濱海深厚淤泥質(zhì)軟土地層小孔徑深孔灌注樁施工技術(shù)

韓順波

（中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川 彭山 620860）

1 概述

1.1 工程概況

甌飛工程瑞安墾區(qū)與南金公路連接線道路工程全長 4.8km，標(biāo)準(zhǔn)路幅寬 60～76m 垟，城市干道，分為南北兩幅，中間為前埠浦河。道路全線跨越南 河、南鎮(zhèn)河、前埠河、中塘河及下塘河，全線共新建15座橋梁。工程建設(shè)內(nèi)容包括道路工程、橋梁工程、河道水利工程、電力工程、燃?xì)夤こ痰认嚓P(guān)配套工程。

1.2 工程地質(zhì)

區(qū)域沿線屬于海積平原地段的軟土，地處飛云江與甌江之間海相灘涂平原地區(qū)，地形平坦，海拔高程 3.0m左右，表層填土厚度為1.0～2.0m。根據(jù)地質(zhì)勘測報(bào)告，地基土在勘探深度范圍內(nèi)前五層自上而下可分為：Z素填土、①粘土、②1淤泥質(zhì)粘土、②2淤泥、②3淤泥，其中Z素填土厚度0.60～1.70m、①粘土厚度0.60～1.60m、②1淤泥質(zhì)粘土厚度2.60～5.30m、②2淤泥厚度為4.60～9.70m、②3淤泥厚度為8.70～17.80m。工程沿線屬軟土地質(zhì)。

本工程淤泥質(zhì)軟土深度達(dá)80米，一般為灰黑色，其含水量大、塑性飽和、強(qiáng)度低、靈敏度高、固結(jié)慢等特點(diǎn)，對路基、橋梁工程將產(chǎn)生較大影響。

2 橋梁工程設(shè)計(jì)情況

本工程橋梁共15座，均為簡支橋梁，其中2座三跨中型橋梁（橋梁長50m）、13座單跨簡支小型橋梁（橋長12m），橋梁采用重力式橋臺(tái)，每座橋臺(tái)下部設(shè)10根 60～70m深、直徑 80～120混凝土灌注樁，其混凝土標(biāo)號(hào)為C30水下混凝土,橋梁樁為摩擦型樁。

3 成孔施工方案選擇

在深厚淤泥質(zhì)土的條件下，灌注樁施工設(shè)備的選擇尤顯重要，保證灌注樁成孔質(zhì)量的同時(shí)，亦要考慮經(jīng)濟(jì)合理性。通過施工機(jī)械選擇，一方面對比常見設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性，另一方面可對現(xiàn)場工程實(shí)施的設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步探討，提出部分建議。

沿海軟土、淤泥灘涂地質(zhì)混凝土灌注樁經(jīng)常采用的鉆孔方式有：沖擊鉆機(jī)鉆孔、回旋鉆機(jī)鉆孔、旋挖鉆機(jī)鉆孔三種，其中回旋鉆機(jī)又可以分為正循環(huán)、反循環(huán)鉆孔兩種。

3.1 沖擊鉆鉆孔。

沖擊鉆利用卷揚(yáng)機(jī)帶動(dòng)沖擊鉆頭，鉆頭在沖擊力作用下沖擠土層、破碎巖層形成樁孔，過程中需泥漿護(hù)壁，并通過泥漿循環(huán)帶出鉆渣。

沖擊鉆主要用于砂卵礫石土層、碎石土層、風(fēng)化巖層、含孤石泥土層，是一種適應(yīng)性很強(qiáng)的造孔機(jī)械，成孔直徑為600～2500cm。

3.2 回旋鉆機(jī)鉆孔

回旋鉆機(jī)分為正循環(huán)、反循環(huán)兩種成孔方工，兩種方式的最大區(qū)別在于各自出渣方式、泥巴漿循環(huán)方式不同。正循環(huán)鉆機(jī)泥漿從鉆桿空心壓入孔底，泥漿帶著鉆渣從孔口溢出，完成出渣及泥漿循環(huán)全過程；反循環(huán)鉆機(jī)泥漿由孔口向孔內(nèi)輸送，由泥漿泵通過鉆桿空心抽排泥漿，并抽出孔底鉆渣，完成泥漿循環(huán)及出渣循環(huán)。

回旋鉆機(jī)泥漿護(hù)壁效果好、成孔質(zhì)量好、設(shè)備操作簡單、施工費(fèi)用相對較低；但其施工效率低、泥漿排放量大，環(huán)保要求高。

3.3 旋挖鉆機(jī)鉆孔

旋挖鉆機(jī)由鉆斗、鉆桿、行走履帶、操作室、動(dòng)力設(shè)備組成。其機(jī)械化程度高。適用于粘土、砂性土，少量卵礫質(zhì)土層也可適用，對于下部有強(qiáng)風(fēng)化、節(jié)理相當(dāng)發(fā)育的弱風(fēng)化巖層也可適用。成孔直徑一般為1.5～2.5m，最大成孔深度可達(dá)90m。

旋挖鉆機(jī)施工速度快、成孔質(zhì)量好，泥漿排放量少，過程中需泥漿護(hù)壁。因自身重量大，對施工場地承載力要求較高。

在本工程深厚淤泥質(zhì)土層下施工灌注樁，除本身鉆孔質(zhì)量，還需考慮機(jī)械本身各種性能指標(biāo)的適應(yīng)性。旋挖鉆機(jī)自重76t以上，對地基承載力要求高，而靠河側(cè)濕軟且土層均為淤泥土，部分為流動(dòng)土體，不宜使用重型設(shè)備。沖擊鉆依靠自重對土體進(jìn)行沖擊，沖擊力較大時(shí)易坍孔、在軟土地層情況下孔易傾斜，充盈系數(shù)亦較大，因而沖擊鉆亦不適用于工程。而回旋鉆機(jī)設(shè)備具有質(zhì)量輕、噪聲小、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，且該設(shè)備具有自行走功能，成孔質(zhì)量較穩(wěn)定，適用于本工程地質(zhì)情況。

4 施工工藝技術(shù)

4.1 場地平整

本工程河流縱橫交錯(cuò)，設(shè)置橋梁的主要目的是確保交通和保證各區(qū)域通航需求，因而導(dǎo)致灌注樁的施工位置均處于河道邊緣，土體濕軟，同時(shí)由于工程區(qū)域土層大部分為淤泥質(zhì)土，鉆孔施工平臺(tái)的穩(wěn)固性直接影響鉆孔孔斜度。

場地使用硬質(zhì)材料（如塘渣、碎石）鋪設(shè)50cm，使用液壓反鏟反復(fù)碾壓，使地基具備較高的承載力，碾壓完成后進(jìn)行場地平整，使鉆機(jī)處于一個(gè)平面內(nèi)，確保鉆機(jī)平穩(wěn)、豎直，保證孔斜度。另在行走、承重區(qū)域鋪設(shè)一層8mm厚鋼板，分散受力。

4.2 測定孔位、埋設(shè)護(hù)筒

使用GPS測量儀器初定孔位，埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒直徑大于樁體直徑10cm～15cm，埋設(shè)深度為1.5～2.5m。當(dāng)樁頂高程位于流動(dòng)土層或易變形土層時(shí)，宜將護(hù)筒埋設(shè)超過流動(dòng)土層2m～2.5m。護(hù)筒埋設(shè)完成后，用全站儀進(jìn)行樁位中心復(fù)核，保證樁位中心偏差滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。

4.3 泥漿制備

本工程土質(zhì)為粘土、淤泥土，是很好的護(hù)壁泥漿造漿材料，將淤泥土收集進(jìn)行造漿，按實(shí)驗(yàn)比例進(jìn)行調(diào)配，使用泥漿檢測設(shè)備隨時(shí)進(jìn)行檢測，將泥漿濃度控制在合理范圍內(nèi)，最終泥漿比重在1.2～1.35。

4.4 鉆孔

為保證鉆孔孔位不偏、不彎、不發(fā)生傾斜，鉆孔時(shí)輕壓、慢鉆，鉆孔過程中隨時(shí)調(diào)校鉆桿垂直度。鉆孔深度為設(shè)計(jì)深度+錐形鉆頭的1/2長度。針對淤泥質(zhì)土層，鉆頭直徑較孔直徑小 2cm～4cm。鉆孔完成后拆管時(shí)進(jìn)行終擴(kuò)孔?！皵U(kuò)孔”的主要目的是將因應(yīng)力釋放后變形土體清除，保證土體處理處于穩(wěn)定狀態(tài)，澆筑期間樁孔不縮徑。

4.5 清孔

終孔后，將鉆頭緩慢放入離孔底30cm處，采用泥漿循環(huán)法清孔，待返出泥漿的含砂量≤2%、泥漿相對密度≤1.15時(shí)，第一次清孔完畢。

4.6 下放鋼筋籠

鋼筋籠分節(jié)制作、并提前埋好保護(hù)墊塊，鋼筋接頭須滿足設(shè)計(jì)要求。鋼筋籠采用25t汽車吊配平板車吊運(yùn)，循環(huán)鉆機(jī)自身機(jī)架起吊下放，吊放鋼筋籠時(shí)，確保骨架垂直并緩慢下放，控制好鋼筋籠頂標(biāo)高，用 4根吊筋固定在正確的標(biāo)高位置上，保證鋼筋骨架不下沉不上浮。

4.7 安放導(dǎo)管、二次清孔

導(dǎo)管直徑30cm，每節(jié)長度為3.0m。導(dǎo)管下端孔口離孔底50cm左右。導(dǎo)管接頭處涂抹黃油密封，保證不漏水、不漏氣。導(dǎo)管下放完畢，進(jìn)行二次清孔，清孔后保證孔底沉渣厚度符合設(shè)計(jì)要求，泥巴漿比重為≤1.15左右。

4.8 灌注混凝土

小樁徑灌注樁混凝土方量少，灌注混凝土?xí)r做到勤量孔深、勤拆導(dǎo)管，確保導(dǎo)管在混凝土里的埋深為6m左右，避免埋管和堵管的情況發(fā)生。同時(shí)避免澆筑時(shí)樁孔位受力集中，將混凝土罐車及其它重型設(shè)備行走區(qū)域鋪設(shè)一層8mm以上的鋼板，分散重力，避免造成局部受壓變形導(dǎo)致孔位嚴(yán)重縮徑。

5 施工注意事項(xiàng)

（1）場地土質(zhì)為淤泥、淤泥質(zhì)粘土，鉆孔過程中易塌孔、縮徑，應(yīng)適時(shí)調(diào)整泥漿比重，保證泥漿護(hù)壁效果，確保成孔質(zhì)量，盡量保證不塌孔、擴(kuò)孔，防止超灌。

（2）嚴(yán)格控制孔底沉渣厚度，降低混凝土灌注時(shí)泥漿濃度，確保單樁承載力符合設(shè)計(jì)要求。

（3）原材料質(zhì)量，特別是鋼筋、混凝土質(zhì)量要有保障，盡量采用商品混凝土灌注，樁基施工時(shí)保證足夠的初灌量，保證不斷樁，確保樁身質(zhì)量。

（4）施工過種中將產(chǎn)生大量泥漿，多余泥漿應(yīng)及時(shí)用泥漿清運(yùn)車運(yùn)至泥漿處理處，不得隨意排放，以免造成附近河道污染、淤塞，同時(shí)避免對工程區(qū)周邊農(nóng)地造成破壞。

6 結(jié)語

灌注樁作為橋梁的受力結(jié)構(gòu)部分，其質(zhì)量控制不好，將給橋梁及整個(gè)工程的運(yùn)行埋下較大的質(zhì)量、安全隱患，因此在施工中必須從每個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，特別是在成孔質(zhì)量、鋼筋混凝土原材料、鋼筋籠制作安裝、混凝土拌制及灌注質(zhì)量等多方面進(jìn)行控制。同時(shí)，成樁后嚴(yán)重按設(shè)計(jì)、規(guī)范要求進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保工程運(yùn)行期處于質(zhì)量、安全可靠狀態(tài)。