0 引言

　　双套管双驱动全回转超长桩施工技术是利用双驱动双套管全回转钻机，将不同直径的内外钢套管分别360°旋转切入土体;外套管下压深度为地面下60m，主要作用为穿过深回填区;内套管穿过泥夹石、强风化灰岩、溶洞，到达持力层中风化灰岩时，通过超长钻杆、大功率旋挖钻机，从钢套管内钻进取土至终孔;再吊放钢筋笼、浇筑超缓凝自密实水下不扩散混凝土，混凝土浇筑过程中依次拔出内、外套管。该施工方法不需要泥浆护壁，清洁高效，同时有效避免钻进过程中的塌孔现象，降低埋钻风险，可有效应用于深厚回填、岩溶强发育区。

　　1 工程背景

　　1.1 项目概况

　　贵阳龙洞堡国际机场T3航站楼B3区为原有T2航站楼停机坪，通过查阅地质勘察报告，该区域上覆素填土，回填层平均厚约27.87m，局部区域回填厚度高达67.1m，且局部区域存在较复杂的岩溶地层。

　　根据勘察报告，针对现场部分区域岩溶地层复杂情况，共设28根超长桩，桩长最短为71.3m，最长100.44m，平均桩长87.3m。桩基础为嵌岩桩，施工过程中须穿透下伏基岩中的溶洞、裂隙，放置于稳定持力层上，同时要求桩端全截面嵌入完整岩层。超长桩工程地质剖面如图1所示。

　　图1 超长桩工程地质剖面  

　　1.2 工程难点

　　1) T3航站楼B3区域表层土为深厚回填土，多为红黏土、块石、碎石块、建筑混凝土块，灰岩松散不均匀，最大厚度为64.2m，且岩溶发育密集，旋挖钻机钻进过程中易发生塌孔现象，严重影响成桩质量。

　　2)由于单根超长桩混凝土浇筑量较大，每根桩理论混凝土用量>400m³，浇筑时间>40h，桩身混凝土中添加常规缓凝剂后，初凝时间为10～12h，由于初凝时间较短，混凝土浇筑过程中易发生初凝现象，导致混凝土无法正常浇筑。

　　3) B3区域岩溶强发育，主要为隐伏溶洞，表现为不规则溶洞、裂隙、溶蚀孔洞，部分为串珠状溶洞，钻探揭露溶洞高度为2.7～31.7m，平均高度为10.3m。混凝土浇筑过程中由于混凝土自重增大，导致桩身侧壁溶洞被击穿，从而导致断桩，严重影响成桩质量。

　　2 超长双套管双驱动全回转钻机施工技术

　　2.1 双套管双驱动钻进技术

　　常规全套管全回转钻机下压钢套管极限深度约60m,T3航站楼B3区超长桩若采取全套管全回转工艺施工，钢套管仅能穿过深回填层，60m以下岩溶强发育地层无钢套管护壁，旋挖钻机在岩溶强发育地层施工过程中，成孔安全及质量均无法得到保证，甚至出现溶洞坍塌等风险，亦会出现在一定深度范围内采用C20混凝土回填岩溶地层反复钻进的情况，导致施工成本大幅增加，施工时间过长，且桩孔周边存在地陷现象。

　　为解决钻进困难及钢套管下压成孔深度有限的难题，本工程采用双套管双驱动全回转钻机，驱动内外套管分别进入回填层、强风化岩层，利用外套管独立穿越深厚回填层，使内套管避开回填层的巨大摩擦力，有效穿越泥夹石、强风化灰岩、溶洞，到达持力层中风化灰岩。该方法极大提高套管在强风化灰岩层中的钻进效率，同时，将全回转钻机在超厚回填土岩溶强发育区等复杂地层中的成孔深度提高至120m。采用机械设备如表1所示。施工工艺流程如图2所示，双套管下压如图3所示。

　　2.2 超缓凝混凝土技术

　　本工程上层土层为固结深厚回填土，未完成土体自重压密固结，其中大颗粒碎块石形成较多的架空现象，导致上层土体密实度差、厚度较大、均匀性差、力学性质差。中风化岩层中存在大量溶隙，见洞率达20%以上，串珠状溶洞较发育，对成桩质量造成不良影响，混凝土浇筑过程中桩身混凝土易流失至回填层及溶洞层，导致实际混凝土浇筑量远大于理论量，桩身混凝土充盈系数较大。

　　贵阳市4—11月为雨季，回填层滞水丰富，受回填层内丰富滞水流动冲刷，桩身混凝土未初凝前，易带离混凝土内水泥浆及细骨料，同时带入土内泥砂，导致桩身混凝土出现离析及夹泥砂等情况。同时由于混凝土压强较大，导致持力层内岩溶裂隙扰动贯通，造成局部混凝土中泥浆流失，形成负压，致使桩底混凝土出现离析。

　　表1 超长桩施工机械设备 

　　表1 超长桩施工机械设备

　　图2 双套管双驱动全回转施工工艺流程  

　　图3 双套管下压示意  

　　为避免发生上述情况，确保桩基成桩质量，项目部在超长桩施工前，通过多次调整及优化混凝土配合比并组织专家咨询，最终在原有混凝土配合比中添加超缓凝剂、硅灰、抗裂纤维等外加剂及胶凝材料，成功研制出C40超缓凝自密实水下不扩散混凝土，性能指标为坍落度250mm，扩展度650mm，倒塌需3.2s，初凝时间72h,3h损失量为0,10h扩展度为580mm，容重为2 460kg/m³，含气量为2.0%。C40超缓凝自密实水下不扩散混凝土配合比为:水∶水泥∶砂∶石1∶石2∶超缓凝剂∶硅灰∶水下不分散剂∶抗裂纤维=186∶480∶920∶500∶290∶14∶50∶15∶20。

　　2.3 浇筑控制技术

　　地质勘探显示在深回填土层下部存在大量溶隙，部分超长桩下部串珠状溶洞较发育，个别孔洞为空洞，局部区域溶洞发育高达31.7m，浇筑过程中，混凝土易流失至溶洞中。同时，由于桩长较长，混凝土浇筑过程中自重增大，易使溶洞孔壁被击穿，造成桩基混凝土流失，混凝土面急剧下降，极易导致断桩。

　　为避免混凝土面急剧下降导致断桩，应连续浇筑混凝土，导管埋深控制在25m左右，钢套管埋深控制在15m左右。应逐节拆除导管，单节拆除时间宜≤15min，同时，应加强混凝土液面标高测量频率，当液面发生陡降时，准确判断导管埋深情况，当导管埋深<10m时暂停，拆除导管及钢套管，及时补充混凝土直至液面上升正常。混凝土面若继续下降，应增加天泵、罐车，采用加快浇筑速度等措施，避免导管超出混凝土液面以上，使混凝土离析发生断桩现象。

　　由于内套管直径小于外套管，拔出内套管后混凝土液面会下降，应确保混凝土面高出外套管管底8m以上，再拔出全部内套管，更换全回转钻机变径片，继续边浇筑混凝土边拔外套管，直至设计桩顶标高。

　　浇筑过程中，控制导管口埋深、内套管液面高度及混凝土浇筑速度，保障桩基质量。

　　2.4 成桩效果

　　通过对超厚回填土岩溶强发育区双套管双驱动全回转超长桩施工技术进行研究，解决超长桩在超厚回填土岩溶强发育区等复杂地层中进尺困难、成孔效率低的难题，有效避免复钻、桩身离析、断桩等质量问题。对超长桩进行超声波、自平衡检测，结果良好。

　　3 结语

　　本文重点研究利用双套管双驱动全回转钻机施工灌筑桩时的钻进工艺，超缓凝自密实水下不扩散混凝土配合比及浇筑过程中导管和钢套管埋深深度控制技术，可得出以下结论。

　　1)双套管双驱动全回转施工工艺能有效解决超长桩成孔过程中的安全、质量问题，同时减少施工时间并降低施工成本。

　　2)当上层滞水丰富或桩孔孔底存在明显流动水时，超缓凝自密实水下不扩散混凝土可避免流水对桩身混凝土的冲刷，确保成桩质量。