沙漠地區(qū)鉆孔灌注樁施工方法

宋剛

摘要：本文結(jié)合位于沙漠地區(qū)的內(nèi)蒙古鄂爾多斯市沿黃公路樹獨段罕臺川特大橋等橋梁樁基礎(chǔ)施工實踐，從機械設(shè)備選用、平臺地基處理、泥漿配置、成孔、灌注各方面，提出沙漠地質(zhì)、類沙質(zhì)地旋挖鉆孔灌注樁的施工方法。

關(guān)鍵詞：沙漠；樁基；施工

一、概述：本橋地質(zhì)屬典型的沙漠地區(qū)特征，基本地質(zhì)是：上層風積沙，厚度達幾十米，往下是沙礫層、粘土層等，樁基設(shè)計為摩擦樁。設(shè)計樁長40～82米，樁徑1.2～2.0米，沉渣允許厚度30Cm。沙層的穩(wěn)定性差，具有流散性，土質(zhì)粘結(jié)性差，易在在孔內(nèi)壓力小、機械振動、鉆頭上下活動和下鋼筋籠時擦刮孔壁、造成孔壁破壞，或鉆頭提升時鉆頭下產(chǎn)生負壓、泥漿形成紊流沖刷孔壁時等情況下坍孔、縮徑。

二、機械設(shè)備選用：

罕臺川特大橋在設(shè)計樁長范圍內(nèi)地質(zhì)是沙層、卵、礫石層、泥土層，沒有較大的漂石、孤石和巖層，可以選用旋挖鉆機。進場初期旋挖鉆、回旋鉆、沖擊鉆機成孔現(xiàn)場施工情況對比：在相同地質(zhì)條件下，樁長82米，樁徑2.0米的樁基，SYR250、NR2206型旋挖鉆機15個小時成孔，回旋鉆機11天成孔，沖擊鉆機30天成孔。成孔時間越長，塌孔風險越大。因此，從進度效益、安全可靠等方面綜合考慮，首選旋挖鉆機。采用旋挖鉆鉆進速度快，一般70～80m深的孔只要15個小時左右即可成孔，這樣不但可以縮短樁基施工時間，加快施工進度，而且大大降低了塌孔風險。

三、平臺地基處理：

3.1場地平整

用推土機（或裝載機）將樁位周圍沙丘整平。

3.2表層風積沙水夯密實

沙漠風積沙表層松散、自身穩(wěn)定性較差、施工時在樁位范圍下挖30～50cm深積水坑，灌水夯實，保證上層緊密，整個沙層濕透，一般水夯持續(xù)2周左右，灌注前沙層濕度保值在70%為佳。

3.3換填施工平臺

施工前應(yīng)根據(jù)地面標高，在樁頂換填4～5米泥結(jié)砂礫層，用壓路機分層壓實，形成穩(wěn)定的持力層，加固樁頂部分，保證設(shè)備安全運行和材料進場。

沙漠樁基施工剖面示意圖

四、泥漿配置：

本類樁采用具有低失水、高礦化度、高濾液粘度、適當?shù)谋戎睾驼扯鹊哪酀{。

工地采用以鈉質(zhì)膨潤土為主要材料的混合型泥漿，用鈉質(zhì)膨潤土、燒堿、羧甲基纖維素配制混合型泥漿。燒堿有以下作用：1、提高泥漿的PH值，2、增強粘土的水化分散能力，3、清除泥漿中的鈣鎂離子，取得分散穩(wěn)定泥漿的作用。羧甲基纖維素有以下作用：1、能明顯降低泥漿的失水量，2、增大泥漿的粘度和切力（增粘劑），3、它能包裹住粘土顆粒，具有膠體保護作用（降失水劑）。在加膨潤土粉前，先將燒堿（NaOH）溶解在小容器里再潑灑在泥漿池里攪勻，用PH試紙檢驗，將泥漿池的水酸堿度調(diào)至10～11；再加膨潤土，使用比例為：水：膨潤土=10：1（重量比）；然后加纖維素，摻量為膨潤土的0.1%，先溶解配成濃度為1%的溶液后再加入泥漿池中。按上述要求配置的泥漿，比重為1.05左右，粘度為20～26Pa·s，膠體率可達到98%，泥皮厚≤2mm/30min。在有流沙層時，需加大泥漿比重，加大膨潤土用量，使用比例為：水：膨潤土=9：1，泥漿比重為1.05～1.06。按上述配比配制的泥漿，懸浮能力強，攜砂效果好，穩(wěn)定性強，在靜置較長時間（下鋼筋籠、灌注混凝土時間）粉細沙不易沉淀下來，成孔過程中泥漿相對比重達到1.10～1.25。試驗初期我們使用了聚丙烯酰胺（PAM）做防坍劑，但在50米以下地層（地下水豐富）出現(xiàn)掉塊等情況，孔底時有塌孔現(xiàn)象。只有水解聚丙烯酰胺的水解度大于60%，分子量超過500萬，加量不低于1000PPm時，才具有防坍劑作用。若樁孔容量大，則換漿需時間長，在底層泥漿性能改變、水解度減少的情況下，聚丙烯酰胺就只主要起全絮凝作用或選擇性絮凝作用，防坍效果就差了。

五、成孔

5.1埋設(shè)護筒

護筒用1cm厚鋼板卷焊，直徑比樁徑大20cm，長度一般4～6米。護筒埋設(shè)采用挖埋法，周圍用粘土摻少量膨潤土回填緊密。

5.2鉆進

控制鉆進速度，風積沙區(qū)鉆進18～20轉(zhuǎn)/min，黏土層速度可以適當快些，達到24轉(zhuǎn)/min，鉆頭經(jīng)過卵（礫）層時.要放慢速度，盡量減少對孔壁的擾動。拔桿時初期速度適當放慢，讓下面及時回漿，減少鉆頭下負壓。鉆孔時根據(jù)孔內(nèi)水頭下降情況，及時補漿，保持孔內(nèi)水頭高度。

5.3清孔

成孔后靜置30分鐘，使大顆粒鉆渣沉淀下來，用旋挖鉆機掏渣清孔。

在試驗階段時，成孔階段泥漿比重控制在規(guī)范（1.03～1.1）范圍內(nèi)，泥漿攜帶的粉沙下沉緩慢，清孔階段時間長，需要二次清孔。泥漿護壁效果不好，孔壁穩(wěn)定性差，成孔、灌注階段易塌孔，特別是二次清孔時無論用正、反循環(huán)、氣舉反循環(huán)清孔，都容易造成塌孔。調(diào)整泥漿配比后，成孔后泥漿穩(wěn)定性好，30小時內(nèi)沉渣厚度為15～20cm，一般不會超過30cm，能滿足摩擦樁的沉渣厚度要求，一般不需要二次清孔。

六、吊放鋼筋籠、灌注混凝土

采用導(dǎo)管法灌注混凝土，澆筑時灌注高度應(yīng)高出樁頂4米以上，保證導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓力，并控制好灌注速度。

七、結(jié)論和建議

本方法泥漿比重比規(guī)范大，加大了靜液柱壓力PW，以平衡孔壁側(cè)壓力PC，有效防止孔壁失穩(wěn)和縮徑。粘度指標比規(guī)范略大，加大了懸沙能力，減少了清孔難度。endprint