淺談粉砂地質(zhì)鉆孔灌注樁施工方案

【摘要】本文從工程難點(diǎn)、泥漿制備、鉆孔過(guò)程控制、混凝土灌注等方面，介紹了粉砂層鉆孔樁成孔施工工藝，在需要注意的方面闡述了成樁的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】粉砂土；鉆孔樁；施工工藝

某公路一座10-30m橋梁下部設(shè)計(jì)方柱、承臺(tái)接圓樁，樁基直徑1.5m。設(shè)計(jì)樁基為鉆孔灌注樁，地質(zhì)為粉砂土，承載力基本容許值210kpa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值50kpa，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)48m。該橋樁基施工過(guò)程中，發(fā)生過(guò)多次塌孔，遇到了很多問(wèn)題，現(xiàn)就根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)題、處理問(wèn)題的一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，僅供設(shè)計(jì)人員和施工人員參考。

1、工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

橋梁樁基為摩擦樁，必須采用反循環(huán)施工工藝，成孔風(fēng)險(xiǎn)大；橋位地層為粉砂層，護(hù)壁要求高，坍孔漏漿風(fēng)險(xiǎn)大；樁基長(zhǎng)度大，鉆孔垂直度控制難度大，鋼筋籠與孔壁摩擦刮壞護(hù)壁，坍孔風(fēng)險(xiǎn)隨之增大；樁基深度大，對(duì)水下混凝土灌注工藝要求高。

2、總體施工工藝的確定

在橋跨之間開挖泥漿沉淀池和泥漿循環(huán)池，沉淀池的大小根據(jù)樁長(zhǎng)和樁徑，并考慮充盈系數(shù)后確定其容量大小，其泥漿容量為樁基體積的2倍以上，以滿足反循環(huán)施工工藝要求。泥漿循環(huán)從沉淀池經(jīng)沉淀后流入循環(huán)池，再流入護(hù)筒內(nèi)，鉆碴經(jīng)過(guò)鉆桿從孔底吸出流入沉淀池，完成泥漿的循環(huán)過(guò)程。

護(hù)筒采用鋼護(hù)筒。為避免護(hù)筒底與周邊土層交界處容易發(fā)生坍塌和漏漿現(xiàn)象，把護(hù)筒由2m加長(zhǎng)到5m，人工開挖護(hù)筒口，機(jī)械壓入。在埋設(shè)護(hù)筒之前放樣，埋設(shè)之后復(fù)查，保證護(hù)筒位置和傾斜度。

由于橋址處地質(zhì)條件復(fù)雜，為了保證鉆孔質(zhì)量，鉆頭直徑比樁徑加大，以保證探籠的順利到底。鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，保證泥漿護(hù)壁質(zhì)量。

成孔后提鉆過(guò)程中在粉砂層經(jīng)常出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象，加大泥漿比重，在縮孔段反復(fù)掃孔，在縮孔段滿足要求后再對(duì)整孔進(jìn)行重新下鉆掃孔。

在灌注之前首先計(jì)算好首盤混凝土方量，灌注過(guò)程中及時(shí)提拔導(dǎo)管，在提導(dǎo)管之前必須測(cè)量導(dǎo)管埋深，不得因?yàn)閿U(kuò)孔灌注而拔出導(dǎo)管造成斷樁的事故發(fā)生。

3、關(guān)鍵施工工藝

3.1泥漿的制備

對(duì)于粉砂層鉆孔施工，泥漿的制備非常關(guān)鍵，施工前應(yīng)當(dāng)根據(jù)地層特性，進(jìn)行砂漿性能的選擇。

由于該橋樁基48m以內(nèi)以粉砂性土質(zhì)為主，粘質(zhì)物含量極少，成孔過(guò)程無(wú)自然造漿能力。成孔對(duì)地層的擾動(dòng)過(guò)程中，若對(duì)孔壁無(wú)有效的護(hù)壁，極易使該層液化，從而造成縮徑或孔壁坍塌。另外，泥漿中的膠體率過(guò)低，無(wú)法使成孔鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的渣屑或粉砂顆粒與膠體結(jié)合，從而將渣屑或粉砂顆粒經(jīng)泥漿攜帶而排出孔外。

泥漿的性能指標(biāo)決定了泥漿能否形成均質(zhì)、致密的泥皮，避免形成水土流失通道，造成土體失穩(wěn)。

造漿采用在護(hù)筒內(nèi)利用鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)（但不鉆進(jìn)），往護(hù)筒內(nèi)加入膨潤(rùn)土、堿和水，攪拌后再吸出到泥漿池內(nèi)，待泥漿能滿足反循環(huán)工藝要求時(shí)，再進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)遇到特殊情況須采取其他措施增加泥漿比重，如采取加水泥、黏土、稻草、碎麻袋之類的，增加水頭差，增強(qiáng)護(hù)壁。

3.2鉆孔工藝的控制

3.2.1護(hù)筒埋設(shè)之前先測(cè)量放樣，放出中心點(diǎn)并做好護(hù)樁，埋好護(hù)筒后復(fù)查中心位置、垂直度、標(biāo)高。

3.2.2鉆孔時(shí)根據(jù)不同的地質(zhì)情況，采取不同的鉆進(jìn)速度。在護(hù)筒以下5m范圍內(nèi)，采取低速、大泥漿量、稠泥漿鉆進(jìn)，形成堅(jiān)固的泥漿護(hù)壁，防止發(fā)生先擴(kuò)孔后縮孔的現(xiàn)象。當(dāng)穿過(guò)粉砂層時(shí)，往孔內(nèi)投放黏土和水泥，低速鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆管上下掃孔，同時(shí)保持空內(nèi)水頭，保證孔內(nèi)泥漿濃度和護(hù)壁質(zhì)量。

3.2.3因故停止鉆進(jìn)時(shí)，必須保持孔內(nèi)水頭，泥漿稠度加大，將鉆頭提出孔內(nèi)，以防埋鉆。

3.2.4鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)觀察泥漿面的高度，當(dāng)發(fā)生泥漿面瞬間下降的情況，孔內(nèi)發(fā)生坍孔、穿孔，應(yīng)立即提鉆，回填，重新鉆孔。

3.2.5不能為了加快進(jìn)度采取加壓加速的鉆進(jìn)方式，這會(huì)造成成孔傾斜度的大大增加；泥漿循環(huán)不能過(guò)快，造成孔底周邊地層撓動(dòng)過(guò)大形成坍孔；隨時(shí)調(diào)整泥漿質(zhì)量，泥漿護(hù)壁對(duì)于砂層樁基施工是個(gè)關(guān)鍵。

4、 施工過(guò)程中一些值得注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題

4.1在粉砂質(zhì)土層施工鉆孔灌注樁時(shí)，可采用圍堰筑島和在鉆孔灌注樁上游打降壓井保持孔內(nèi)水位后，采用膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁，以充分利用膨潤(rùn)土泥皮形成速度快、自我修復(fù)性和高膨脹性的特點(diǎn)，保證周圍土體的穩(wěn)定，有效地防止塌孔現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2在粉砂質(zhì)土層施工鉆孔灌注樁時(shí)，易塌陷，應(yīng)加大泥漿指標(biāo)檢測(cè)頻率，每當(dāng)加長(zhǎng)鉆桿時(shí)檢測(cè)一次，嚴(yán)格控制泥漿的粘度和相對(duì)密度，確保護(hù)壁密實(shí)。為防止砂性層位擾動(dòng)而引起液化現(xiàn)象，成孔時(shí)應(yīng)盡量減少對(duì)地層的擾動(dòng)。如地下水位變化大，應(yīng)采取升高護(hù)筒，增大水頭，或用虹吸管連接等措施。

5、粉砂地質(zhì)中鉆孔灌注樁成孔要點(diǎn)

除按正常的成孔工序施工外，砂性土層地區(qū)成孔還應(yīng)控制以下幾點(diǎn)：

5.1成孔轉(zhuǎn)速控制。為防止砂性層位擾動(dòng)而引起液化現(xiàn)象，成孔時(shí)應(yīng)盡量減少對(duì)地層的擾動(dòng)，一般采取低速運(yùn)轉(zhuǎn)為宜。嚴(yán)格控制高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.2泥漿性能控制。因本身層位無(wú)法自然造漿，而配制的漿液或置換來(lái)的漿液在經(jīng)過(guò)幾次循環(huán)后會(huì)失去粘度，性能變差。因此成孔漿液在經(jīng)過(guò) 4～5次循環(huán)后應(yīng)進(jìn)行更換。

5.3清孔控制。成孔后進(jìn)行的第一次清孔，應(yīng)在清孔時(shí)逐漸對(duì)孔內(nèi)泥漿進(jìn)行替換，清孔結(jié)束時(shí)應(yīng)基本保持孔內(nèi)泥漿為性能較好的漿液。第一次清后孔內(nèi)保持較好的漿液，可有效的保證漿液中的膠體量，使得孔內(nèi)鉆屑和砂粒與膠體結(jié)合，呈懸浮狀，防止鉆屑沉入孔底，從而造成孔底沉渣超標(biāo)。

5.4鉆頭選用。成孔后孔徑基本保持穩(wěn)定，液化層位出現(xiàn)輕微縮徑現(xiàn)象，一般選用與設(shè)計(jì)同徑或比設(shè)計(jì)樁徑>10～20mm的鉆頭用于成孔。

5.5時(shí)間控制。根據(jù)試成孔檢測(cè)，6h出現(xiàn)縮徑的現(xiàn)象。要求成孔后至成樁時(shí)間應(yīng)控制在6h以內(nèi)，成孔后的各工序銜接時(shí)間應(yīng)緊湊。

6、結(jié)束語(yǔ)

在特厚粉砂層中成孔難度大、易縮徑、塌孔，通過(guò)利用膨潤(rùn)土人工造漿，隨時(shí)調(diào)整泥漿質(zhì)量，確保泥漿護(hù)壁質(zhì)量對(duì)于砂層樁基施工是個(gè)關(guān)鍵。

初灌混凝土?xí)r，孔內(nèi)沉渣應(yīng)清理干凈，確保導(dǎo)管底口距孔底的距離在30-50cm左右，同時(shí)要保證首盤混凝土能埋住導(dǎo)管不小于1m。

認(rèn)真計(jì)算提拔導(dǎo)管的長(zhǎng)度，拔管速度不能太快，一般保證導(dǎo)管埋深不小于2m，不大于6m，如果導(dǎo)管買只過(guò)深，宜造成混凝土堵塞導(dǎo)管或先期灌注的混凝土凝固，導(dǎo)管無(wú)法提出或被提斷，導(dǎo)致斷樁。

總之，粉砂地質(zhì)樁基成孔及成樁較為困難，該橋樁基施工的成功，為以后在砂層樁基施工積累經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）

[2]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50 -2001）