富水區(qū)粉砂土地質(zhì)鉆孔樁裝配式鋼結(jié)構(gòu)泥漿池設(shè)計(jì)施工技術(shù)研究

李育才

富水區(qū)粉砂土地質(zhì)鉆孔樁裝配式鋼結(jié)構(gòu)泥漿池設(shè)計(jì)施工技術(shù)研究

李育才

新建徐州至淮安至鹽城鐵路站前工程XYZQ-Ⅳ標(biāo)段位于宿遷市境內(nèi)，起于宿遷市宿城區(qū)，至于宿遷市泗陽縣，正線長(zhǎng)度44.104km，特大橋2座，全長(zhǎng)39023.73m。文章主要介紹富水區(qū)粉砂土地質(zhì)鉆孔樁裝配式鋼結(jié)構(gòu)泥漿池設(shè)計(jì)施工技術(shù)。

工程概況

工程簡(jiǎn)介

新建徐州至淮安至鹽城鐵路站前工程施工總價(jià)承包XYZQ-Ⅳ標(biāo)段起止里程樁號(hào)為DK114+667.002～D2K161+100.000，其中DK157+800=D2K157+800，標(biāo)段位于宿遷市境內(nèi)，起于宿遷市宿城區(qū)，至于宿遷市泗陽縣，正線長(zhǎng)度44.104km。

特大橋2座，全長(zhǎng)39023.73m：其中宿遷特大橋，全長(zhǎng)13891.25m，含6座連續(xù)梁，京杭運(yùn)河特大橋，全長(zhǎng)25132.48m，含3座連續(xù)梁，中橋6座，小橋2座，涵洞12座。

宿遷特大橋13.891km，418個(gè)墩，3805根鉆孔樁；京杭運(yùn)河特大橋25.132km，777個(gè)墩，6409根鉆孔樁。鉆孔鉆施工時(shí)每2個(gè)墩設(shè)置一個(gè)泥漿池，本標(biāo)段橋梁共需設(shè)置泥漿池?cái)?shù)量為598個(gè)。且本標(biāo)段地質(zhì)條件主要為粉砂土，潛水埋深1～2m，基坑開挖易坍塌。若采用常規(guī)磚砌泥漿池，不利于周轉(zhuǎn)，功效低，材料浪費(fèi)大，占用人工成本高，而裝配式鋼結(jié)構(gòu)泥漿池安拆方便，速度快，有利于加快工程進(jìn)度，利于管理。

工程地質(zhì)

地層巖性

（2）特殊巖土

①軟土和松軟土。

新建徐鹽Ⅳ標(biāo)沿線軟土分布詳細(xì)段落見下表。

特殊巖土名稱起始里程終點(diǎn)里程長(zhǎng)度（m）厚度（m）頂板埋深（m）DK116+667.0 DK119+210.5 214.5 1.8～9.0 2.8～6 DK119+210.5 DK120+740 1529.5 0.6～10.1 4.6～12 DK129+654 DK131+658.58 2004.58 0.6～10.1 1.9～5 DK131+691.28 DK136+263.5 4572.22 0.5～4.9 3.5～2.4 DK145+535 DK146+100 565 0.9～4.4 9～13 DK159+140 DK159+297 157 1.0～2.1 0.8～2.8淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土

沿線地層主要有第四系全新統(tǒng)人工堆積層、沖積層、湖積層、海積層；第四系上更新統(tǒng)沖洪積地層。

其中第四系全新統(tǒng)成因以沖積、海積為主，局部夾湖積地層，巖性以黏性土、粉土為主，砂土次之。第四系上更新統(tǒng)分布于第四系全新統(tǒng)之下，主要由沖、洪積形成，巖性主要為粘性土、粉土、砂類土為主。

圖1 項(xiàng)目地理位置圖

②人工填土

沿線人工填土零星分布，主要類型有既有鐵路、公路等建筑物的人工夯填土，一般呈壓密狀；另有城鎮(zhèn)周邊的人工填土，主要為生活垃圾、建筑垃圾等，呈松散狀。人工填土，成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)松散、差異性明顯、壓縮變形大。

水文地質(zhì)特征

線路通過地區(qū)氣候濕潤(rùn)，雨量充沛，河流、水渠縱橫交錯(cuò)，地下水發(fā)育。徐鹽Ⅳ標(biāo)段地下水主要為第四系松散巖類孔隙水：潛水水位埋藏深度一般1.0～4.0m，年變化幅度2～2.5m，水質(zhì)較差；深層水屬孔隙承壓水，賦存于第四系中下更新統(tǒng)粉、細(xì)砂層中。

鉆孔樁工程量

徐鹽Ⅳ標(biāo)段共計(jì)44.104km，其中橋梁共計(jì)39.024km,為2座特大橋：宿遷特大橋13.891km，418個(gè)墩，3805根鉆孔樁；京杭運(yùn)河特大橋25.132km，777個(gè)墩，6409根鉆孔樁。大部分樁基為直徑1.0m，長(zhǎng)度40m左右，部分樁長(zhǎng)50m，單根樁基砼方量35m3。

泥漿池選型設(shè)計(jì)

橋梁基礎(chǔ)鉆孔樁施工時(shí)需要設(shè)置泥漿池用于泥漿循環(huán)護(hù)壁，傳統(tǒng)泥漿池原采用在兩墩間就地挖坑或磚砌或水泥砂漿抹面。但由于原采用的泥漿池只能一次性使用，且易損壞、坍塌，泥漿橫流、污染環(huán)境，不利于文明工地的建設(shè)。

為克服原泥漿池存在的問題，結(jié)合本項(xiàng)目地處黃河沖積平原，砂類土和粉土覆蓋層較厚、地下水位高的特點(diǎn)，對(duì)鉆孔樁泥漿池的設(shè)置進(jìn)行改進(jìn)，采用裝配式鋼套箱，四周安裝可拆卸的鋼護(hù)欄網(wǎng)片進(jìn)行泥漿池的四周維護(hù)。實(shí)現(xiàn)了泥漿池設(shè)備化，可工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)安裝拆卸方便，分塊尺寸根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要定制。

泥漿池材料。鋼結(jié)構(gòu)泥漿池材料面板為6mm鋼板，加勁肋為10槽鋼，采用方鋼管100×8mm進(jìn)行封邊。泥漿槽采用6mm鋼板制作。

泥漿池圍欄采用組合式圍欄，高度1.2m，長(zhǎng)度2m。單片圍欄立柱為60×60mm方鋼，立柱間距2m，立柱與設(shè)置在泥漿池四周間距2m的50×50mm方鋼承插連接。圍欄網(wǎng)眼尺寸為50×50mm,鋼絲網(wǎng)鋼絲直徑4mm。圍欄底部四周設(shè)置200mm高踢腳板。

泥漿池結(jié)構(gòu)型式。泥漿池容積按不少于1.5倍方量（52.5m3）進(jìn)行設(shè)計(jì)。本標(biāo)段單個(gè)泥漿池長(zhǎng)寬深總體尺寸為：6m×12m×1.5m。

泥漿池中間設(shè)置一道隔板，將泥漿池分成循環(huán)池和沉淀池，每個(gè)池容積54m3。

泥漿池采用螺栓連接，四周轉(zhuǎn)角處設(shè)置拉桿加固。便于拆卸和組裝。泥漿池中間擋板從泥漿池中間頂部直接插入至泥漿池底部。

圖2 泥漿池平面圖

圖3 泥漿池壁板側(cè)面圖

圖4 泥漿槽平立面圖

實(shí)踐應(yīng)用

圖5 泥漿池壁板銷接

圖6 泥漿泵支架安裝

本項(xiàng)目每?jī)蓚€(gè)墩之間布置一個(gè)泥漿池，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工墩位距離(32m或24m)，布置時(shí)主要考慮現(xiàn)場(chǎng)鉆渣、鋼筋籠、施工導(dǎo)管、鉆機(jī)擺放、施工便道等位置需要。

泥漿池布置主要流程如下：測(cè)量放線→開挖基坑→埋設(shè)泥漿池壁板→圍欄安裝→泥漿槽埋設(shè)。

測(cè)量放線：泥漿池埋設(shè)時(shí)測(cè)量在兩墩位間按照平面尺寸進(jìn)行放點(diǎn)，用石灰線將開挖線標(biāo)識(shí)。

開挖基坑：根據(jù)開挖線采用挖機(jī)進(jìn)行基坑開挖，開挖平面尺寸為7×13m，開挖深度為1.3m，深度按照泥漿池壁板扣除20cm控制，保證泥漿池四周壁板露出地面不少于20cm，其開挖土方用渣土車及時(shí)運(yùn)至指定地點(diǎn)存放。

埋設(shè)泥漿池壁板：在基坑開挖完成后及時(shí)埋設(shè)泥漿池壁板，泥漿池安裝采用25t汽車吊現(xiàn)場(chǎng)吊裝，人工配合進(jìn)行安裝。將壁板四周外側(cè)孔隙部位用土填實(shí)。

圍欄安裝：圍欄采用外加工定制鋼圍欄，分片安裝于泥漿池壁板四周底座上。

泥漿槽埋設(shè)：采用人工開挖斷面尺寸為50×50cm溝槽，分節(jié)安裝加工好的泥漿槽并用螺栓連接。

徐鹽Ⅳ標(biāo)鉆孔樁施工自2016年1月開工以來，泥漿池先后經(jīng)過設(shè)計(jì)、實(shí)踐、改進(jìn)、實(shí)施推廣，為蘇北地區(qū)高速鐵路橋梁樁基施工泥漿池設(shè)計(jì)布置提供了很好的實(shí)例。鋼結(jié)構(gòu)泥漿池主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：

圖7 泥漿池底部夯實(shí)整平

圖8 泥漿池安裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖9 圍欄安裝

圖10 警示標(biāo)牌

圖11 泥漿槽埋設(shè)

圖12 泥漿池整體

因本項(xiàng)目所處地區(qū)地表層開挖時(shí)主要為砂類土和粉土，潛水埋深1～2m，含水量豐富，克服了原泥漿池開挖時(shí)邊坡容易坍塌的問題；本項(xiàng)目施工地段建筑材料料源緊張，價(jià)格較貴，采用磚砌泥漿池費(fèi)用較高；鋼套箱泥漿池穩(wěn)定性好，能保證泥漿不外溢，護(hù)欄鋼網(wǎng)片圍護(hù)安全美觀，有利于現(xiàn)場(chǎng)文明施工，有利于環(huán)保；鋼套箱一次投入，可以多次重復(fù)使用，節(jié)約資源。

（作者單位：中交第二航務(wù)工程局第四工程有限公司）