淺談富含砂卵石層河床灌注樁施工措施

劉會林 劉 艷

淺談富含砂卵石層河床灌注樁施工措施

劉會林 劉 艷

一、工程概況

中樓橋工程位于大沙河樁號8+210處，橋梁設計荷載為公路2級，設計使用年限50年，抗震防烈度為7度。該橋梁上部結構采用預制T型梁形式，橋墩、橋臺采用雙柱鉆孔灌注樁形式。橋下鉆孔灌注樁樁徑為1200cm，灌注樁混凝土標號采用C25，樁基底部進入砂巖層2m。

二、工程地質

大沙河是安徽桐城、潛山、懷寧三縣（市）的界河，鄭圩段地表一般為第四系沖積地層所覆蓋，未見基巖出露，在鉆孔深度范圍內，根據(jù)野外鉆孔所揭示的地層分布情況，可將該段堤基地層分為四層：

1.粉質粘土層（Q4al）

該層土體一般成灰綠色，局部呈灰色，含有少量的壤土，可塑狀態(tài)。該層土體層頂分布高程11.31～15.15m，層底分布高程8.41～12.17m，厚度0.60～4.50m。

2.中粗砂層（Q4al）

該土層廣泛分布于堤基中部，為灰色中粗砂，局部為黃色，土體呈中密～稍密狀態(tài)，局部為松散狀態(tài)。該層土體層頂分布高程8.4～13.72m，層底分布高程0.10～7.62m，厚度1.90～ 10.70m。

3.粉質粘土層（Q4al）

該土層土體呈灰色，可塑～軟可塑狀態(tài)。該層土體層頂分布高程3.60～7.62m，層底分布高程1.00～7.15m，厚度0.40～6.20m。

4.砂巖（E1w）

該土層廣泛分布于堤基底部，強風化狀態(tài)。該層土底體層頂分布高程0.10～7.15m。泥質粉砂巖層堅硬完整，裂隙不發(fā)育，灌注樁必須穿過強風化和中風化層進入新鮮砂巖層2m及進入樁尖持力層。

三、設備選型

由于樁基所處位置地質情況復雜，選用反循環(huán)鉆機進行施工，但在施工過程中遇到直徑50cm以上的卵石，造成反循環(huán)鉆機無法鉆進，后改為俯桿式?jīng)_擊鉆機施工，取得了較為理想的效果。

四、鉆孔施工

1.樁位測放

灌注樁樁位按坐標法測放，采用全站儀根據(jù)布設好的該橋控制網(wǎng)點按設計樁位逐樁施測。護筒埋設前將樁位用四根控制樁引出樁外，便于護筒埋設后的鉆機及整個樁基施工過程中校核。

2.鉆孔平臺搭設

布置簡易的施工平臺，在鉆機下用枕木及方木墊牢，確保樁基在施工時鉆機不下沉及移位。

3.護筒埋設

為防止孔口塌落，需埋設鋼護筒。鋼護筒直徑：護筒直徑1.4m，壁厚5mm，護筒長3～8m，根據(jù)地表土質的實際情況確定。

護筒采用人工與機械相結合的方法施工，在鉆機就位前先采用人工挖孔到預設深度后，將護筒就位，人工夯實周圍虛土。

4.鉆機就位

樁位處地面上垂直于橋的方向鋪木方，然后在木方上橫橋向再鋪設木方或軌道，樁機移動采用下墊滾筒卷揚機牽引就位，鉆架就位后確保上下共線（即樁中心、鉆架頂中心、鐵門中心三點共線），縱橫向水平（即鉆架底盤的縱橫向水平），用線墜校對垂直線，用水準儀校對水平線。鉆機就位復核準確無誤后固定鉆架。

5.泥漿池設置及泥漿制備

設置泥漿池，作灌注樁的泥漿循環(huán)系統(tǒng)。鉆機開鉆前，先在泥漿池中進行人工造漿，作鉆孔前期的護壁作用，每個泥漿池平面尺寸約4m×8m，分為沉淀池、儲漿池和吸漿池，從鉆孔中流出的帶有鉆渣的泥漿經(jīng)泥漿槽流入沉淀池，由沉淀池初步沉淀后流入儲漿池，再由儲漿池流入吸漿池供泥漿泵吸入，經(jīng)高壓軟管、鉆桿進入孔底沖擊土層。

沉淀池和吸漿池中各安裝一臺泥漿泵，沉淀池中泥漿泵起排除多余泥漿及鉆渣作用，吸漿池內泥漿泵與高壓軟管相聯(lián)接，起循環(huán)作用。

6.布置泥漿排放場

鉆孔時當泥漿過稠、泥漿池內鉆渣過多和鉆孔結束清理泥漿池時，將多余的泥漿及鉆渣排出泥漿池。

泥漿排放場安排專人看護，及時予以加寬加高，以免造成環(huán)境污染。

7.鉆孔

鉆孔剛開時暫不落桿，先行空鉆以加強孔口的護壁固孔作用，等孔內造漿達到設計要求后，再開始鉆進。

鉆孔時的進尺速度及鉆速取決于土層分布情況，每臺鉆機的首根樁鉆孔時以摸清土層分布為基準，鉆進速度比正常速度減慢。

鉆孔過程中始終保證孔內泥漿高度，及時檢查孔泥漿質量。對照設計圖紙中地質分布圖，詳細記錄實際土層分布，如有與設計不符情況，應詳細注明，并留取泥漿樣品及指標，便于比較復核，同時上報現(xiàn)場監(jiān)理工程師簽認。

鉆孔過程中泥漿指標控制：相對密度1.05～1.45，粘度16～22，含砂率4%～8%。土質較好的粘土層泥漿應略稀；遇有土質較軟的土層時，應上下提升鉆頭，進行掃孔，同時適當增大泥漿濃度，以防縮孔；如遇有砂土層時，應增大入孔泥漿內濃度加強保護壁，同時在出漿處泥漿溝內不斷注入少量清水，或將泥漿溝改道加長，加速鉆渣沉淀。

8.清孔

當鉆孔達到預定深度時可將鉆頭提升30～50cm，采用換漿法清孔，即用符合要求的優(yōu)質泥漿把孔內含有鉆渣的泥漿通過循環(huán)置換出來，以泥漿指標達到規(guī)范規(guī)定的要求為止。

清孔半小時后，將泥漿池、沉淀池內鉆渣清入泥漿排放場內，同時注入適量清水，清水量以確保循環(huán)泥漿濃度符合要求為準。

清孔結束后對樁的成孔質量和沉淀層的厚度按技術規(guī)范的標準進行全面檢查。檢查分兩步：清孔后，拆鉆前主要檢查樁孔的深度（不小于設計值）及泥漿指標（相對密度1.03～1.10，粘度17～20，含砂率＜2%），泥漿指標檢測方法同鉆孔時檢測方法，孔深用測繩吊錘測量。

拆鉆后主要檢查樁徑（不小于設計值）、垂直度（不大于1%）及沉淀厚度。

9.鋼筋籠制作與安裝

（1）鋼筋加工：根據(jù)設計圖紙要求，確定加勁箍的尺寸，然后根據(jù)尺寸制作箍的模具，用模具彎曲箍，內箍長度按圖計算出后，再通過試彎調整鋼筋長度，根據(jù)此長度下料，加勁箍筋必須按圖要求搭接焊牢。

（2）鋼筋籠成型：成型場地須平整。成型時，先將加工好的加勁箍按設計要求等距離放好，在主筋和加勁筋上用粉筆做好標志，再將加勁箍放在主筋上對準標志焊接，注意保證加勁箍均勻間距。加勁箍與主筋焊接完后，箍筋與主筋之間依設計要求進行點焊。

（3）鋼筋籠在吊裝運輸過程中注意防止變形，如有變形必須調整，否則不許入孔。

（4）鋼筋籠用吊車吊入孔內，對準樁孔，避免碰撞孔壁，并按設計標高用固定裝置固定，防止鋼筋籠下沉和上浮。沿鋼筋周邊安放導正塊（混凝土墊塊）或焊保護層裝置，以確保鋼筋籠的保護層并做好記錄。

10.下導管

導管直徑30cm，每節(jié)長2.5m，用螺紋連接，導管上依次標有刻度，便于計算導管在混凝土內的埋深。導管埋深以鉆機平臺為基準，導管深度與混凝土深度之差即為導管在混凝土內埋深。導管安裝前先進行水密承壓試驗，灌注前導管下口距孔底約25～40cm左右。

11.混凝土水下灌注

混凝土灌注前再次測量孔底沉淀厚度，如超出允許厚度（30cm），再進行二次清孔，直到符合要求為止。二次清孔用高壓水槍進入孔底沖擊孔底沉淀層，用符合要求的泥漿置換出沉淀物。

備足混凝土的首灌量，以保證首批混凝土注入后，導管在混凝土內至少有1m的埋置深度，以后保持在2～6m之間，任何情況下導管提升后的埋深不少于最小埋深度（2m）。灌注混凝土由攪拌站統(tǒng)一供應，用HB-60型混凝土輸送泵入倉?；炷翍B續(xù)灌注，不中斷，直到混凝土灌注到樁頂設計標高以上50～100cm（具體視孔底沉淀厚度而定），以確保鑿去樁頭多余部分后，有效樁體質量、高程滿足設計要求。

混凝土灌注過程中，每次拆導管前后都應測導管埋深，土質變化處詳細量測混凝土上升速度，由此可判斷樁徑是否有變化。混凝土灌注過程中按上中下三次隨機取樣，分別制取15cm×15cm× 15cm混凝土試各一組，用于混凝土28d抗壓強度試驗。

墩樁間距5m以上可以連續(xù)施工，臺樁施工時注意要隔樁施工，確保中心距5m內的樁不在24h以內進行連續(xù)施工。

五、結語

灌注樁施工鉆孔時防止塌孔是關鍵，主要工作是防止擴孔率超標，在砂層和卵石層進行施工尤為困難。建議上部施工時采用鋼套筒護壁，在過了套筒位置后加大泥漿濃度。除選用合適的黏土制漿使泥漿的密度達到相對密度1.03～1.10、粘度17～20、含砂率＜2%外，還應適當加入燒堿防止泥漿離析沉淀。由于措施得當控制有力，在中樓橋施工中未出現(xiàn)塌孔、垮孔等常見現(xiàn)象，而且經(jīng)混凝土的澆筑方量實際值和理論值比較，擴孔率控制較為理想，成樁質量滿足設計要求，并得到了參建各方的肯定

（作者單位：淮河水利水電開發(fā)有限公司 233001）