濕陷性黃土旋挖鉆樁基施工技術(shù)研究

楊先友

(中鐵二十五局集團(tuán)第三工程有限公司，湖南長沙 412000)

1 工程概述及地質(zhì)條件

1．1 工程簡介

太中銀鐵路工程跨綜合通道特大橋位于山西晉中盆地，四線鐵路橋，墩臺64個，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，樁基共786根，樁徑1．0 m，樁長47 m～60 m不等。

1．2 地質(zhì)條件

本橋地質(zhì)軟弱，飽含水，濕陷性黃土，層帶復(fù)雜?，F(xiàn)場鉆進(jìn)土樣檢測，設(shè)計地勘與現(xiàn)場地質(zhì)不符，其中0號～7號墩所處地質(zhì)層帶夾有2層～3層細(xì)砂層，且層厚不一，分別處于樁體中下部。

2 施工中存在的技術(shù)難題

1)樁體上部(距孔口5 m～8 m處)灌注水下混凝土困難?，F(xiàn)場記錄表如表1所示。

表1 施工現(xiàn)場記錄

現(xiàn)場調(diào)查和跟蹤:兩根樁所處地質(zhì)軟弱，地下水位高，存在細(xì)砂層，容易坍孔，特別是最后一車澆水下混凝土灌注困難，混凝土數(shù)量超方嚴(yán)重。若不及時采取有效措施解決樁體上部水下混凝土灌注困難的難題，將會直接影響樁體質(zhì)量或?qū)е聵扼w質(zhì)量不合格。

2)樁體中下部護(hù)壁坍塌。3號～5號孔鉆進(jìn)至42 m時明顯坍孔;灌注1號～14號樁水下混凝土?xí)r，剛灌注完第一車混凝土就發(fā)生大的坍孔，只得重新提籠又進(jìn)行第二次鉆進(jìn)成孔，既浪費了混凝土又影響工程進(jìn)度。針對該地層容易坍孔的實情，必須通過配制適用的化學(xué)泥漿或改進(jìn)鉆孔工藝以防坍孔，保證工程進(jìn)度，防止材料浪費。

3 要因分析

通過現(xiàn)場調(diào)查、觀察、檢測、取樣以及收集到的相關(guān)資料和實測數(shù)據(jù)，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等方面進(jìn)行全面分析，確定末端要因如表2所示。

表2 樁基施工中存在問題的主要原因

4 對策措施

4．1 易坍孔的解決措施

1)調(diào)整制漿方法。對原來的泥漿清除，將普通泥漿改成化學(xué)泥漿(穩(wěn)定液)，更新化學(xué)泥漿循環(huán)系統(tǒng)，泥漿池設(shè)置高出地下水位，以增加水頭高度;同時增購一套泥漿指標(biāo)檢測儀和凈化器，廢棄前期已購的膨潤土。兩天一次對泥漿池和沉渣池進(jìn)行清理，及時調(diào)整補(bǔ)充新漿液。

2)選配化學(xué)泥漿(穩(wěn)定液)。選材為優(yōu)質(zhì)膨潤土、燒堿、纖維素等，形成試配、檢測、分析、確定等流程。經(jīng)多次試驗，確定鉆進(jìn)時的配量參數(shù)，同時控制化學(xué)泥漿有關(guān)指標(biāo)(相對密度為1．16～1．22，粘度為19～25，含砂率≤6%)，調(diào)配后用于現(xiàn)場觀察效果，根據(jù)可行的參數(shù)重新制漿，確保護(hù)壁效果;發(fā)現(xiàn)問題就在現(xiàn)場分析解決，并持續(xù)改進(jìn)。

3)多次試驗分析和現(xiàn)場應(yīng)用:由于燒堿的摻入量過大，會加速泥漿和細(xì)砂的沉淀，為避免pH值過大而引起粘土顆粒凝聚力減弱而造成裂解使孔壁坍塌，減少配方中的燒堿含量，以改善漿液性能，由原來每噸膨潤土配6 kg燒堿減少到4．5 kg，效果為佳。

4)根據(jù)鉆進(jìn)出渣情況判斷土層結(jié)構(gòu)，及時合理地調(diào)整泥漿性能指標(biāo)，遇松散地層時適當(dāng)增大泥漿相對密度和粘度，保持孔內(nèi)漿液高度，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

5)施工現(xiàn)場調(diào)查、土樣分析，研討決定:對于砂土、濕陷性黃土地表易坍孔，采取加長護(hù)筒(5 m～7 m)，在護(hù)筒的上口和中部外側(cè)各焊一道加勁肋，預(yù)防頂部坍孔而影響灌注困難。

6)改進(jìn)鉆進(jìn)工藝。濕陷性黃土加細(xì)砂層地段，采用空斗快速入孔、滿斗旋轉(zhuǎn)慢提的鉆進(jìn)方式，旋轉(zhuǎn)慢提能達(dá)到減小負(fù)壓穩(wěn)定護(hù)壁的效果，此方式能有效解決滿斗上提孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓孔壁多次變形引起坍塌的問題。鉆進(jìn)至設(shè)計孔深后，鉆斗關(guān)閉狀態(tài)在孔底逆時針旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，對孔底實施封壓，減少孔底的擾動。

7)勤檢查、多觀測。在地層變化的層帶，鉆斗每提升一鉆，就要撈取土樣，判明后記入記錄表并與地質(zhì)剖面圖核對，同時檢查孔徑和垂直度。若鉆至易液化細(xì)砂層時，鉆進(jìn)速度必須放慢，以防坍孔。

4．2 樁頂混凝土灌注困難的解決措施

1)提前把鋼筋籠運至現(xiàn)場和預(yù)拼導(dǎo)管;鉆進(jìn)孔深接近終孔時，及時通知監(jiān)理工程師到場，等監(jiān)理工程師到場后完成最后一鉆驗收樁孔及鋼筋籠，現(xiàn)場立即根據(jù)安裝鋼筋籠、導(dǎo)管、清孔時間，預(yù)測或確認(rèn)混凝土到位時間，避免等待時間過長導(dǎo)致澆筑困難。

2)灌注水下混凝土前，進(jìn)行導(dǎo)管連接部位的密封性檢測，對孔底部泥漿指標(biāo)檢測和孔底沉淀厚度確認(rèn)，綜合考慮是否進(jìn)行二次清孔，以確?；炷翝仓捻樌M(jìn)行。

3)由于攪拌站距工地路程遠(yuǎn)，及時調(diào)整混凝土配合比，摻入緩凝劑，合理延長初凝時間為6 h～8 h;現(xiàn)場控制灌注時間，拆除和裝配導(dǎo)管動作需迅速，同時對操作人員實行獎罰制度。

4)加強(qiáng)攪拌站粗骨料原材料粒徑和混凝土的和易性、流動性的控制，嚴(yán)格混凝土配合比，保證混凝土的相關(guān)性能指標(biāo)。同時在料斗口安放鋼筋網(wǎng)片，防止個別過大粗骨料落入堵塞導(dǎo)管。

5)現(xiàn)場逐車負(fù)責(zé)對混凝土的性能指標(biāo)進(jìn)行檢測確認(rèn)，并要求坍落度控制在18 cm～22 cm(首車混凝土控制在上限)，保證混凝土灌注順利和施工質(zhì)量;同時加強(qiáng)信息溝通，避免混凝土運輸車在工地等待放料或中途無混凝土運輸車供料。

6)工地若發(fā)生類似樁頂部位水下混凝土灌注困難(混凝土頂升困難)，必須立即采取有效措施，可強(qiáng)力抖動導(dǎo)管;在強(qiáng)力抖動導(dǎo)管無效的情況下，可采用接長導(dǎo)管和改用大的料斗(1．8 m3)，以增加高度和自重，利用汽車吊提升料斗有效解決落差小、灌注困難的難題。

7)在灌注至樁頂部位6 m范圍，由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度減小，超壓力減低，而導(dǎo)管處的泥漿稠度增加，比重增大，如出現(xiàn)混凝土頂升困難，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿(護(hù)筒長度6 m)，并掏出部分沉淀物，使灌注順利進(jìn)行。在拔出最后一段B導(dǎo)管時，拔管速度要慢，防止出現(xiàn)泥心。

5 結(jié)語

1)根據(jù)地質(zhì)情況有針對性選配化學(xué)泥漿，現(xiàn)場實踐效果明顯，易坍孔的問題得到控制，并獲得了有效適用的化學(xué)泥漿配制參數(shù)，既節(jié)約了成本，施工進(jìn)度又明顯加快。2)通過現(xiàn)場技術(shù)攻關(guān)，理論與實踐相結(jié)合，施工經(jīng)驗得到積累，將成功辦法定格，并制定了可操作性與預(yù)防性的措施;編制的《化學(xué)泥漿指標(biāo)配制參數(shù)及應(yīng)用》為公司積累了寶貴的施工經(jīng)驗。3)由于旋挖鉆施工是近幾年來較先進(jìn)的鉆孔樁施工工藝，泥漿指標(biāo)或穩(wěn)定液成分沒有在鐵路施工規(guī)范和鐵路工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)里明確量化，參照性不多，再加上鉆孔樁施工隱蔽性強(qiáng)，在今后的工作中必須更加注重深入現(xiàn)場采集原始數(shù)據(jù)，技術(shù)人員應(yīng)多與現(xiàn)場操作人員溝通交流，真正掌握現(xiàn)場的第一手資料，確保對策措施實施到位。

［1］劉曉榮．濕陷性黃土旋挖鉆成孔灌注樁施工方法［J］．科學(xué)之友，2012(24):16-17．

［2］TB 10415-2003，鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)［S］．