公路軟土段鉆孔灌注加固技術(shù)研究

范文清

（河北建工集團(tuán)路橋工程有限公司，河北唐山，063600）

本文以位于湖北省荊州市荊江河段沙市河灣的荊州長(zhǎng)江公路大橋?yàn)槔瑢?duì)公路軟土段鉆孔灌注加固技術(shù)進(jìn)行分析和研究。荊州長(zhǎng)江公路大橋全長(zhǎng)4117.6m，由9段不同類型的橋梁段組成。通過(guò)對(duì)公路軟土段鉆孔灌注加固技術(shù)的應(yīng)用，以及對(duì)大粒徑卵石層中深孔樁的施工技術(shù)的實(shí)踐，在荊州長(zhǎng)江公路大橋的施工中取得了較為寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在國(guó)內(nèi)外有著較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

一、工程概況

公路軟土段鉆孔灌注加固技術(shù)一般都會(huì)應(yīng)用在較為復(fù)雜的地質(zhì)情況下。荊州長(zhǎng)江公路大橋有著較為復(fù)雜的地質(zhì)狀況，其地表覆蓋層是第四系松散的堆積層，而地表以下的部分是從粗到細(xì)的河流沉積物，該沉積物具有韻律性，其上部是粘性的土質(zhì)或者是砂性的土質(zhì)，而中下部則是砂礫還有卵石及角礫土層等，其厚度是130米。下伏基巖是第三系的雜色泥巖、砂巖，其容許的承載力是 160-180kPa，卵石土及角礫土層厚度達(dá)到61米，并且有著疏密交替的極為復(fù)雜的特點(diǎn)，而且還有較大的孔隙率，透水性強(qiáng)，容許承載力的最大值在 700-800kPa。而卵石的最大粒徑也超出我們的想象，達(dá)到了53cm*28cm*16cm，只有克服該層復(fù)雜地質(zhì)產(chǎn)生的影響，才能順利達(dá)到實(shí)施對(duì)于大粒徑卵石層的鉆孔樁上面的施工，這對(duì)于荊州長(zhǎng)江公路大橋的施工是極為關(guān)鍵的[1]。

荊州長(zhǎng)江公路有著軟弱的地基，基巖埋得很深，地理位置也相當(dāng)?shù)奶厥狻６鵀榱苏业阶罴训氖┕し桨?，更合理的進(jìn)行施工，就要對(duì)鉆孔的設(shè)備、泥漿中性能指標(biāo)、工藝及防患應(yīng)變的措施進(jìn)行研究與優(yōu)化，從技術(shù)上改進(jìn)嚴(yán)重漏漿、踏孔和防汛等，并對(duì)該公路中大口徑深孔鉆孔樁實(shí)行優(yōu)質(zhì)施工工藝，以更完善的技術(shù)來(lái)保障公路的質(zhì)量與安全，縮短工期，節(jié)省資金。

二、鉆孔灌注加固技術(shù)在工程中的應(yīng)用

（一）鉆孔樁試樁試驗(yàn)的方案設(shè)置

在試驗(yàn)中選取北灘橋路段，因?yàn)槠浣咏鼧蚨?，能達(dá)到試驗(yàn)的目的。這個(gè)地方地面標(biāo)高為39.82m，試樁是一根1.5m直徑、80m深、砼強(qiáng)度為25MPa的鉆孔灌注樁，也是摩擦樁。錨樁是兩根有著2m直徑、30MPa的鉆孔樁，對(duì)反力梁來(lái)說(shuō)，其是現(xiàn)澆鋼筋混凝土的橫梁，其在外形尺寸為16.4cm*3cm*5cm，砼強(qiáng)度為 25MPa。在進(jìn)行鉆孔樁施工的過(guò)程里工藝上的試驗(yàn)也隨之完成。成樁之后進(jìn)行的是靜載試驗(yàn)，這可以通過(guò)對(duì)試樁中樁頂沉降進(jìn)行觀查和測(cè)量，并得出樁身內(nèi)力分布、樁底應(yīng)力的測(cè)量數(shù)據(jù)。在這些工作做好之后，需要對(duì)錨樁在上拔時(shí)的位移和受力情況進(jìn)行測(cè)量及相關(guān)的分析，從而對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和觀察，更全面地分析出樁基在單根垂直極限上的合理荷載取值。隨后進(jìn)行的是水平推力上的試驗(yàn)，這要觀察測(cè)量的也是試樁的水平上的位移，以及樁身彎矩的分布值，從而得到單樁水平極限荷載的確切數(shù)值。最后一個(gè)進(jìn)行的是動(dòng)力上的試驗(yàn)，這個(gè)較之前的試驗(yàn)而言，較為簡(jiǎn)單，只需對(duì)試樁和錨樁在樁身上對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行無(wú)損的檢測(cè)就可以了。

（二）試樁在工藝上的試驗(yàn)

1. 正確選擇鉆機(jī)、鉆頭

試樁這個(gè)工程及其在地質(zhì)上都具備鮮明的特點(diǎn)，特別是對(duì)于深孔直徑很大的試樁其穿過(guò)厚卵石層這個(gè)過(guò)程是極具特點(diǎn)的。通過(guò)對(duì)之前施工經(jīng)驗(yàn)的良好結(jié)合，便可以進(jìn)行正確的鉆機(jī)型的選擇。而鄭州產(chǎn)的 Q1250型的鉆機(jī)是較好的選擇，當(dāng)然在鉆頭上也存在差別，有籠式鉆頭和牙輪鉆頭兩種類型。

在實(shí)施試樁鉆孔技術(shù)時(shí)，要充分了解牙輪鉆頭，這種鉆頭其特殊之處在于是把普通的滾齒牙輪鉆頭作為基礎(chǔ)并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，讓鉆頭在鉆孔的時(shí)候形成牙輪磨損較為均勻，并能夠很好地對(duì)較大塊頭的礫石和卵石進(jìn)行破碎，當(dāng)然其在鉆機(jī)鉆孔中也表現(xiàn)得較為平穩(wěn)[2]。缺點(diǎn)是因?yàn)槠鋯闻诺牟旯茉谂旁矫姹憩F(xiàn)出的效果并不是很理想，由此便會(huì)在進(jìn)行氣舉反循環(huán)的施工時(shí)造成鉆桿在內(nèi)徑上偏小，使成孔的速度也會(huì)受到影響。

2. 進(jìn)行成樁施工

首先制作鋼筋籠，由于其試樁鋼筋要達(dá)到61m的長(zhǎng)度，要形成雙層的結(jié)構(gòu)，其還有由32根無(wú)縫鋼管做成的布設(shè)預(yù)應(yīng)力筋管道，這樣其重量可想而知很重了。為此，要通過(guò)將其分成7節(jié)段來(lái)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制吊裝，其最重的節(jié)段也達(dá)到了8.2t。

進(jìn)行鋼筋籠吊裝，需要對(duì)軌道進(jìn)行成形，這是在預(yù)制的過(guò)程中完成的。用卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)進(jìn)行牽引，并順著軌道滑移來(lái)到達(dá)孔位的附近。接著便是用 60t的起重龍門吊來(lái)進(jìn)行骨架上端的提調(diào)，而其下端可以用16t的吊車[3]。還要注意的是在吊點(diǎn)處要進(jìn)行穩(wěn)定性的加強(qiáng)處理，這里所用到的是型鋼和加勁鋼板箍材料。

鋼筋籠下井的工作要做的是在龍門吊和吊車進(jìn)行作業(yè)的配合時(shí)，等到鋼筋籠漸漸由水平變?yōu)榇怪敝?，松下端吊點(diǎn)，讓龍門進(jìn)行骨架下井的控制。并按照設(shè)計(jì)及規(guī)范上的搭建要求，對(duì)上下兩節(jié)進(jìn)行長(zhǎng)度的焊接。而在下井的時(shí)候，需要 4臺(tái)電焊機(jī)來(lái)共同完成操作過(guò)程。

水下砼灌注的完成也是很重要的一個(gè)過(guò)程，在成孔后進(jìn)行清孔的操作之后，還要進(jìn)行沉淀厚度的二次檢查，如果其符合要求就可以進(jìn)行砼的灌注。在運(yùn)用上試樁 25號(hào)砼和錨樁 30號(hào)砼也都是運(yùn)用的泵送砼的技術(shù)。

（三）檢驗(yàn)試樁施工質(zhì)量上得出結(jié)論

其主要是對(duì)成孔和成樁進(jìn)行檢測(cè)。在成樁質(zhì)量檢測(cè)上可以采用聲波透射法、低應(yīng)變反射波法以及高應(yīng)變動(dòng)力測(cè)試法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，在結(jié)果上可以表明，樁身砼其結(jié)構(gòu)完整，是I類樁的質(zhì)量等級(jí)，樁的極限承載力達(dá)到了64MN。

三、主墩基礎(chǔ)的施工

在進(jìn)行施工平臺(tái)的搭設(shè)時(shí)要進(jìn)行鋼管樁與貝雷桁架片的利用。對(duì)鉆機(jī)的選擇是很重要的，對(duì)于主墩樁基的鉆孔，這采用的是 QJ250型鉆機(jī)和 KP3500型鉆機(jī)。而后來(lái)發(fā)現(xiàn) QJ250型鉆機(jī)鉆桿直徑過(guò)小，并且沒(méi)有足夠的剛度，其成本過(guò)大，所以用2臺(tái)KP3500型鉆機(jī)可以極為順利的完成這個(gè)過(guò)程。

泥漿是用水、粘土、堿料和鈉質(zhì)膨潤(rùn)土等作為原料進(jìn)行制作。粘土朔性指數(shù)是 18-20，其有著較強(qiáng)的造漿能力[4]。在施工過(guò)程中可以表明在泥漿的濃度超過(guò)1.12時(shí)，其氣舉反循環(huán)鉆孔時(shí)，出喳在效率上較為低；而當(dāng)其濃度小于 1.07時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出護(hù)壁效果差，漏漿很容易出現(xiàn)。在不一樣的地質(zhì)情況下，鉆孔方式對(duì)泥漿也會(huì)進(jìn)行不同的技術(shù)上的指標(biāo)控制。

泥漿要保障儲(chǔ)備量的同時(shí)，還要在施工中注意造漿池的專門化布置，進(jìn)行1臺(tái)GPS150型鉆機(jī)的配備造漿。造漿池和排碴池要分開(kāi)來(lái)布置，這樣可以保障施工孔位的同步相連通。

對(duì)于地質(zhì)覆蓋層則采用較為普通的四翼籠式的鉆頭，卵石及礫石層需要運(yùn)用牙輪鉆頭。而大粒徑卵石層的處理，適合使用自行研制的改進(jìn)版的對(duì)稱雙排碴管組合的牙輪鉆頭。牙輪鉆頭具有較高的科研含量，并具有推廣應(yīng)用價(jià)值[5]。

在鉆孔的過(guò)程中，對(duì)于不同的部位采用的技術(shù)也是不一樣的，對(duì)于覆蓋層其可以使用正循環(huán)鉆孔技術(shù)，而氣舉反循環(huán)則應(yīng)用于礫石卵石層，這樣更有助于操作，工程專業(yè)技術(shù)人員可以通過(guò)控制鉆孔進(jìn)度和機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)上的狀況以保障鉆孔的質(zhì)量[6]。具體體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是鉆孔傾斜的控制，需要經(jīng)常檢查鉆頭的牙輪磨損情況及對(duì)稱狀況；二是預(yù)防堵管的發(fā)生。保證大卵石能被破碎，不會(huì)造成大塊鉆碴無(wú)法排出而停止送氣；三是漏漿的預(yù)防和處理。這種情況要在護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行膨潤(rùn)土、鋸末的適當(dāng)投放，來(lái)進(jìn)行孔壁孔隙的及時(shí)填充，使泥漿擁有足夠的泥漿儲(chǔ)備，并適當(dāng)降低孔內(nèi)水頭。

四、結(jié)語(yǔ)

鉆孔灌注樁施工在公路上的應(yīng)用，取得了很大的成功，這離不開(kāi)試樁工作不斷的總結(jié)和提高，鉆機(jī)鉆頭的研制和選擇，以及技術(shù)人員對(duì)于鉆孔灌注技術(shù)的不斷探索，也正是由于這些努力，形成了一套后層大粒徑卵石層下鉆孔的施工經(jīng)驗(yàn)，使得對(duì)稱雙排碴管組合牙輪鉆頭在研制中取得了成功。通過(guò)荊州長(zhǎng)江公路大橋上鉆孔灌注樁施工中的實(shí)踐，凸顯出了鉆孔灌注加固技術(shù)所帶來(lái)的良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，這也為在相似的地質(zhì)條件下進(jìn)行深孔大直徑樁基的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)提供了極為寶貴和有意義的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

[1]鄭衛(wèi)平.談告訴公路鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J].山西建筑，2013，5（13）：35-37.

[2]班小豐.公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J].交通世界，2013，3（12）：29-36.

[3]沈洪.談公路工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)與應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2013，9（35）：53-56.

[4]朱偉勝.淺議公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J].城市建筑，2013，6（22）：12-15.

[5]劉陽(yáng).對(duì)鉆孔灌注技術(shù)質(zhì)量的深入分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，2（22）：32-39.

[6]陳傳勝.鉆孔灌注技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2013，7（22）：66-69.