卵石地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁施工實踐與研究

鄭佳

摘要：在富含松散卵石的河床上施工沖擊鉆孔灌注樁，既要保證施工質(zhì)量，又要滿足工期要求。當卵石直徑較大時，旋挖鉆機和圓形鉆機不能滿足鉆進要求，所以采用沖擊鉆。受鉆具振動、沖擊等因素影響，極易發(fā)生塌孔，直接影響工期、成孔質(zhì)量和經(jīng)濟效益。因此，必須進行技術(shù)研究，采取措施解決問題。

關(guān)鍵詞：卵石;鉆孔灌注樁施工;實踐研究;

卵石具有透水性、不均勻性、壓縮特性等性質(zhì)，對于工程安全的影響較為不利。由于可供選擇的地形限制，為了合理利用水能資源，降低投資，西藏地區(qū)采用在卵石上做基礎(chǔ)。

一、鉆孔灌注樁工藝原理及特點

為避免護筒下及周邊卵石的穩(wěn)定，通過鋪設(shè)混凝土及注漿等方法，有效的連接卵石和護筒，填充空隙，固定上層松軟層，硬化深層松散卵石，并對護筒周圍進行加固，防止因振動和機械等重物的壓力引起坍孔。本工藝具有以下特點。（1）注漿固化土體埋設(shè)護筒，避免護筒根部及周邊坍孔。（2）保證鉆機的穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)偏位，減少了糾偏的幾率，從而縮短了成孔時間。（3）在護筒和卵石層之間鋪一層混凝土，起到了很好的連接作用，保證了護筒的穩(wěn)定，解決了護筒下卵石的不穩(wěn)定問題。

二、鉆孔灌注樁施工

1.鉆孔施工工藝流程。旋挖鉆鉆孔工藝流程為：測放樁位一插打或者人工挖埋鋼護筒一泥漿調(diào)制一鉆機就位一鉆孔至設(shè)計標高一驗孔深一下探孔器一換漿清孔（必要的話）一下鋼筋籠一二次清孔一灌注水下混凝土一樁基檢測。

2.鉆孔泥漿、旋挖鉆機采用旋挖鉆頭直接取土，預(yù)拌泥漿護壁。由于不具有自拌泥漿的性能，施工中需及時補充泥漿。本標段橋梁工程基礎(chǔ)旋挖鉆施工時集中設(shè)置泥漿池，泥漿拌制選用優(yōu)質(zhì)紅粘土，經(jīng)試驗室配比確定合理的配合比，對于上層粉質(zhì)粘土較厚的地層選用優(yōu)質(zhì)膨潤土調(diào)制鉆孔泥漿。泥漿通過泥漿管路輸送到達施工地點。在各墩位處圍砌泥漿沉淀池，滿足鉆機在鉆孔作業(yè)過程中泥漿正常循環(huán)的需要。泥漿的要求：泥漿應(yīng)具有良好的固壁性能，泥漿造壁時失水量和含砂量小。在孔壁上形成的泥皮薄且堅韌。泥漿的性能指標：普通枯土相對密度1.10～1.30.粘度16～22Pa.s含砂率≤4%、膠體率≥95%.PH值大于6.5。泥漿的檢測每天不少于一次。每次由值班技術(shù)人員負責檢測并記錄。如有超標應(yīng)及時調(diào)整泥漿性能。

3.主要施工工序。（1）鋼護簡沉設(shè)。鋼護筒直徑耷1.8m，壁厚6=10mm。鋼護筒以人工挖埋法為主，考慮旋挖鉆初期施工孔內(nèi)水頭高度，入土深度1.5—2m，有效地保正護筒在整個鉆孔樁施工過程中的穩(wěn)定性。鋼護筒埋深以能盡可能的將護筒埋設(shè)在較堅硬密實的土層中至少0.5m。護筒頂高出施工地面0.3米。護簡埋設(shè)好后，周邊用土質(zhì)好、易于壓實的粘士回填并壓實。頂面鋪墊砂卵石，鋪設(shè)鉆機軌道。四周挖設(shè)排水溝，并在墩位附近圍砌泥漿沉淀池。護筒埋設(shè)質(zhì)量要求：護筒豎直，且定位準確，護筒中心線與樁中心線重合，平面偏差不大于5cm，傾斜度不大于1%。（2）鉆孔施工。本工程鉆孔施工以一次成孔為主，對準樁位后鉆進，取滿一斗渣土，提出旋轉(zhuǎn)到鉆機的任何一側(cè)倒掉，根據(jù)不同的地層選取適用該地層的鉆具，特別注意的是卵石層一定要先用螺旋鉆頭開孔，輔以簡式鉆頭擴孔及掏渣，且將取出的鉆渣所留的空間用泥漿泵把制好的泥注入孔中填充，保持泥漿的液面高于地下水位2m以上，以加強護壁，防止塌孔。重復(fù)此工藝直至鉆到該樁的設(shè)計標高。鉆孔施工時，開鉆時以低檔慢速鉆進，鉆至孔口以下5m后正常鉆進，保證成孔垂直度。單個橋墩樁間距較小，安排鉆孔順序時，相臨兩孔不能同時進行鉆孔作業(yè)，其中任一孔灌注混凝土完成24小時后其相鄰孔才能開始鉆孔。鉆孔作業(yè)應(yīng)連續(xù)進行。孔內(nèi)水頭始終保持在地下（施工）水位以上2.0m，以加強護壁，防止塌孔。鉆孔過程中如遇到塌孔，偏孔，縮孔，擴孔等故障時，盡快查明原因，采取有效措施果斷處理。正常鉆進時參考地質(zhì)資料掌握土層變化情況，及時選取鉆碴樣品，判斷土層，記入鉆孔記錄表，并與地質(zhì)資料進行核對。根據(jù)核對判定的土層及時調(diào)整鉆機進尺。 終孔時應(yīng)經(jīng)過值班技術(shù)人員及監(jiān)理測量裂嚷標高，所使用測繩必須經(jīng)過校驗。（2）清孔。本工程鉆孔施工中，采用二次清孔工藝。第一次清孔，在鉆進成孔并對孔深孔徑檢查合格后進行。一次清孔重點控制泥漿相對密度及含砂率兩個指標：相對密度1.05一1.2，含砂率<4%。二次清孔待鋼筋籠安裝完成，水下混凝土灌注前進行。二次清孔泥漿指標控制如下：相對密度1.03一1.10、粘度17—20秒、含砂率<2%、膠體率>96%。清孔方法：用泥漿置換清孔。（4）鋼筋籠制做、安裝。鉆孔灌注樁鋼筋籠采用車間分段預(yù)制，現(xiàn)場對接的方式施工。鋼筋籠制安過程中，主要檢查鋼筋籠直徑、主筋間距、鋼筋籠順直度、焊接質(zhì)量。另外應(yīng)注意聲測管的順直度及水密性。（5）灌注水下混凝土。灌注混凝土采用工地的混凝土工廠生產(chǎn)混凝土，應(yīng)嚴格按照試驗室提供配合比進行生產(chǎn)，嚴格控制各種拌合料的計量偏差：水泥不大于1%，砂石料不大于3%，水外加劑不大干1%?；炷恋奶涠萳 8—22cm為宜，并宜有一定的流動度;混凝土的運輸采用攪拌車進行運輸?shù)姆椒?混凝土的澆注采用汽車吊機配合Φ300mm快速卡口垂直提升導(dǎo)管進行。導(dǎo)管使用前進行水密承壓和接頭抗拉實驗并組裝編號，下放導(dǎo)管時小心操作，避免掛碰鋼筋籠。導(dǎo)管安裝長度建立復(fù)核和檢驗制度;鉆孔樁混凝土坎球必須用儲料斗：1.25m鉆孔樁≥2.6m，1.0m鉆孔樁≥1.9m。保證首批混凝土灌注后導(dǎo)管埋深≥1.0m，混凝士灌注前應(yīng)檢查其均勻性和塌落度，不符要求時可二次拌和，如二次拌和不符要求不得使用，混凝土的灌注必須連續(xù)作業(yè)，一氣呵成，避免任何原因的中斷灌注。灌注過程中隨時測量和記錄孔內(nèi)混凝土灌注標高和導(dǎo)管入孔長度，提管時控制和保證導(dǎo)管埋入混凝土面內(nèi)2-6米深度。防止導(dǎo)管提升過猛，管底提離混凝土面或?qū)Ч苈裆钸^淺，造成斷樁夾泥。另一方面也要防止導(dǎo)管埋入過深，造成導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓不出或?qū)Ч懿荒芴嵘瑢?dǎo)致混凝土灌注終止而斷樁·由于本工程鉆孔樁鋼筋籠貫穿整個孔深，為防止鋼筋籠被混凝土頂托上升，在初灌時應(yīng)較深的埋管。放慢灌注速度，當混凝土面升入鋼筋籠4m以上后，應(yīng)減少埋管深度，恢復(fù)正常灌注;在灌注過程中應(yīng)認真填寫灌注記錄;灌注的樁頂標高應(yīng)比設(shè)計值預(yù)加1.10米以保證樁頂混凝土的質(zhì)量;每根樁混凝土試件不少于兩組-為減少以后鑿除樁頭的工作量，可在灌注結(jié)束后，混凝土終凝前，挖除多余的一段樁頭，但應(yīng)保留20-30cm以待隨后修鑿。

三、鉆孔灌注樁施工事故的預(yù)防及處理

1.吸鉆。旋挖鉆在遇到弱風化泥巖時很容易形成吸鉆現(xiàn)象，這樣不但影響鉆孔進尺，同時為了能使鉆渣進入筒式鉆頭內(nèi)，鉆頭會在同一深度連續(xù)旋轉(zhuǎn)很長時間，這樣很容易引起局部塌孔事故的發(fā)生。碰見這種情況時，向孔內(nèi)拋小片石或者卵石，使得在鉆頭旋轉(zhuǎn)的同時卵石與泥巖加以混合，以便于正常鉆進。

2.塌孔。大橋鉆孔施工中由于地質(zhì)復(fù)雜水文多變塌孔事故出現(xiàn)的頻率較高。其中最為嚴重有：16#墩一2孔，因鋼護筒埋置較淺（-Im），且護筒外直接回填砂土，而非不透水的粘土。因護筒底部漏漿嚴重，孔內(nèi)水頭高度嚴重不足，從而孔口坍塌。處理時在孔內(nèi)回填粘土及沙卵石沉淀7天左右繼續(xù)鉆進成孔。

總之，通過理論計算得到的預(yù)設(shè)壓漿參數(shù)往往與實際有較大偏差，因此， 壓漿參數(shù)要根據(jù)實際工程地質(zhì)條件和試驗樁的結(jié)果， 并參考相似工程的經(jīng)驗， 再結(jié)合理論計算 ，才能最終確定。