水泥黏土、回填片石、扩孔回填素混凝土等方法，确保桩孔顺利穿过复杂地层，采用不同钻机“接力”组合的方式成功解决了性质差异较大地层的钻孔施工。

附图说明

[0037]

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的这些附图获得其他的附图。

[0038]

图1为本发明炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法的整体流程示意图；

[0039]

图2为本发明炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法一实施例的流程示意图；

[0040]

图3为本发明炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法另一实施例的流程示意图。

[0041]

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0042]

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0043]

需要说明，

[0044]

在本发明实施例中，所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后

……

)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。

[0045]

在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括

……”

限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。

[0046]

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系。

[0047]

在本发明中，若有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

[0048]

在本发明中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“组件”、“件”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

[0049]

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是，是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

[0050]

下面结合一些具体实施方式进一步阐述本发明的发明构思。

[0051]

本发明提出一种炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法。

[0052]

参照图1，图1为本发明炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法的整体流程示意图。

[0053]

在本发明一实施例中，如图1所示，一种炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，炭质页岩地质基包括由卵石层、漂石层和灰岩夹层堆积形成的洪积层以及位于洪积层下方的炭质页岩层，方法包括：

[0054]

s100：对洪积层进行冲孔，形成第一段成孔并获得第一段成孔情况；

[0055]

s200：根据第一段成孔情况，利用回填层在第一段成孔的孔壁形成第一护壁层；

[0056]

s300：在第一段成孔内，沿第一护壁层对炭质页岩层进行旋挖，形成第二段成孔并获得第二段成孔情况；

[0057]

s400：根据第二段成孔情况，利用泥浆层在第二段成孔的孔壁形成第二护壁层；

[0058]

s500：向第一段成孔和第二段成孔中下放钢筋笼并灌注混凝土，形成炭质页岩地质基桩。

[0059]

为便于理解，下面示出一具体实施方式：

[0060]

某一项目址区地质情况如下：表层主要为：粉质黏土、砾砂、圆砾、碎石、卵石、漂石等；下层主要为：风化程度不同的泥岩、页岩、炭质页岩、砂岩、泥质砂岩及灰岩等。在桥梁桩基施工中，遇到了较为少见的炭质页岩地层，该种岩石属于软岩，岩体完整性差，遇水或温度剧变时崩解膨胀，遇水软化成流塑状。同时由于桥址区位于断裂带上，不确定因素更多，导致本项目桩基施工艰难。

[0061]

本项目孔跨布置为5

×

30+4

×

30+5

×

30+5

×

30+5

×

30+5

×

30+5

×

30，交角为90度，桥梁斜交跨越者干河，0#台及34#台位于河床两侧阶地上，6#墩～30#墩位于河床内，其中14#～16#墩位于河道内，河床内地貌平整。桩基直径有和两种，桩基长度30m～35m。根据桥梁地质勘探报告显示6#墩～30#墩桩基地质情况基本一致，从桩顶向下依次为：表层为5.1～11.3m厚的砾砂、圆砾或卵石，下伏为17.4～25.7m厚的强风化炭质页岩、页岩夹灰岩，个别桩底进入中风化炭质页岩地层。0#台～5#墩桩基地质情况基本一致，桩顶

向下依次为：表层为1～6.5m厚的粉质黏土或杂填土，下伏全部为强风化炭质页岩夹灰岩。30#～34#台桩基地质情况，桩顶向下依次为：表层1.5～3.2m厚的粉质黏土或杂填土，中间夹杂2～5.1m厚的全风化砂岩，下伏全部为强风化炭质页岩。

[0062]

根据现场地质地貌，两侧阶地位置的桩基采用旋挖钻施工，中间处于河床内的桩基采用冲击钻施工。中间河床内桩基施工时，出现如下问题：冲击钻施工上层砾砂或卵石层时很顺利，但进入到炭质页岩层时，钻进速度明显下降，刚进入该层2～5m时，钻机每天进尺约1.5m左右，进入该层5m以下每天进尺0.5～1.0m，随着进尺的加深，钻进速度越来越慢，一根32m的桩基采用冲击钻成孔需要22～28天。

[0063]

经大量现场钻孔施工试验分析，桩孔施工进度慢的主要原因是：炭质页岩属于软岩，承载力基本容许值[fa0]在220～900kpa，此种岩石遇水软化崩解，经充分浸泡崩解后形成颗粒极小的黏稠的流塑状，导致桩孔内产生以下现象：

[0064]

(1)桩基孔壁岩体在泥浆浸泡和冲击钻锤扰动下不断崩解、软化，使得孔壁岩体缓慢的向孔内膨胀，且孔壁上充分崩解的炭质页岩与水形成一厚层黏稠状附着物。钻锤在冲击过程中，受到孔壁的摩擦及粘附力作用，冲击能被大量消耗。

[0065]

(2)在施工过程中桩基底部的炭质页岩钻渣，在冲击力及泥浆浸泡下，迅速充分崩解溶入到泥浆中，在桩基底部形成厚层黏稠状沉渣。钻锤在冲击过程中，越靠近桩底泥浆越黏稠，受到的阻力就越大，最终落到桩底的冲击力所剩无几。

[0066]

(3)钻锤在提升过程中，同样受到桩底及孔壁黏稠“泥浆”的摩擦、黏结作用，使得钻机电机及钢丝绳等损耗大。

[0067]

因此，针对黏稠流塑状“钻渣”问题，现场对钻孔桩基的泥浆指标进行调整，降低泥浆比重及粘度，增加清孔的频次，更换加重锤头，但效果均不佳。频繁的清孔、降低泥浆比重及粘度会导致上层砾砂、卵石层的泥浆护壁层变薄，易出现上层砾砂层塌孔现象，及下层炭质页岩层的孔壁缩颈问题；更换加重型钻锤，导致现场变压器及钻机电机负荷过大，钢丝绳磨损严重，但钻进速度改观不大。同时，项目上还试探采用旋挖钻机进行施工，但是由于上层砾砂层、卵石层的影响，旋挖钻机钻孔在砂卵石层塌孔严重。

[0068]

针对这种上层为砾砂卵石层且富水，下层为炭质页岩的地层，项目部根据两种地层不同的性质，以及不同类型钻机的适用范围，经过多次试验探索，摸索出一种“接力”施工的方案。具体来讲就是，上层砾砂、卵石层采用冲击钻施工，可以快速穿透该层，砾、卵石被挤压到孔壁四周，形成致密的孔壁即第一护壁层，再加上泥浆护壁，可以确保该层即第一段成孔不出现塌孔缩颈现象；下层炭质页岩层，主要解决的问题是将孔底黏稠的“钻渣”掏出，减少孔壁炭质页岩在泥浆中浸泡的时间，由于其岩性致密且强度不高，所以选择了旋挖钻进行接力施工。旋挖钻由于自带定位系统，能够精确定位，解决了接力偏孔的问题；旋挖钻钻孔速度快，25～30m的炭质页岩地层，仅需要2.5～3.5h就可完成，避免了炭质页岩孔壁长时间浸泡在泥浆中，减少了孔壁岩体膨胀、崩解、软化的问题，再加上使用化学泥浆护壁即第二护壁，从而大大的减少了孔壁塌孔缩颈问题，并形成与第一段成孔连通的第二段成孔。

[0069]

现场实践证明在上层砾砂卵石层且富水，下层为炭质页岩等软岩地层中，采用冲击钻机与旋挖钻机组合“接力”的施工方案效果良好。

[0070]

本项目原来冲击钻施工需要22～28天才能完成的桩基，采用冲击钻与旋挖钻接力施工，工期可以缩短至3～5天，检测显示桩基质量较之更好，现场经济效果明显。

[0071]

本发明技术方案通过对洪积层冲击成孔并对炭质页岩层旋挖成孔的施工方法，针对上层为砾砂、卵石层且富水，下层为炭质页岩的地层，以及不同类型钻机的适用范围，上层砾砂、卵石层采用冲击钻施工，可以快速穿透该层，砾、卵石被挤压到孔壁四周，形成致密的孔壁，孔壁与回填层共同形成第一护壁层，确保第一成孔段不出现塌孔缩颈现象；下层炭质页岩层采用旋挖钻进行接力施工，避免了炭质页岩孔壁长时间浸泡在泥浆中，减少了孔壁岩体膨胀、崩解、软化的问题，泥浆层所形成的第二护壁层，从而大大的减少了孔壁塌孔缩颈的风险，提高了炭质页岩地质基桩的施工效率，节约了施工成本；并且，复杂地层中钻孔灌注桩基施工，需要灵活多变的处理措施，本项目针对，上层为砾砂卵石层且富水，下层为炭质页岩，以及上层复杂冲洪积及坡洪积堆积，下伏强风化炭质页岩等地层，分别采用回填水泥黏土、回填片石、扩孔回填素混凝土等方法，确保桩孔顺利穿过复杂地层，采用不同钻机“接力”组合的方式成功解决了性质差异较大地层的钻孔施工。

[0072]

作为本实施例的一种选择，根据第一段成孔情况，利用回填层在第一段成孔的孔壁形成第一护壁层的步骤包括：

[0073]

a100：当第一段成孔产生漏浆或者塌孔的情况时，向第一段成孔中回填片石及水泥拌和黏土，形成回填层；

[0074]

a200：对回填层冲孔，以使回填层覆盖漏浆处或者塌孔处，形成第一护壁层。

[0075]

为便于理解，下面示出一具体实施方式：

[0076]

在一施工情况中，谷底表层为淤泥质软弱层里面夹杂卵石、漂石的洪积层，直接采用旋挖钻开挖，由于大量漂石的存在不宜施工。个别桩孔采用旋挖钻直接施工，但由于该层富水，卵石夹层淤泥质层混杂，桩孔漏水、塌方严重，成孔困难。采用钢护筒施工，由于地层中卵石、漂石的存在，钢护筒难以下到位。采用冲击钻施工，由于卵石层、漂石、砾砂及风化灰岩夹层的存在，桩基易出现偏孔、卡钻，漏水、漏浆严重。

[0077]

因此，在成孔过程中，遇到一般的漏浆、塌孔，采用片石及水泥拌和黏土回填，重新冲孔，利用冲击钻强大的冲击能，将回填的片块石连同水泥黏土即回填层一起冲击挤压至薄弱的漏浆孔壁处，形成较为坚固的“浆砌片石”孔壁即第一护壁层，从而防止桩基施工过程中出现偏孔、卡钻，漏水、漏浆的情况。

[0078]

参照图2，图2为本发明炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法一实施例的流程示意图，如图2所示，作为本实施例的另一种选择，根据第一段成孔情况，利用回填层在第一段成孔的孔壁形成第一护壁层的步骤包括：

[0079]

b100：当第一段成孔产生漏浆或者塌孔的情况时，对第一段成孔进行扩孔，形成扩孔段；

[0080]

b200：向扩孔段中回填混凝土、片石及水泥拌和黏土，形成混凝土原桩；

[0081]

b300：对混凝土原桩进行旋挖，形成第一护壁层。

[0082]

在成孔过程中，若遇到较大的孔壁垮塌，漏浆现象，采用回填片石及水泥黏土无法通过时，改用直径大一级钻头，穿透洪积层，扩孔后回填c20素混凝土，强度达到15mpa时，改用旋挖钻在回填的混凝土原桩位上直接钻孔，利用回填的片石及扩孔后的素混凝土形成混凝土护壁，确保桩孔不漏浆不塌孔，顺利穿过薄弱区，从而防止桩基施工过程中出现偏孔、卡钻，漏水、漏浆的情况。

[0083]

在本发明一实施例中，根据第二段成孔情况，利用泥浆层在第二段成孔的孔壁形

成第二护壁层的步骤包括：

[0084]

e100：当第二段成孔产生缩颈或者塌孔的情况时，将聚合物泥浆灌入第二段成孔中，形成泥浆层；

[0085]

e200：对泥浆层进行旋挖，形成第二护壁层。

[0086]

为便于理解，下面示出一具体实施方式：

[0087]

在一施工情况中，在炭质页岩地层中，灌注水下混凝土钻孔桩基困难大问题多，主要体现在以下几个方面：

[0088]

(1)桩基成孔后，在钢筋笼安装、二次清孔及混凝土灌注过程中，经常出现缩颈、塌孔等现象；

[0089]

(2)在水下混凝土灌注过程中，出现了水下摩擦桩基灌注施工过程中经常出现的问题(越靠近桩顶位置，导管内外压力差减小，翻浆越困难。)，并且在炭质页岩地质情况下，此类问题更加严重，经常出现混凝土下料困难，极易出现堵管现象；

[0090]

(3)在炭质页岩地层中施工的钻孔桩基，合格率明显不及其他地质条件下的合格率高。现场采用超声波透射法检测，桩基的病害大多出现在桩顶以下10m范围内，多数问题为夹层、缩颈，个别桩基出现断桩现象。

[0091]

在炭质页岩地层中施工的桩基问题多，主要和地质岩性有关。炭质页岩属于软岩，遇水崩解软化，具有水敏感性高，但透水性差的特点。问题桩基形成的两种基本过程：

[0092]

(1)在水下桩基成孔过程中及成孔后还未灌注混凝土之前，桩身孔壁的炭质页岩地层，一直浸泡在泥浆浆液中，虽然有泥皮护壁，但是不能阻断水对孔壁的浸润，桩身孔壁地层在水的作用下，不断软化崩解，孔壁表面岩体不断“融化”形成黏稠泥浆，在桩基灌注过程中，随着灌注高度的升高，这些黏稠泥浆被底部混凝土顶托上翻，形成了厚层“淤泥质”沉渣聚集在桩顶，重量越来越大，同时随着桩顶混凝土面的升高，导管内的灌注混凝土压力差越来越低，当新灌注混凝土的压力不足以顶起沉渣时(本项目一般在桩顶以下10m范围内)，混凝土灌注将出现下料不畅、堵管等现象，或者局部包裹黏泥，形成“泥包管”现象。

[0093]

(2)由于标段范围处于断裂带上，地层中的砂岩夹层、灰岩夹层等结合面或破碎富水带成为薄弱层，钻孔桩基施工至该层位置时，该薄弱层附近的桩身孔壁炭质页岩，在泥浆及原结合面地下水的浸泡作用下发生软化，形成桩身缩颈、垮塌等现象，该过程不确定发生在哪个阶段，若发生在灌注桩基阶段将会产生夹层、缩颈或断桩等病害，若发生在灌桩前可能形成塌孔。

[0094]

炭质页岩地层中，施工的钻孔水下桩基病害多的本质原因是，炭质页岩遇水软化崩解的特性，所以为避免或减少桩基问题，炭质页岩地层中，桩基施工采用旋挖钻施工，可大大缩短钻孔时间，减少桩基孔壁岩体的浸水时间，旋挖钻施工的泥浆，采用专用聚合物泥浆即泥浆层，可起到较好的护壁作用，形成第二护壁层，减少泥浆中水浸入桩周岩体的速率。

[0095]

在本实施例中，泥浆层的相对密度为ρ，1.2≤ρ≤1.4，泥浆层的黏度为η，22pa

·

s≤η≤30pa

·

s，泥浆层的含砂率小于或等于4％。

[0096]

在本实施例中，向第一段成孔和第二段成孔中下放钢筋笼并灌注混凝土，形成炭质页岩地质基桩的步骤包括：

[0097]

f100：在下放钢筋笼后6h～8h内完成灌注混凝土，形成炭质页岩地质基桩。

[0098]

炭质页岩地层中，桩基施工做好施工组织，各道工序无缝衔接，压缩间歇时间，尽量减少孔壁岩体在泥浆中的浸泡时间。桩基成孔后，快速完成桩基钢筋笼安装，及时进行水下混凝土浇筑，消除中间等待时间，缩短二次清孔时间。一般成孔后6h～8h内完成灌注，可基本消除上述病害，并且现场施工必须关注天气状况，做好施工保证措施，确保桩基成孔后及时、快速的完成桩基灌注。

[0099]

在本实施例中，向第一段成孔和第二段成孔中下放钢筋笼并灌注混凝土，形成炭质页岩地质基桩的步骤之后，方法还包括：

[0100]

g100：对炭质页岩地质基桩的桩顶以下10m范围进行检查，获得炭质页岩地质基桩的情况；

[0101]

g200：根据炭质页岩地质基桩的情况，对炭质页岩地质基桩进行水磨处理。

[0102]

参照图3，图3为本发明炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法另一实施例的流程示意图，如图3所示，在本发明一实施例中，根据炭质页岩地质基桩的情况，对炭质页岩地质基桩进行水磨处理的步骤包括：

[0103]

h100：根据炭质页岩地质基桩的情况，获得炭质页岩地质基桩的缺陷部，将缺陷部的钢筋笼中的混凝土去除；

[0104]

h200：清理缺陷部的钢筋笼后，重新浇筑混凝土，形成无缺陷的炭质页岩地质基桩。

[0105]

在炭质页岩地层中施工的水下桩基，由于缺陷、病害大多出现在桩顶以下10m范围内，且大部分为“泥包管”、“缩颈”、“夹泥块”等缺陷，不宜全部废掉处理，可采取“水磨钻法”进行处理。

[0106]

水磨钻法处理缺陷桩基，是采用水磨钻将缺陷桩基钢筋笼内混凝土掏空，利用钢筋笼及外侧混凝土作为护壁，人工下到缺陷处，将缺陷处的“夹泥块”、“泥包管”、“缩颈”等进行凿除、冲洗、重新浇筑混凝土的方法。部分浅层断桩亦可采用该方法处理。该方法安全、简单、快速，能够很好的处理桩基缺陷问题，复杂水文地质条件下施工桩基，由地质复杂多变决定了桩基成桩困难，且问题桩很难避免，倘若全部废除重新打设，将会造成巨大的经济和工期损失，且不能确保二次成桩合格。对于浅层的桩基缺陷甚至断桩，采用“水磨钻”法进行处置修复，既可以节约大量工期和资金，又能达到桩基使用功能的需求，是复杂地质条件下桩基施工的一个有效补救措施。

[0107]

需要说明，上述本发明实施例序号仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上实施例仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。技术特征：

1.一种炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，所述炭质页岩地质包括由卵石层、漂石层和灰岩夹层堆积形成的洪积层以及位于所述洪积层下方的炭质页岩层，其特征在于，所述方法包括：对所述洪积层进行冲孔，形成第一段成孔并获得第一段成孔情况；根据所述第一段成孔情况，利用回填层在所述第一段成孔的孔壁形成第一护壁层；在所述第一段成孔内，沿所述第一护壁层对所述炭质页岩层进行旋挖，形成第二段成孔并获得第二段成孔情况；根据所述第二段成孔情况，利用泥浆层在所述第二段成孔的孔壁形成第二护壁层；向所述第一段成孔和所述第二段成孔中下放钢筋笼并灌注混凝土，形成所述炭质页岩地质基桩。2.如权利要求1所述的炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，其特征在于，所述根据所述第一段成孔情况，利用回填层在所述第一段成孔的孔壁形成第一护壁层的步骤包括：当所述第一段成孔产生漏浆或者塌孔的情况时，向所述第一段成孔中回填片石及水泥拌和黏土，形成所述回填层；对所述回填层冲孔，以使所述回填层覆盖漏浆处或者塌孔处，形成所述第一护壁层。3.如权利要求1所述的炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，其特征在于，所述根据所述第一段成孔情况，利用回填层在所述第一段成孔的孔壁形成第一护壁层的步骤包括：当所述第一段成孔产生漏浆或者塌孔的情况时，对所述第一段成孔进行扩孔，形成扩孔段；向所述扩孔段中回填混凝土、片石及水泥拌和黏土，形成混凝土原桩；对所述混凝土原桩进行旋挖，形成所述第一护壁层。4.如权利要求1至3任一项所述的炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，其特征在于，所述根据所述第二段成孔情况，利用泥浆层在所述第二段成孔的孔壁形成第二护壁层的步骤包括：当所述第二段成孔产生缩颈或者塌孔的情况时，将聚合物泥浆灌入所述第二段成孔中，形成所述泥浆层；对所述泥浆层进行旋挖，形成所述第二护壁层。5.如权利要求4所述的炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，其特征在于，所述泥浆层的相对密度为ρ，1.2≤ρ≤1.4。6.如权利要求5所述的炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，其特征在于，所述泥浆层的黏度为η，22pa

·

s≤η≤30pa

·

s。7.如权利要求6所述的炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，其特征在于，所述泥浆层的含砂率小于或等于4％。8.如权利要求4所述的炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，其特征在于，所述向所述第一段成孔和所述第二段成孔中下放钢筋笼并灌注混凝土，形成所述炭质页岩地质基桩的步骤包括：在下放钢筋笼后6h～8h内完成灌注混凝土，形成所述炭质页岩地质基桩。9.如权利要求8所述的炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，其特征在于，所述向所述第一段成孔和所述第二段成孔中下放钢筋笼并灌注混凝土，形成所述炭质页岩地质基桩的

步骤之后，所述方法还包括：对所述炭质页岩地质基桩的桩顶以下10m范围进行检查，获得炭质页岩地质基桩的情况；根据所述炭质页岩地质基桩的情况，对所述炭质页岩地质基桩进行水磨处理。10.如权利要求9所述的炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，其特征在于，所述根据所述炭质页岩地质基桩的情况，对所述炭质页岩地质基桩进行水磨处理的步骤包括：根据所述炭质页岩地质基桩的情况，获得所述炭质页岩地质基桩的缺陷部，将所述缺陷部的钢筋笼中的混凝土去除；清理所述缺陷部的钢筋笼后，重新浇筑混凝土，形成无缺陷的炭质页岩地质基桩。

技术总结

本发明公开了一种炭质页岩地质基桩成孔灌注施工方法，包括：对洪积层进行冲孔，形成第一段成孔并获得第一段成孔情况；根据所述第一段成孔情况，在所述第一段成孔形成第一护壁层；在所述第一段成孔内，沿所述第一护壁层对所述炭质页岩层进行旋挖，形成第二段成孔并获得第二段成孔情况；根据所述第二段成孔情况，在所述第二段成孔形成第二护壁层；向所述第一段成孔和所述第二段成孔中下放钢筋笼并灌注混凝土，形成所述炭质页岩地质基桩。本发明通过对洪积层冲击成孔并对炭质页岩层旋挖成孔的施工方法，先采用冲击钻对洪积层施工，快速穿透该层，并形成致密护壁，再采用旋挖钻对炭质页岩层施工，减少孔壁岩体膨胀、崩解，提高施工效率。工效率。工效率。

技术研发人员：张亚强 孙引浩 李战荣 刘恒辉 雷兵 李龙吉 张许贝 韩强 刘华伟

受保护的技术使用者：中铁二十局集团有限公司

技术研发日：2022.11.30

技术公布日：2023/3/7