淺談砂巖地層深水樁基旋挖鉆施工方法

摘要：文章將深水跟不良地質(zhì)條件下的樁基施工作為一項(xiàng)施工難度大、質(zhì)量要求高的工程，結(jié)合石長(zhǎng)鐵路增建第二線沅江特大橋工程介紹了砂巖層深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：樁基；深水；砂巖層；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445.551文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2012）05-0119-02

隨著近幾年鐵路和公路的快速發(fā)展，鉆孔灌注樁運(yùn)用于橋梁基礎(chǔ)工程中日益增加，在大中橋梁中的作用越來(lái)越重要，同時(shí)也促進(jìn)了橋梁鉆孔灌注樁的施工技術(shù)的快速發(fā)展。深水跟不良地質(zhì)條件下的樁基施工更是一項(xiàng)施工難度大、質(zhì)量要求高的工程，而旋挖鉆是鉆孔灌注樁施工中的較為先進(jìn)的施工方法，該方法主要特點(diǎn)是施工效率高。另外由于其成樁質(zhì)量好、塵土泥漿污染少，被譽(yù)為“綠色施工工藝”得以廣泛運(yùn)用。在石長(zhǎng)鐵路增建第二線沅江特大橋砂巖層深水樁基礎(chǔ)施工中，采用亞洲最大的旋挖鉆施工，圓滿地完成了全部砂巖地層深水樁基施工，縮短了施工工期，保證了工程質(zhì)量。

1工程概況及特點(diǎn)

石長(zhǎng)鐵路沅江特大橋全長(zhǎng)3.737 km，共有樁基礎(chǔ)567根，樁徑分別為φ1.00 m、φ1.25 m、φ1.50 m、φ1.80 m和φ2.50 m。其中跨沅江段66#~69#墩φ2.50 m的樁基有36根，從上至下的地質(zhì)為：細(xì)砂、淤泥質(zhì)粘土、細(xì)圓礫土、強(qiáng)分化泥質(zhì)粉砂巖、弱分化泥質(zhì)粉砂巖。針對(duì)樁基樁徑小于2.5 m，巖層強(qiáng)度小于20 MPa的特點(diǎn)，為了加快施工進(jìn)度并提高成樁質(zhì)量，本工程采用具有電子對(duì)中性能，能保證樁位中心，保證樁基垂直度，同時(shí)鉆進(jìn)過(guò)程中在孔壁上形成較明顯的螺旋線，有助于提高樁的摩阻力的TR400D旋挖鉆機(jī)，且旋挖鉆機(jī)環(huán)保特點(diǎn)突出，泥漿可以多次反復(fù)使用，可以降低排污費(fèi)用，提高文明施工水平。

2工藝原理

因TR400D旋挖鉆機(jī)自重約130 t，水上施工平臺(tái)需進(jìn)行加固處理，首先采用浮吊搭建鋼管樁和貝雷梁的棧橋和水上施工平臺(tái)，然后插打鋼護(hù)筒，基礎(chǔ)采用1 020 mm，壁厚10 mm的鋼管樁，在平臺(tái)上使用TR400D旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔樁成孔，成孔速度快，減小了成孔偏差，下放鋼筋籠用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土灌注。

3施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

3.2施工操作要點(diǎn)

砂巖地層深水樁基施工其難度主要體現(xiàn)在鋼護(hù)筒埋設(shè)及工作平臺(tái)的搭設(shè)。

3.2.1施工平臺(tái)加固

水上施工平臺(tái)搭建采用24根直徑1 020 mm鋼管樁為基礎(chǔ)，321貝雷梁和25工字鋼做橫縱向分配梁，8 mm壓花鋼板作平臺(tái)面板?？紤]到TR400D旋挖鉆機(jī)自重超過(guò)130 t，以及在鉆進(jìn)過(guò)程中的行走和旋轉(zhuǎn)，平臺(tái)需重新設(shè)計(jì)，在原有的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增加貝雷梁片數(shù)及鋼管樁之間焊接剪刀撐的進(jìn)行加固，使水上施工平臺(tái)和棧橋連接在一起，增強(qiáng)整體穩(wěn)定性，減小TR400D旋挖鉆機(jī)在施工過(guò)程中發(fā)生晃動(dòng)。

3.2.2測(cè)量放樣

在樁位放樣之前，先采用全站儀復(fù)核沿線各控制點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)，通過(guò)復(fù)核準(zhǔn)確后才進(jìn)行樁位放樣。

3.2.3護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒采用16 mm鋼板卷制而成，由于設(shè)計(jì)樁徑為2.5 m，現(xiàn)場(chǎng)使用直徑為2 800 mm的鋼護(hù)筒。根據(jù)施工最高水位、流速、沖刷及地質(zhì)條件等因素確定埋深不小于5 m，傾斜度小于1%。由于本工程臨近既有線，既有橋施工時(shí)遺留的樁頭，型鋼材料等，導(dǎo)致鋼護(hù)筒入土深度不夠，當(dāng)出現(xiàn)鋼護(hù)筒入土不夠時(shí)，旋挖鉆機(jī)就位后掏空底部2～3 m，然后護(hù)筒接長(zhǎng)再振動(dòng)下沉，直到鋼護(hù)筒打入要求的深度，才能保證水上樁基礎(chǔ)施工的正常。

3.2.4鉆機(jī)就位

TR400D旋挖鉆機(jī)具有電子對(duì)中性能，根據(jù)測(cè)量放樣拉十字絲定出樁中心，旋挖鉆機(jī)對(duì)其中點(diǎn)，鎖定角度，一般角度設(shè)置為0°，在以后鉆進(jìn)過(guò)程中按其角度旋轉(zhuǎn)到0 就是對(duì)準(zhǔn)樁位中心。就位時(shí)保證鉆頭中心、樁孔中心在同一鉛垂線上，其偏差不得大于5 cm。鉆機(jī)就位時(shí)，底坐應(yīng)平穩(wěn)、牢固，在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆機(jī)不得產(chǎn)生位移或沉陷。在開孔前對(duì)鉆機(jī)就位情況進(jìn)行復(fù)測(cè)，以確保樁位的準(zhǔn)確。

3.2.5泥漿配置

泥漿的性能指標(biāo)對(duì)鉆孔中的護(hù)壁效果和成孔質(zhì)量有很大影響，在施工中應(yīng)嚴(yán)格控制泥漿性能指標(biāo)。選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土等配制優(yōu)質(zhì)泥漿。根據(jù)地層情況及時(shí)調(diào)整泥漿性能，泥漿性能指標(biāo)如下：

①泥漿比重：一般地層為1.05～1.1。

②粘度：一般地層18～20 s，開孔時(shí)不小于22 s。

③含砂率：新制泥漿不大于4%。

④膠體率：不小于95%。

⑤pH值：7~9。

制漿前，應(yīng)先把粘土塊盡量打碎，使其攪拌時(shí)易于成漿，縮短攪拌時(shí)間，提高泥漿質(zhì)量。開孔泥漿比重控制在1.26~1.35，pH為7~9，粘度為19~28 s。

3.2.6 鉆進(jìn)成孔

待護(hù)筒內(nèi)泥漿指標(biāo)滿足要求后方可向下鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至接近護(hù)筒底口部位時(shí)使用小氣量、輕壓、慢轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔。

①細(xì)圓礫土層內(nèi)鉆進(jìn)。鉆頭鉆出護(hù)筒后，要小氣量、輕壓、慢轉(zhuǎn)鉆進(jìn)2m后再正常鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中要經(jīng)常檢測(cè)和調(diào)節(jié)泥漿性能，觀察孔內(nèi)泥漿面高度。當(dāng)出渣量明顯增多而無(wú)進(jìn)尺時(shí)，是塌孔跡象需接長(zhǎng)鋼護(hù)筒。

②砂巖層內(nèi)鉆進(jìn)。旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中，上部砂層、卵礫石層采用斗齒鉆頭鉆進(jìn)，鉆進(jìn)泥巖時(shí)，換用截齒鉆頭，鉆進(jìn)下部弱風(fēng)化巖層時(shí)，因鉆機(jī)打滑，采用1.5 m小鉆頭鉆先導(dǎo)孔，再用2.5 m直徑鉆頭擴(kuò)孔，鉆進(jìn)效率較高。鉆進(jìn)過(guò)程中時(shí)刻注意孔內(nèi)泥漿液面，維持護(hù)筒內(nèi)的水頭高度比護(hù)筒外江面高2 m左右，保證孔壁的安全。同時(shí)鉆進(jìn)過(guò)程中特別注意地質(zhì)情況，在地層變化處撈取渣樣，判斷巖性，將渣樣用小塑料袋封存放入留樣盒，并貼上標(biāo)簽。鉆孔過(guò)程中根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度，由硬地層鉆到軟地層時(shí)，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度；當(dāng)軟地層變?yōu)橛驳貙訒r(shí)，要減速慢進(jìn)；在易縮徑的地層中，應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，防止縮徑；對(duì)硬塑層采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率；砂層則采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)并適當(dāng)增加泥漿比重和粘度。當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，使鉆具提起5 cm回轉(zhuǎn)循環(huán)幾分鐘，清除孔底鉆渣，并調(diào)試泥漿達(dá)到規(guī)定要求后，測(cè)量孔深。成孔后使用檢孔器檢查孔深、孔徑、孔型是否符合要求。

4質(zhì)量控制

①保護(hù)好測(cè)量所放樁位，隨時(shí)對(duì)鉆孔中心盡心復(fù)核；鉆進(jìn)時(shí)，將設(shè)計(jì)地質(zhì)柱狀圖掛置于機(jī)車上，并按技術(shù)交底要求抽取鉆渣。隨時(shí)驗(yàn)證設(shè)計(jì)與實(shí)際是否相符，及時(shí)調(diào)整鉆孔過(guò)程中的各項(xiàng)指標(biāo)；合理選用鉆具，確保成孔完好，減小擴(kuò)孔系數(shù)。

②鉆孔樁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表1。

5效益分析

①成孔質(zhì)量有保證，孔位偏差小，擴(kuò)孔系數(shù)小，減少了混凝土的浪費(fèi)。

②旋挖鉆施工，可加快工程進(jìn)度、提高工效。砂巖深水樁一般需要2~3 d即可成孔，同樣樁基氣舉反循環(huán)鉆機(jī)需要12~15 d成孔，沅江特大橋每年的汛期為5月～8月，采用旋挖鉆機(jī)施工68#、69#墩后剛好進(jìn)入了枯水期，而承臺(tái)施工采用雙壁鋼套箱圍堰，由于施工水位處于一年中最低，故在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上減少了一層鋼套箱，順利地完成了承臺(tái)和墩身施工，共節(jié)約成本約300萬(wàn)元，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

6結(jié)語(yǔ)

深水不良地質(zhì)條件下的橋梁鉆孔灌注樁施工屬于隱蔽工程，施工方案采取不當(dāng)，將會(huì)影響到橋梁施工質(zhì)量和整體工期，給整個(gè)工程造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此成熟的在深水砂巖地層采用選用旋挖鉆施工的工藝是保證鉆孔灌注樁質(zhì)量和安全的重要措施，是確保工程質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏舉措。

參考文獻(xiàn)：

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業(yè)科技與發(fā)展，2010，(14).