王興

【摘要】針對雙洎河大橋水中墩長大直徑鉆孔樁基礎(chǔ)穿越復(fù)雜地質(zhì)的實際情況，經(jīng)比選后采用旋挖鉆配合沖擊鉆方案，成功解決了鉆孔灌注樁的快速施工的難題，可為類似工程提供借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜地質(zhì)條件；大直徑；鉆孔灌注樁；快速施工

1.工程概況

雙洎河大橋位于新鄭市南區(qū)移民大道跨越雙洎河橋處，是一座跨河、跨鐵路橋梁。橋梁中心樁號K0+597.000，橋梁所在道路范圍內(nèi)為直線段，橋梁設(shè)計為正交橋形式。橋梁結(jié)構(gòu)形式采用七跨裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁橋，橋梁主體長度為280m，橋梁主梁分為兩聯(lián)（3992+2×4000+3992；3992+4000+3992）。梁橋梁總寬度為40m，橋面橫斷面布置為40m=5.5（人行道、欄桿）+29m（車行道）+5.5（人行道欄桿）。車行道設(shè)2%向外橫坡，人行道設(shè)1%單向向內(nèi)橫坡。雙洎河北側(cè)有登杞地方鐵路通過，鐵路為單線鐵路，橋梁北側(cè)跨越此鐵路。下部結(jié)構(gòu)橋臺為鋼筋混凝土肋板式橋臺，橋墩為樁柱橋墩形式，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。橋臺下設(shè)置承臺，承臺高3m，每個橋臺下設(shè)12根直徑2m的鉆孔灌注樁，單根樁長40m。橋墩墩柱直徑為1.6m，樁徑2m，樁長為59m。該樁基工程的特點是地質(zhì)條件復(fù)雜，一方面上層為淤泥質(zhì)粘土，土質(zhì)承載力低，容易塌孔。另一方面中間夾有的卵石層，需要采用沖擊鉆施工，鉆進(jìn)困難。最后下面一層為紅色粘土，含有部分粒徑較小的砂礫，承載力較大，摩阻力大。

2.鉆機(jī)選擇

進(jìn)場前由于對地質(zhì)情況了解的不夠，同時在考慮成本的情況下，選擇2臺反循環(huán)鉆機(jī)配合4臺沖擊鉆進(jìn)行施工，由于機(jī)器性能不足，特別是反循環(huán)鉆機(jī)在施工紅色粘土層的時候，容易遇到大直徑礫石造成泥漿泵阻塞甚至破損，而且由于砂礫較多的原因，造成鉆孔直徑大小不一，導(dǎo)致成孔后鋼筋籠下不去，需要重新鉆孔。沖擊鉆由于機(jī)器功率較小，鉆頭質(zhì)量為5T左右，鉆頭質(zhì)量較小，沖擊鉆進(jìn)速度較慢。針對這種情況，項目部分析后決定改變施工方法，采用1臺三一SR280旋挖鉆配合4臺沖擊鉆（鉆頭質(zhì)量7T左右）進(jìn)行施工，施工上部淤泥和粘土層時，采用旋挖鉆配直徑2m鉆頭施工，中部卵石層采用沖擊鉆，由于鉆頭質(zhì)量較大，鉆進(jìn)速度較快，施工下部紅色粘土層時，由于砂礫含量較大，直接采用2m直徑鉆頭，鉆進(jìn)困難，項目部最后決定采用先用1.5m直徑鉆頭鉆進(jìn)至設(shè)計標(biāo)高，然后再采用直徑2m鉆頭將樁徑擴(kuò)至設(shè)計要求。采用反循環(huán)鉆機(jī)配合沖擊鉆的施工工藝時，上部淤泥與粘土層施工時間為2天，沖擊鉆施工時間為7-10天，下部紅色粘土層施工時間為3天，總時間為12-15天。采用旋挖鉆配合沖擊鉆的施工工藝時，上部淤泥與粘土層施工時間為1天，沖擊鉆施工時間為3-5天，下部紅色粘土層施工時間為1天，總時間為5-7天。相較于反循環(huán)鉆機(jī)配合沖擊鉆的施工工藝，施工效率提高了1倍多。

3.施工方法

3.1施工工藝流程

埋設(shè)護(hù)筒→旋挖鉆就位→鉆挖至卵石層→沖擊鉆就位→沖擊鉆進(jìn)至紅色粘土層→旋挖鉆機(jī)就位→旋挖鉆配直徑1.5m鉆頭鉆至設(shè)計深度→更換為2m直徑鉆頭后擴(kuò)孔至設(shè)計深度→清孔→灌注水下混凝土→拔護(hù)筒。

3.2施工過程中的質(zhì)量控制措施

3.2.1樁基偏位控制措施

在護(hù)筒埋設(shè)、機(jī)械設(shè)備調(diào)換及下鋼筋籠前都必須重新放樣，以重新校正護(hù)筒的位置，保證最后樁基的偏位在規(guī)范的要求之內(nèi)。

3.2.2成孔的質(zhì)量控制措施

成孔后及時下探籠，以保證下道工序的順利進(jìn)行。如遇到探籠無法順利下去，及時安排旋挖鉆重鉆。清孔時采用大功率泥漿泵將清水壓入樁基底部，以盡量縮短清孔時間，防止坍孔等情況發(fā)生。

3.2.3鋼筋籠質(zhì)量控制措施

鋼筋籠的加工制作嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行，下鋼筋籠的過程中尤其注意焊接的質(zhì)量，最后一節(jié)焊完后，嚴(yán)格控制鋼筋籠的標(biāo)高，整個過程由技術(shù)員全程旁站監(jiān)督。

3.2.4水下混凝土灌注質(zhì)量控制措施

成孔后及時清孔，在泥漿相對密度及沉渣厚度達(dá)到規(guī)范要求后，方可進(jìn)行混凝土灌注。為了保證灌注質(zhì)量，采取了增大首盤混凝土的用量，灌注過程中保證導(dǎo)管的埋深等措施。

3.3施工過程中需要注意的事項

3.3.1護(hù)筒偏位的控制

由于在河中的圍堰上施工，河中的淤泥層較軟，需要埋設(shè)長護(hù)筒（4-6m）進(jìn)行施工，埋設(shè)時需要精心定位，在工序轉(zhuǎn)換過程中需要重新定位校正護(hù)筒的位置，在下鋼筋籠之前仍需要校正一次。

3.3.2泥漿的配制

泥漿采用優(yōu)質(zhì)粘土配制，在旋挖鉆施工上部淤泥及粘土層時候，泥漿相對密度采用較大值，控制在1.1-1.2之間，沖擊鉆施工時重新進(jìn)行調(diào)漿，控制在1.2-1.4之間，在旋挖鉆施工下部紅色粘土層的施工時，由于地質(zhì)較好，無需進(jìn)行泥漿調(diào)配。

3.3.3清孔

由于樁基上部的地質(zhì)非常軟弱，清孔必須在成孔后及時進(jìn)行，另外泥漿比重較大，需要采用大功率的泥漿泵進(jìn)行清孔，清孔完畢后立即灌注混凝土。如果時間間隔較長，容易造成樁基底部沉渣較厚甚至坍孔。

3.3.4水下混凝土灌注

灌樁必須在洗孔完成后立即進(jìn)行，否則沉渣較厚會造成灌注困難，甚至灌注過程中坍孔，造成廢樁。首盤混凝土的用量盡量比規(guī)范要求的大，保證將沉渣沖起，防止底部斷樁。

3.3.5場地的平整與壓實

由于旋挖鉆為大型施工設(shè)備，本身自重大，容易失衡，如果場地坑坑洼洼加上壓實度不夠，很容易造成旋挖鉆傾覆事故的發(fā)生。大部分的工地在這一點上往往容易忽視，因此施工前一定要做好場地的平整與壓實工作，同時旋挖鉆在移動過程中必須要有專人指揮，以保證機(jī)械和人員的安全。

3.4施工中出現(xiàn)問題處理

3.4.1護(hù)筒冒水。埋設(shè)護(hù)筒時周圍土不密實，或護(hù)筒水位差太大，或鉆頭起落時碰撞都會引起護(hù)筒外冒水。因此，在埋護(hù)筒時坑底與四周要選用最佳含水量的粘土分層夯實，起落鉆頭時防止碰撞護(hù)筒。發(fā)現(xiàn)護(hù)筒冒水時可用粘土在四周填實加固，如護(hù)筒嚴(yán)重下沉或位移則應(yīng)返工重埋。

3.4.2坍孔。造成坍孔的原因：（1）土質(zhì)松散，加之泥漿護(hù)壁不好；護(hù)筒埋設(shè)不好，筒內(nèi)水位不高；（2）提住鉆頭鉆進(jìn)；鉆頭鉆速過快或空轉(zhuǎn)時間太長都易引起鉆孔下部坍塌；（3）成孔后待灌時間和灌注時間過長等。采取的措施：（1）在松散易坍土層中適當(dāng)深埋護(hù)筒，密實回填土，使用優(yōu)質(zhì)泥漿，提高泥漿比重和粘度，升高護(hù)筒，終孔后補(bǔ)給泥漿，保持要求的水頭高度；（2）保證鋼筋籠制作質(zhì)量，防止變形，吊設(shè)時要對準(zhǔn)孔位，吊直扶穩(wěn)，緩緩下沉，防止碰撞孔壁；（3）成孔后待灌時間一般不超過3h，并盡可能加快灌注速度、縮短灌注時間；在鋼筋籠未下孔內(nèi)的情況下，漿砂、粘土混合物回填至坍塌孔深以上1～2m，或全孔回填并密實后再用原鉆頭和優(yōu)質(zhì)泥漿掃孔；（4）在鋼筋籠碰撞孔壁而引起輕微坍塌的情況下，用直徑小于鋼筋籠內(nèi)徑的鉆頭以優(yōu)質(zhì)泥漿掃孔或用導(dǎo)管清孔。

3.4.3沖擊鉆卡鉆頭?？ㄣ@的原因：（1）用沖擊鉆施工時，出現(xiàn)梅花孔，沖擊鉆頭被狹窄部位卡??；（2）坍孔、落石或工具掉進(jìn)孔內(nèi)，卡住鉆頭；（3）護(hù)筒傾斜，下端為鉆頭沖擊變形，同鉆頭卡在一起；（4）未及時焊補(bǔ)鉆頭，鉆孔直徑逐漸減小，而焊補(bǔ)超限，又用高沖程猛擊，發(fā)生卡鉆；（5）伸入孔內(nèi)不大的探頭石未被打碎，卡住沖擊錐頂或錐腳；（6）下鉆太猛，大繩松放太多，鉆頭碰撞在孔內(nèi)傾倒，頂住孔壁。

采取的措施：（1）當(dāng)為梅花孔卡鉆時，先松繩落鉆然后再提鉆，使鉆頭轉(zhuǎn)一個角度（可用撬棍配合），有可能順梅花孔提上來；（2）用小鉆頭沖擊卡鉆一邊孔壁或鉆頭，使鉆頭松動后，再起吊；（3）探準(zhǔn)障礙物的位置，收緊鉆頭大繩，用沖、吸的辦法，將卡鉆處松動后再提出；（4）在地質(zhì)情況較好的情況下（防止坍孔后埋鉆），用壓縮空氣管或高壓水管下入孔內(nèi)，對卡鉆處適當(dāng)沖射一段時間，使卡點松動后再提出；（5）用滑輪組或千斤頂強(qiáng)行提出。為避免拉斷大繩，造成掉鉆事故，另備安全繩（鋼絲繩）下入孔內(nèi)套住鉆頭；將枕木垛遠(yuǎn)離孔口，以免壓力過大而坍塌。 （6）采用“輔助爆破法”，在鉆頭底部進(jìn)行小藥量松動爆破，同時用提升設(shè)備進(jìn)行起吊將鉆頭撈出。

4、結(jié)束語

通過在復(fù)雜地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁的施工，總結(jié)出了各種問題的處理措施。最重要的是取得了鉆機(jī)設(shè)備選擇的經(jīng)驗，鉆機(jī)設(shè)備選擇時候，首先應(yīng)詳細(xì)查閱地質(zhì)勘探資料，充分了解各地層的物理及力學(xué)性能，其次根據(jù)地質(zhì)情況選擇在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及技術(shù)指標(biāo)上相符合的鉆機(jī)設(shè)備，只有這樣，才能綜合確定成本最低、機(jī)械配備合理和優(yōu)質(zhì)高效完成任務(wù)的鉆機(jī)選擇方案。

參考文獻(xiàn)

[1]宋惠民.灌注樁施工中灌注水下混凝土的質(zhì)量控制要點與措施[J].科技信息（科學(xué)教研），2008（24）.