鉆孔灌注樁穿越拋石層的成樁施工工藝*

上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200002

0 前言

在鉆孔灌注樁施工中，為保證施工周期及施工質(zhì)量，結(jié)合施工成本，經(jīng)常采用不同的成孔工藝結(jié)合的方式進(jìn)行樁基施工。以昆山中環(huán)快速化改造工程為實例，介紹在特殊地層結(jié)構(gòu)中2 種成孔方式結(jié)合的施工工藝。

1 工程概況

昆山中環(huán)快速化改造工程，工程量大，工期緊。樁基施工的效率成為影響中環(huán)高架橋梁施工進(jìn)度的重要因素之一。因此，在本工程的施工中，結(jié)合實際情況，及時調(diào)整施工工藝，成為達(dá)到施工目標(biāo)的重要手段。

在跨蘇瀏線大橋東半幅水下樁基施工中，施工區(qū)域地質(zhì)總體上以上部黏土，下部粉土粉砂為主。由于受到原自來水管線搬遷余留拋石影響，回旋鉆機(jī)在常規(guī)成孔施工中，遇到難以鉆進(jìn)的問題。僅采用GPS-20回旋鉆機(jī)成孔，在拋石范圍內(nèi)成孔效率低，設(shè)備易損壞。導(dǎo)致施工周期拖延、施工成本加大的問題。

2 施工工藝[1-5]

在探明拋石層厚度后，鋼護(hù)筒由12 m長增加至17 m，保證穿過拋石層并且入土深度達(dá)到要求。同時調(diào)整施工設(shè)備，考慮到地層下部主要以粉土、粉砂為主，沖擊鉆施工至地層下部，鉆頭難以回彈，施工效率變低。因此，拋石層成孔采用沖擊鉆成孔，主要施工拋石層及較硬的地表土層，成孔孔壁堅實、穩(wěn)定，坍孔少；施工至下部地層，移機(jī)后更換回旋鉆機(jī)成孔。

2.1 施工放樣

樁位經(jīng)過放樣，打設(shè)鋼護(hù)筒并設(shè)置十字樁線，同時加長護(hù)筒保證護(hù)筒穿過拋石層足夠深度，確保孔壁穩(wěn)定，防止發(fā)生坍孔、串孔等現(xiàn)象。

護(hù)筒打入拋石層后，由于拋石空隙較大，土層穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生串孔甚至坍孔。為確保順利成孔，在加長護(hù)筒的同時，現(xiàn)場還需準(zhǔn)備部分水泥，視成孔情況，于必要時向孔內(nèi)加入水灰比1∶1的水泥漿填充孔隙，對孔壁進(jìn)行穩(wěn)定。

2.2 開孔作業(yè)及沖擊鉆成孔

由于沖擊鉆開孔作業(yè)效率較低，利用回旋鉆機(jī)低擋慢速進(jìn)行開孔作業(yè)，鉆進(jìn)至河床底9 m深處移機(jī)，采用沖擊鉆穿越拋石層，沖擊鉆就位，沖擊鉆中心對準(zhǔn)鋼護(hù)筒中心。由沖擊鉆進(jìn)行錘擊施工，拋石表面基本平整，適于沖擊鉆直接進(jìn)行施工。

沖擊鉆成孔對泥漿性能要求與回旋鉆不同，沖擊鉆成孔對孔壁干擾大，需加大泥漿相對密度。開鉆時先用沖擊鉆以小沖程（錘高0.4～0.6 m）反復(fù)沖擊造漿。使孔壁堅實不坍不漏。

待鉆進(jìn)深度超過鉆頭全高加沖程后，方可進(jìn)行正常沖擊，本階段沖程范圍在1～3 m。在初始階段深約1～2 m，為使鉆渣擠入孔壁，減少掏渣次數(shù)，正常鉆進(jìn)后應(yīng)及時掏渣，確保有效沖擊孔底。

在調(diào)整沖程時，均勻地松放鋼絲繩的長度。一般在松軟土層每次可松繩5～8 cm，在密實堅硬土層每次可松繩3～5 cm。

過程中必須合理松繩，松繩過少，形成打空錘，使鉆機(jī)、鉆架及鋼絲繩受到過大的意外荷載，遭受損壞；松繩過多，則會減少沖程，降低鉆進(jìn)速度，嚴(yán)重時使鋼絲繩糾纏發(fā)生事故。為正確提升鉆頭的沖程，在鋼絲繩上做好長度標(biāo)志。

在沖擊成孔過程中及時進(jìn)行取渣，取至泥漿內(nèi)含渣顯著減少，無粗顆粒，相對密度恢復(fù)正常為止。取渣后及時向孔內(nèi)添加泥漿或清水以維護(hù)水頭高度，投放黏土自行造漿的，一次不可投入過多，以免粘錐、卡錐。

2.3 成孔施工

成孔作業(yè)需連續(xù)進(jìn)行，一旦因故停鉆，必須將鉆頭提離孔底5 m以上，以防止坍孔埋鉆。在取渣后或因其他原因停鉆后再次開鉆，應(yīng)由低沖程逐漸加大到正常沖程以免卡鉆。

整個成孔過程中，保持孔內(nèi)外水頭差。沖擊鉆施工過程中，鉆進(jìn)至河床底約14 m處，成孔施工穿過拋石區(qū)進(jìn)入松軟粉土層，錘擊貫入度明顯減少，成孔效率降低。此時停止沖擊施工，移走沖擊鉆，更換回旋鉆進(jìn)入下層地質(zhì)鉆孔樁成孔施工。

回旋鉆機(jī)就位，保證鉆頭與鋼護(hù)筒垂直，采取常規(guī)回旋鉆施工工藝。更換設(shè)備后泥漿采用原漿，并且及時測定出漿口泥漿指標(biāo)，必要時參考試成孔的試驗結(jié)果（即泥漿配比為：水∶膨潤土=100∶9。此配比下的人造泥漿相對密度為1.07；黏度27 s），沖擊鉆施工用泥漿相對密度較大，視情況需調(diào)整泥漿濃度。

本工程施工在水中成孔，更換設(shè)備后泥漿性能滿足施工要求，無需調(diào)整泥漿濃度。

開鉆時，低擋慢速鉆進(jìn)，鉆到?jīng)_擊面以下1 m后，采用正常鉆速成孔（表1）。成孔過程中，采用測繩探孔深。

表1 各土層的鉆機(jī)鉆進(jìn)速度控制指標(biāo)參考值

3 結(jié)語

本工程施工過程中，利用回旋鉆的優(yōu)勢進(jìn)行開孔作業(yè)，之后采取沖擊鉆穿越拋石層，沖擊鉆成孔效率降低后，再利用回旋鉆進(jìn)行下層粉土施工。

通過不同設(shè)備的配合施工，避免了因清除大量拋石，浪費大量的時間，還有效防止設(shè)備的損壞，節(jié)省了施工成本，提高了施工效率，同時保證了施工質(zhì)量。沖擊鉆結(jié)合回旋鉆施工，施工過程中的設(shè)備的交替，在棧橋平臺上完成，現(xiàn)場調(diào)控作用尤為重要，為以后類似的施工積累了寶貴的經(jīng)驗。

施工結(jié)果表明，在現(xiàn)代化工程施工中，單一的施工工藝已經(jīng)不能完全滿足施工技術(shù)的需要。多種施工工藝的結(jié)合，不僅明顯提高了施工效率，降低了施工成本，同時也增加了企業(yè)在日趨激烈競爭中的生存能力，必將成為越來越多的建筑施工企業(yè)的不二選擇。