城際鐵路復(fù)雜地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁施工技術(shù)

古建波

（中交四航局珠海工程有限公司，廣東 珠海 519080）

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程概述

珠海市區(qū)至珠海機(jī)場(chǎng)城際軌道交通工程拱北至橫琴段項(xiàng)目從廣珠城際鐵路珠海站（DK0+140），沿昌盛大道向西跨前山水道，沿南灣南路地下敷設(shè)，于橫琴大橋下游約500m下穿馬騮洲水道至橫琴島，沿環(huán)島東路穿橫琴山至珠海長(zhǎng)隆海洋公園（DK17+145）。線路全長(zhǎng)17.005km，沿線分布有車站7個(gè)（分別為珠海站、灣仔北、灣仔、十字門、金融島、橫琴口岸站以及長(zhǎng)隆公園站）、路基160m、前山水道特大橋1座、聯(lián)絡(luò)線大橋1座、橫琴隧道1座、有砟軌道860m、無砟軌道16336m、四電工程及裝飾裝修工程等。

1.2 工程地質(zhì)

珠機(jī)城際軌道交通沿線地層主要分布有沖積、洪積、海積及海陸交互相沉積的黏性土、粉土、各類砂、軟土和燕山期花崗巖，各地層間為不整合接觸或斷層接觸。沿線工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，前山水道特大橋段（DK0+140～DK2+239.65）地表多覆蓋人工填土，厚0.8～6.0m；下為海陸交互沉積及沖洪積的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土以及粉砂、中砂、粗砂、礫砂層，總厚度15.1～40m；下伏基巖為燕山期侵入的花崗巖（γ52），全～弱風(fēng)化，全風(fēng)化層巖芯呈砂土狀，厚度一般為20～40m，鉆孔揭示的全風(fēng)化層最大厚度＞45.5m，強(qiáng)風(fēng)化層厚1.9～22.2m，下為弱風(fēng)化層。

2 施工工藝流程

根據(jù)樁長(zhǎng)、樁徑、地質(zhì)及周邊建筑物情況，適用于該工程的灌注樁施工工藝主要有沖錘沖擊成孔工藝和旋挖鉆旋挖成孔工藝。兩種工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中沖錘沖擊成孔工藝存在對(duì)鄰近建筑物產(chǎn)生振動(dòng)、產(chǎn)生較大量泥漿的局限性[1]。因此，該工程灌注樁施工工藝選擇如下：前山水道特大橋0#～15#墩和聯(lián)絡(luò)線6#、7#墩，距離正在營(yíng)運(yùn)的廣珠輕軌珠海車站及正在施工的港珠澳大橋聯(lián)絡(luò)線隧道較近，既有建筑對(duì)振動(dòng)有要求，擬采用旋挖鉆工藝施工；其他墩位灌注樁離建筑物較遠(yuǎn)，將根據(jù)綜合施工成本擇優(yōu)選擇。

鉆孔灌注樁施工順序：測(cè)量放樣→鉆機(jī)就位→開孔→提鉆→孔口護(hù)筒埋設(shè)→泥漿注入→鉆進(jìn)施工→清孔→成孔檢測(cè)→鉆孔結(jié)束。將擋砂板安裝在鉆頭位置，清理干凈井孔中的沉渣，對(duì)沉渣密度、黏度和厚度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格以后，才能進(jìn)行二次清孔作業(yè)。導(dǎo)管和鋼筋籠下放結(jié)束以后，對(duì)孔底的沉渣厚度進(jìn)行測(cè)定，如果存在超標(biāo)的情況，需要進(jìn)行二次清孔，使用泵吸法完成二次清孔。具體施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

3 施工工藝

在鉆孔灌注樁施工過程中，經(jīng)常遇到溶洞、砂質(zhì)泥巖、圓礫土、砂土、粉質(zhì)黏土、沖積淤泥、人工雜填土以及地下水等復(fù)雜的地質(zhì)情況，施工中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)給成樁質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。成樁過程中易于出現(xiàn)的質(zhì)量問題有樁底沉渣過厚、樁身夾泥、鋼筋位置錯(cuò)位、樁孔偏斜以及縮徑等，給樁基的承載力造成了嚴(yán)重的影響[2]。因此，施工時(shí)，應(yīng)認(rèn)真分析成樁質(zhì)量的所有影響因素，積極采取有效措施解決，對(duì)施工各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的管理，從而使施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)的要求。

3.1 埋設(shè)護(hù)筒

對(duì)樁位進(jìn)行精確的設(shè)置，將護(hù)樁埋設(shè)在中心樁位的四周。根據(jù)護(hù)筒的直徑挖掘到地下1m左右的位置，采取旋挖鉆機(jī)與人工相結(jié)合的方式完成埋設(shè)施工，保證護(hù)筒位置的穩(wěn)定性。護(hù)筒四周的黏土需要均勻、對(duì)稱回填好，采取分層夯實(shí)的辦法確保其穩(wěn)定性。護(hù)筒埋設(shè)完成以后，再次對(duì)樁中心位置進(jìn)行校對(duì)，使其滿足設(shè)計(jì)的要求。

3.2 鉆機(jī)就位

在鉆進(jìn)施工前，調(diào)整鉆機(jī)，確保其垂直和水平；對(duì)鉆桿進(jìn)行伸縮處理，使樁位中心與鉆頭底部導(dǎo)向尖對(duì)齊。在檢測(cè)時(shí)，主要的依據(jù)為鉆頭外壁到護(hù)樁之間的有效距離，孔位偏差必須控制在最小的范圍值之內(nèi)。

3.3 鉆孔

使用跳樁法對(duì)排樁或群樁施工，若樁位鉆孔位置是已灌注成樁的兩側(cè)，需要等已灌注鉆孔樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值才能施工，防止給相鄰的已灌注樁造成影響。泥漿沉淀處理器、泥漿分離器、泥漿池和泥漿攪拌機(jī)構(gòu)成了制備與循環(huán)分離系統(tǒng)，優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土是泥漿的主要材質(zhì)。鉆孔施工時(shí)，應(yīng)及時(shí)清理混凝土澆筑時(shí)溢出的廢棄泥漿和沉淀池中的沉渣，對(duì)泥漿外溢問題進(jìn)行嚴(yán)格的防控，棄渣一定要運(yùn)送到指定位置，不可以隨地亂棄，以避免對(duì)四周環(huán)境造成污染。

3.4 清孔

鉆孔深度滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，需使用超聲波樁孔檢測(cè)儀對(duì)孔底沉渣量、孔形、孔徑和孔深進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，待監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后方可清孔。借助鉆機(jī)的反循環(huán)系統(tǒng)完成清孔施工，鉆頭空轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)循環(huán)換漿清孔施工，清孔的同時(shí)也要將護(hù)壁上的泥漿清理干凈。需注意的是，通過加深鉆孔深度的方法來取代清孔作業(yè)是不可取的。導(dǎo)管和鋼筋籠安裝結(jié)束后，需要在水下混凝土澆筑施工前對(duì)樁底沉渣的厚度進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)結(jié)果顯示沉渣厚度超標(biāo)，應(yīng)立即采取有效措施進(jìn)行二次清孔。

3.5 加工與吊放鋼筋籠

使用長(zhǎng)線法對(duì)鋼筋籠進(jìn)行加工，鋼筋籠分為2～5節(jié)制作加工，每一節(jié)的長(zhǎng)度為18m，調(diào)整節(jié)為最后一節(jié)。每根樁的鋼筋籠需要按照設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度編號(hào)，相鄰節(jié)段在臺(tái)架上對(duì)應(yīng)捆綁。底節(jié)鋼筋籠安裝的聲測(cè)管需要焊接在鋼筋籠的外面，其余各節(jié)需要全部捆綁在鋼筋籠里面。應(yīng)用專用托架完成鋼筋籠吊裝，使用平板車將鋼筋籠運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，在孔口進(jìn)行吊放時(shí)，需要使用25t吊車施工。鋼筋籠下放前，需要對(duì)鋼筋籠的垂直度進(jìn)行檢測(cè)，上節(jié)和下節(jié)鋼筋籠對(duì)接時(shí)的中心線要確保在同一直線上；主筋對(duì)接完成后，使用直筒螺紋或電弧焊連接接頭。完成鋼筋籠安裝后，將鋼筋籠的4根加長(zhǎng)主筋焊接在鋼護(hù)筒上，有效預(yù)防混凝土澆筑時(shí)鋼筋骨架出現(xiàn)上浮的情況。

3.6 澆筑水下混凝土

水下混凝土澆筑施工前，需要將準(zhǔn)備工作落實(shí)好，應(yīng)急材料和設(shè)備要備足，使混凝土澆筑時(shí)間得到保證，必要時(shí)可以在混凝土中添加緩凝劑，以確保整個(gè)工程的施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)的要求。導(dǎo)管要使用專用的卡口式導(dǎo)管，導(dǎo)管制作時(shí)要確保無局部凹凸、順直、內(nèi)壁光滑、堅(jiān)固。導(dǎo)管的內(nèi)徑要保持一致，誤差要控制在2mm內(nèi)；導(dǎo)管下放時(shí)位置以居中為宜，下放速度要保持勻速，防止與孔壁或鋼筋籠發(fā)生碰撞。首盤混凝土澆筑施工以前，孔底與導(dǎo)管底部的距離需要保持在48cm左右[3]。水下混凝土澆筑施工前，需要對(duì)孔底泥漿沉淀厚度進(jìn)行檢測(cè)，如果沉渣厚度超出了設(shè)計(jì)值的范圍，需要立即二次清孔。澆筑施工以前，需要壓氣或射水5min左右，使孔底的沉渣得到均勻的攪動(dòng)。水下混凝土澆筑時(shí)，計(jì)算出首盤混凝土的澆筑量，保證首盤混凝土澆筑完成后導(dǎo)管埋入混凝土中的深度大約為1m，確保導(dǎo)管底部間縫填充充分。在澆筑時(shí)，隨時(shí)對(duì)孔內(nèi)混凝土面的上升高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使其緩慢、平穩(wěn)地上升，逐級(jí)、迅速地將導(dǎo)管拆除，每次導(dǎo)管提升都要檢測(cè)管內(nèi)混凝土面高度。澆筑混凝土施工要具有連續(xù)性，施工過程不可出現(xiàn)中斷的情況。

3.7 特殊地質(zhì)鉆進(jìn)

砂層施工時(shí)，由于泥漿在使用過程中會(huì)受到不同程度的污染，含砂率不斷增加，泥漿指標(biāo)很難得到有效控制，鉆進(jìn)時(shí)一定要對(duì)泥漿指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)；同時(shí)，將性能指標(biāo)合格的泥漿注入其中，避免出現(xiàn)坍孔問題。要想使鉆頭磨損得到有效控制，使孔壁穩(wěn)定性得到維護(hù)，就要對(duì)泥漿配比進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，不斷增強(qiáng)泥漿的附著力，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行換速變擋，借助液壓縮進(jìn)裝置完成加壓。在對(duì)砂石層進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，可以將適量的黏土球投入孔洞，使孔壁的穩(wěn)定性得到保證，同時(shí)將閉合閥板安裝到下入孔洞內(nèi)的鉆頭上，使提鉆過程中的砂礫石散落問題得到高效解決。

3.8 檢測(cè)成孔

探孔器長(zhǎng)度是樁徑的5倍左右，外徑與鉆孔樁的直徑相等，檢測(cè)時(shí)需要吊入鉆孔中。監(jiān)理工程師需要對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行復(fù)審，檢驗(yàn)合格后使用換漿法完成清孔。在清孔過程中，孔內(nèi)水位要比河流水位和地下水位高出1m左右，從而使坍孔問題得到有效抑制。清孔結(jié)束以后，使用開口鐵盒對(duì)孔內(nèi)不同位置的泥漿進(jìn)行收集檢測(cè)，待檢測(cè)結(jié)果合格后方可吊放鋼筋籠，進(jìn)而開展水下混凝土灌注施工。

4 結(jié)束語

綜上所述，鉆孔灌注樁施工技術(shù)在我國(guó)相關(guān)工程建設(shè)中得到了廣泛的使用，但是其在實(shí)際應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)了很多的問題，需要施工企業(yè)對(duì)鉆孔灌注樁施工技術(shù)不斷進(jìn)行深入探究與優(yōu)化，使工程施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，促使行業(yè)施工技術(shù)朝著更加先進(jìn)的方向邁進(jìn)。