周舟

（攀枝花公路建設(shè)有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

科學(xué)技術(shù)手段的大幅提升，使基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)面臨的不良地質(zhì)問(wèn)題得以解決。但在實(shí)際工程施工建設(shè)階段，相關(guān)建設(shè)者并未充分掌握現(xiàn)有科技成果的作用原理與價(jià)值，這就導(dǎo)致其效果無(wú)法充分發(fā)揮。為此，文章以橋梁深基坑防護(hù)工程建設(shè)為例，分析了沖擊鉆孔咬合樁的施工工藝原理，并提出了優(yōu)化應(yīng)用措施方法。運(yùn)用該技術(shù)，能夠有效解決水下環(huán)境與巖土復(fù)雜問(wèn)題影響，便于橋梁深基坑防護(hù)工作順利進(jìn)行，提高基坑開(kāi)挖止水與防護(hù)效果。業(yè)內(nèi)人士應(yīng)將其重視起來(lái)，以使各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的服務(wù)與可靠效果充分發(fā)揮，進(jìn)而推動(dòng)所處地區(qū)的現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展。

1 沖擊鉆孔咬合樁在橋梁深基坑防護(hù)中應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平提升，對(duì)各類基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)使用需求增加。此背景下，工程項(xiàng)目建設(shè)的規(guī)模擴(kuò)大，所面臨的地質(zhì)環(huán)境日趨復(fù)雜。特別是橋梁深基坑工程，不僅需要解決不良地質(zhì)問(wèn)題，還需要面對(duì)涌水量問(wèn)題。因此，需要采用基坑圍護(hù)支擋結(jié)構(gòu)來(lái)提高建設(shè)使用的安全可靠性。鉆孔咬合樁，借助套管鉆機(jī)，通過(guò)切削先施工的混凝土樁來(lái)達(dá)到樁體間的咬合目標(biāo)。然而，隨著咬合樁作業(yè)深度作用巖層環(huán)境，鉆孔設(shè)備套管鉆機(jī)無(wú)法達(dá)到預(yù)期的支撐防護(hù)作用。因此，應(yīng)加大沖擊鉆孔咬合樁的應(yīng)用研究力度，通過(guò)與實(shí)際建設(shè)情況充分結(jié)合，來(lái)使深基坑開(kāi)挖防護(hù)施工作業(yè)效果達(dá)到預(yù)期。這是提高基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)使用質(zhì)量與安全性的重要課題，應(yīng)引起更多重視，以服務(wù)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展需求[1]。

2 橋梁深基坑防護(hù)中沖擊鉆孔咬合樁的施工工藝原理

鉆孔咬合樁是一種機(jī)械成孔技術(shù)，使各個(gè)樁身與樁身形成咬合布置，從而構(gòu)成一個(gè)大型深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。為了保證構(gòu)筑的穩(wěn)定性，在開(kāi)挖過(guò)程中必須事先確定樁柱的布置形式。一般來(lái)說(shuō)，樁是一根素混凝土樁（a樁）和一根鋼筋混凝土樁（b 樁）間隔布置而成，也有個(gè)別工程采用了全素混凝土灌注樁。在工程實(shí)踐中，咬合樁的施工順序?yàn)橄萢 后b。對(duì)于a 樁施工，應(yīng)采用超緩凝混凝土作為樁身材質(zhì)；在b 樁施工方面，利用套管鉆機(jī)進(jìn)行掏槽，使其和鄰近的a 樁相咬合。此種施工工藝采用常規(guī)的沖擊鉆打孔，為了提高鉆孔的精度，必須確保a 樁在鉆孔過(guò)程中實(shí)現(xiàn)均勻受力，如果鉆孔偏移，則應(yīng)重新灌樁打孔。a 樁施工完畢后，在以間隔狀態(tài)進(jìn)行b 樁施工。為保證b 樁施工作業(yè)的均勻性，應(yīng)對(duì)其工藝順序進(jìn)行嚴(yán)格控制。即在間隔施工作業(yè)狀態(tài)下，兩側(cè)咬合樁數(shù)量應(yīng)保持基本一致[2]。

3 沖擊鉆孔咬合樁在橋梁深基坑防護(hù)中的應(yīng)用實(shí)例分析

某橋梁工程全長(zhǎng)約為380m，橋臺(tái)設(shè)計(jì)為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，除了主墩基礎(chǔ)為挖井，其余均為樁基礎(chǔ)。其中5#墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為挖井基礎(chǔ)，一邊是水下，一邊是臨近道路。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，濱岸灘面的覆蓋物厚度不大，屬中低強(qiáng)度的強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化泥巖，其中以砂泥巖為主，屬于軟質(zhì)地基，最初基坑防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土薄壁圍堰，但其存在制作周期長(zhǎng)的問(wèn)題，無(wú)法在枯水期完成基礎(chǔ)施工作業(yè)。如汛期到來(lái)，會(huì)嚴(yán)重影響施工作業(yè)與建設(shè)效果。再加上，圍堰下沉施工用水量增加，施工難度大，開(kāi)挖會(huì)對(duì)處于運(yùn)行狀態(tài)的公路安全造成很大影響。因此，本項(xiàng)目提出了一種新型的具有良好止水和保護(hù)作用的鉆井咬合樁支護(hù)施工方案。以下內(nèi)容為具體應(yīng)用控制措施。

3.1 明確設(shè)計(jì)使用要求

根據(jù)工程建設(shè)場(chǎng)地實(shí)際情況，5#墩支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足阻水防滲，以及抗壓的要求。要達(dá)到防滲目的，就必須將基坑與周圍的區(qū)域隔絕開(kāi)來(lái)，為工程建設(shè)提供不漏水的工作環(huán)境。為了提高抗壓性能，還需要防護(hù)工程承擔(dān)公路荷載、土壤以及水壓力。故而，布置鉆孔咬合樁應(yīng)為環(huán)形，將樁中心連線為圓形，并預(yù)留出咬合樁與挖井基礎(chǔ)的凈距。

3.2 地基處理施工

首先，要做的是工程找平，清理表面的附著物，拆除地面和架空管道的障礙物。尤其要加強(qiáng)對(duì)鉆井平臺(tái)進(jìn)行加固處理，采取開(kāi)挖筑島表層土，鋪設(shè)軌枕等方法進(jìn)行強(qiáng)化加固。這樣，既可避免因軟土地層而造成設(shè)備傾斜，又能提高孔位精度和鉆孔垂直度。

3.3 測(cè)量放線施工

在開(kāi)展橋梁深基坑施工工作之前，需要結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，做好勘察工作，根據(jù)勘察結(jié)果，確定施工計(jì)劃。在測(cè)量放樣施工過(guò)程中，采用計(jì)算方式布置樁位平面，施工采用環(huán)形閉合形式來(lái)進(jìn)行樁體施工。此外，通過(guò)放樣測(cè)量，來(lái)提高樁中心位置的精確性。

3.4 護(hù)筒埋設(shè)施工

根據(jù)放樣的地點(diǎn)，對(duì)護(hù)筒進(jìn)行定位。在進(jìn)行素混凝土灌注樁時(shí)，其埋深一般在2m 左右。在1m 深的基礎(chǔ)上進(jìn)行加固處理，將鋼筋混凝土樁置于兩根素混凝土樁之間。做好素混凝土樁澆筑作業(yè)后，應(yīng)對(duì)其樁頭進(jìn)行平整處理，以為護(hù)筒埋設(shè)位置的準(zhǔn)確性提供條件。樁帽的中心位置應(yīng)與原設(shè)計(jì)的樁心對(duì)齊，誤差不超過(guò)5mm。

3.5 鉆機(jī)就位，鉆孔施工

對(duì)已安裝好的護(hù)筒位置進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)行鉆機(jī)施工。此處使用的是一般的沖擊式鉆機(jī)。素混凝土灌注樁成孔的地質(zhì)條件為：砂土地層，鉆孔流速為8～9cm/h。對(duì)于泥質(zhì)地層，鉆孔的平均轉(zhuǎn)速宜為9～12cm/h[3]。在鉆孔灌注樁時(shí)，要確保樁和樁的咬合效果，這就需要在鉆孔時(shí)掌握好鉆速和垂直度。如果鉆孔的進(jìn)度過(guò)快，或者有偏斜的情況，必須及時(shí)糾正處理。

3.6 鉆孔垂直度

在鉆孔的垂直度控制方面，可以利用全站儀裝置，具體操作是沿對(duì)角線布設(shè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行垂直度監(jiān)測(cè)。在鉆架到位之后，可以用涂料把原來(lái)的座標(biāo)和高度標(biāo)出來(lái)。為保證樁位垂直度與準(zhǔn)確性，施工過(guò)程，應(yīng)選用小沖程作業(yè)方式。每鉆進(jìn)1m 就要對(duì)可能存在的鉆機(jī)位置偏移問(wèn)題進(jìn)行測(cè)量處理。除全站儀外，還應(yīng)進(jìn)行孔內(nèi)檢查，每節(jié)套管壓后安裝下一節(jié)套管之前，都要停下來(lái)用“測(cè)環(huán)”或“線錘”進(jìn)行孔內(nèi)垂直檢查。如偏差較小，可小幅度移動(dòng)鉆機(jī)來(lái)恢復(fù)。如偏差較大，則要運(yùn)用黏土對(duì)成孔1m 范圍內(nèi)位置進(jìn)行回填，而后，在對(duì)鉆機(jī)位置進(jìn)行糾正。

3.7 混凝土灌注施工

鉆進(jìn)至目標(biāo)位置后，開(kāi)展終孔測(cè)量工作，以保證孔位與成孔作業(yè)目標(biāo)達(dá)成。為滿足咬合厚度要求，采用直接灌注方式進(jìn)行素混凝土樁施工。其配合比采用普通水下混凝土配合比。鋼筋混凝土樁施工，因可靠性要求加高，為保證防護(hù)效果采用鋼筋籠分節(jié)吊裝作業(yè)。灌注前，應(yīng)保證混凝土與a 樁素混凝土樁保持密貼。對(duì)于兩次澆筑混凝土泥漿層厚度過(guò)大問(wèn)題，為避免滲水問(wèn)題出現(xiàn)，應(yīng)做好清孔處理，以降低鉆孔內(nèi)部泥漿相對(duì)密度值。因灌注b 樁混凝土密度為1.05 較小，施工技術(shù)人員應(yīng)盡可能縮短施工時(shí)長(zhǎng)，以提升作業(yè)安全性。在混凝土澆筑時(shí)，將混凝土管道放置于混凝土表面以下約2m 左右，當(dāng)?shù)谝淮位炷翝仓戤吅螅瑢⒐嘧⒐艿览?，緩速上拉，每次起拔量不大?0cm，并隨之查看鋼筋籠的上浮情況，如果出現(xiàn)有跟管上浮的情況，則及時(shí)進(jìn)行反壓，如果沒(méi)有問(wèn)題，則再上拉。每次完成一斗或一車混凝土后都進(jìn)行起拔，并進(jìn)行質(zhì)量檢查，也是要緩速起拔。在澆筑至第一節(jié)鋼套筒一段深度后，將套管拔除，然后進(jìn)行下一個(gè)樁的灌注，在拔下最后一根外套筒的時(shí)候，需要先將混凝土導(dǎo)管保留在樁孔中，等到外套管全部拔下并將其徹底拔出，最后再進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，檢查灌注是否達(dá)到標(biāo)高，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行補(bǔ)灌，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后將混凝土導(dǎo)管拆除。每次澆筑完一個(gè)混凝土樁后都要對(duì)混凝土管道進(jìn)行沖洗，以便不會(huì)影響下一樁的混凝土灌注。

3.8 樁頂冠梁施工

在本項(xiàng)目中，在樁定設(shè)置混凝土冠梁結(jié)構(gòu)，采用C30 鋼筋混凝土?；又車?.2m 的工作場(chǎng)地，坡度為1:0.75，待樁基礎(chǔ)檢查通過(guò)后，將樁頂預(yù)留的鋼筋校正，將銹皮、水泥等污垢清掃干凈，確定冠梁中心線，于樁頂劃十字線，標(biāo)明冠梁標(biāo)高并劃線。然后在確定好的位置固定冠梁，在頂梁中預(yù)插入預(yù)埋件，焊接冠梁的面筋，安裝模板，再進(jìn)行混凝土的分層澆筑和振搗，混凝土凝固后，進(jìn)行1 周的養(yǎng)護(hù)。

3.9 鋼筋混凝土圈梁施工

在鉆孔咬合樁施工中，待其混凝土強(qiáng)度達(dá)80%以上時(shí)，方可進(jìn)行下一步施工。要沿咬合樁的內(nèi)緣方向進(jìn)行基坑開(kāi)挖，設(shè)備選用CAT 型長(zhǎng)臂挖掘機(jī)。為強(qiáng)化施工作業(yè)安全效果，以提升防護(hù)工程建設(shè)整體性，應(yīng)將鋼筋混凝土圈梁作用于樁頭與底部位置。最后，采用C20 片石混凝土對(duì)挖井基礎(chǔ)施工的咬合樁空隙進(jìn)行回填處理[4]。

4 施工中的主要問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)策略

4.1 問(wèn)題

4.1.1 成孔過(guò)程中的涌沙問(wèn)題

本工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，在距樁頂4m 的地方，既有軟弱的粉質(zhì)黏土，又有粉質(zhì)黏土，容易發(fā)生滲漏。在鉆孔施工完成后，本工程在進(jìn)行下一步的施工時(shí)，在混凝土澆筑之前經(jīng)測(cè)量成孔深度，發(fā)現(xiàn)到了大量的沉渣，通常是2～4m，最高的可達(dá)5m，隨著施工的進(jìn)行，其沉渣會(huì)變得越來(lái)越厚。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)這些沉積物都是粉砂，由具有同類工程經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員結(jié)合工程實(shí)際情況，得出了以下結(jié)論：這種情況是因?yàn)殂@孔底部處于粉砂的土層中，再加上施工過(guò)程中使用了套管護(hù)壁，再用抓斗掘開(kāi)，導(dǎo)致孔中的水頭高度沒(méi)有達(dá)到預(yù)期，套管的內(nèi)部和外部存在比較大的壓差，因此造成粉土、細(xì)沙等被地下水帶入孔中，造成了大量的淤泥質(zhì)粉砂沉積問(wèn)題。

4.1.2 工程中出現(xiàn)的“拔樁”問(wèn)題

在咬合樁施工中，常會(huì)出現(xiàn)“拔樁”的情況，即在混凝土澆筑至某一深度后，提起護(hù)套的時(shí)候，同時(shí)將護(hù)套與混凝土及鋼筋籠一起拉了出來(lái)。這一問(wèn)題與樁長(zhǎng)、灌注時(shí)間、混凝土質(zhì)量和拔出時(shí)間等因素有關(guān)，本工程在施工中也偶有此類問(wèn)題的發(fā)生。

4.1.3 開(kāi)挖時(shí)出現(xiàn)變形過(guò)大的問(wèn)題

咬合樁這類樁體的配筋加固不同于常規(guī)的灌注樁，如果采用常規(guī)的灌注樁配筋加固，那鋼筋籠間距通常都會(huì)很短，而本項(xiàng)目采用的咬合樁，且工程還在咬合樁之間加入了素混凝土樁，所以使得加固后的鋼筋籠間距增大，導(dǎo)致整個(gè)支撐的剛性可能會(huì)弱于常規(guī)樁。另外，由于本工程的基坑有較大的跨度，使得鋼管支架的施工進(jìn)度緩慢，以及長(zhǎng)期處在無(wú)支撐的狀態(tài)裸露在外，引起了樁頂和深部的大變形。在施工后檢測(cè)出鉆孔的最大沉降量為16.5m，隨基坑開(kāi)挖程度的增大，其深部的水平變位也隨之增大，且表現(xiàn)為“踢腳狀”，也就是上部位置朝基坑外，下部朝基坑內(nèi)的傾斜沉降。

4.2 施工對(duì)策

4.2.1 應(yīng)對(duì)涌沙現(xiàn)象的施工對(duì)策

針對(duì)具體情形，可采取如下措施：①鉆孔時(shí)要控制力度，緩速進(jìn)行，從而減少鉆孔對(duì)地層的影響。②增加套管的埋深，在埋設(shè)時(shí)，要比開(kāi)挖表面深出2m，并且要在開(kāi)挖結(jié)束后，使其超出開(kāi)挖深度至少1m 的深度。③在鉆孔施工時(shí)，加入壓水措施，在排沙時(shí)將水泥或水注入套管中值，使其內(nèi)部的水位能夠一直都保持在管道外側(cè)的地下水水位以上，不會(huì)形成朝內(nèi)的水位差。

4.2.2 應(yīng)對(duì)拔樁問(wèn)題的施工對(duì)策

對(duì)策具體如下：①在進(jìn)行第一次澆筑混凝土后，經(jīng)起吊外套管，并且在整個(gè)施工期間，伴隨著澆筑高度的升高始終保持外套管埋入孔內(nèi)混凝土面的2m 以下深度。②對(duì)施工中的配合比對(duì)進(jìn)行嚴(yán)密的檢測(cè)，并確保整個(gè)樁基的整體灌注時(shí)間，且不能延誤每一次的灌注。③掌握套管埋設(shè)深度與埋設(shè)深度之間的對(duì)應(yīng)規(guī)律，在施工過(guò)程中進(jìn)行多次觀測(cè)，并適時(shí)拔出管套。

4.2.3 應(yīng)對(duì)開(kāi)挖變形過(guò)大的施工對(duì)策

（1）在進(jìn)行土石方工程時(shí)，一定要控制適當(dāng)?shù)钠露?，不能在工程中形成高斜坡，因?yàn)楸竟こ痰牡刭|(zhì)偏軟，邊坡本身就很難保持穩(wěn)定，加上要承受大量的工程設(shè)備，那么就更難以保證穩(wěn)定。為防止由于坑底土的滑動(dòng)引起的土地沉降、基坑的大范圍的變形，所引起的造成樁基的位移增加問(wèn)題，需要進(jìn)行邊坡開(kāi)挖。

（2）搭建支撐件是減少樁基變形的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，但在大跨深的基坑工程中卻是一個(gè)比較困難的問(wèn)題。該項(xiàng)目因大范圍深而難以安裝支架。針對(duì)這一問(wèn)題，本工程決定在施工過(guò)程中，盡量將受壓區(qū)內(nèi)的土當(dāng)作反力面，在施工過(guò)程中，首先進(jìn)行中部開(kāi)挖，然后在兩側(cè)開(kāi)挖時(shí)邊挖邊撐。

5 施工效果

本工程采用上述沖擊鉆鉆孔咬合樁施工技術(shù)，把控施工中的各細(xì)節(jié)，以及針對(duì)施工中遇到的問(wèn)題，制定了具有針對(duì)性的施工對(duì)策，取得了理想的施工成果。鉆孔樁的樁長(zhǎng)平均為15m，入巖深度為3m，基坑穩(wěn)定，且沒(méi)有出現(xiàn)滲水問(wèn)題，滿足了施工設(shè)計(jì)要求。本施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中得到了很好的應(yīng)用效果，具有理想的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，值得在同類工程中推廣應(yīng)用[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，沖擊鉆孔咬合樁，能夠解決橋梁深基坑復(fù)雜的水文地質(zhì)負(fù)面影響問(wèn)題。施工技術(shù)人員應(yīng)在明確設(shè)計(jì)使用要求情況下，開(kāi)展測(cè)量放樣、鉆機(jī)就位、鉆進(jìn)以及混凝土灌注等施工作業(yè)。如此，鉆孔垂直度、混凝土防滲以及圈梁安全效果才能以高效、穩(wěn)定狀態(tài)作用，進(jìn)而達(dá)到橋梁工程建設(shè)使用的整體性控制目標(biāo)。