深淤泥地區(qū)樁基施工技術(shù)應(yīng)用

張 平，李志勇，楊勝文，王 磊

（1.中國一冶集團(tuán)有限公司 湖北分公司，湖北 武漢 430080；2.武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院，湖北 武漢 430063）

0 引言

在樁基施工中，鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式，對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性好，施工工藝發(fā)展已經(jīng)趨于成熟、承載能力高。針對(duì)深淤泥地區(qū)復(fù)雜工程情況，鉆孔過程中經(jīng)過軟弱淤泥土層時(shí)，可能發(fā)生塌孔、縮頸等現(xiàn)象對(duì)樁身質(zhì)量造成影響，為了減少這些危害的發(fā)生，通常采用長護(hù)筒法施工。

國內(nèi)有深淤泥地區(qū)鉆孔灌注樁施工實(shí)踐項(xiàng)目的豐富經(jīng)驗(yàn)。劉曉平[1]就沖孔灌注樁施工要點(diǎn)做了分析，描述了灌注樁的優(yōu)點(diǎn)以及施工中可能碰到的問題，對(duì)灌注混凝土?xí)r的常見故障給出了解決辦法；曹生輝等[2-3]對(duì)深厚淤泥地質(zhì)下對(duì)樁基施工不利因素進(jìn)行了分析并給出通用性的解決辦法；張小波等[4]針對(duì)連云港地區(qū)厚淤泥地區(qū)的樁基工程進(jìn)行了分析總結(jié)，重點(diǎn)對(duì)泥漿質(zhì)量控制以及泥漿池處理進(jìn)行了探討；王敏帥[5]結(jié)合深圳至茂名鐵路江門站房工程，分析了深厚淤泥地質(zhì)條件下樁基施工時(shí)出現(xiàn)的局部擴(kuò)徑等質(zhì)量通??；劉干朗[6]針對(duì)地下水位較高深淤泥地區(qū)鉆孔灌注樁成孔工藝對(duì)常見梅花孔施工難題做了分析，并就鋼護(hù)筒下沉?xí)r垂直度以及水下混凝土澆注等問題介紹了施工工藝；施群凱等[7]研究了一種新型的沖孔灌注樁清孔方法，對(duì)成孔垂直度以及孔徑控制技術(shù)作了改進(jìn)，同時(shí)對(duì)樁基自平衡檢測(cè)技術(shù)做了介紹。

1 項(xiàng)目背景和深淤泥施工存在的問題

1.1 項(xiàng)目背景

樊口公園大橋起于樊口閘，主橋基礎(chǔ)工程主要為7號(hào)、8號(hào)、13號(hào)、14號(hào)橋墩，全橋地貌為河流堆積地貌特征，屬長江沖積平原河谷地段。橋址底地層巖性自上往下依次是：第四系人工填土、全新統(tǒng)沖積、更新統(tǒng)殘積等覆蓋層，下伏基巖為二疊系下統(tǒng)棲霞組生物碎屑灰?guī)r夾炭質(zhì)頁巖、石炭系中統(tǒng)黃龍群白云質(zhì)灰?guī)r夾角礫灰?guī)r。7—8號(hào)、13—14號(hào)主橋墩下存在厚淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，為了防止鉆孔灌注樁施工過程中出現(xiàn)塌孔，因而采用埋設(shè)鋼護(hù)筒穿過淤泥質(zhì)層的方法進(jìn)行鉆孔作業(yè)，然而在施工作業(yè)中容易出現(xiàn)系列問題。

1.2 混凝土超方嚴(yán)重

淤泥軟土強(qiáng)度低、含水量高、滲透性低、壓縮性高、靈敏度高，因此對(duì)施工工藝要求高。本工程中，樁長普遍超過40 m，澆注混凝土?xí)r，由于泵送壓力以及自重下落加速度等原因，混凝土比重高于淤泥質(zhì)土，因此施工過程中，部分混凝土被擠入淤泥，導(dǎo)致混凝土充盈系數(shù)過大，混凝土方量超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而增加工程成本。

1.3 鉆進(jìn)過程難以控制

鉆孔灌注樁鉆孔過程中，本工程中采用APE400振動(dòng)錘向下打入鋼護(hù)筒，這種振動(dòng)作用傳遞到淤泥軟土，由于工程性質(zhì)較差，淤泥軟土發(fā)生流動(dòng)，從而導(dǎo)致樁機(jī)所處位置不均勻沉降，造成成孔位置與測(cè)量放線位置發(fā)生偏差，樁身孔位傾斜，樁身垂直度受到影響。由于淤泥高流動(dòng)性，有可能將附近的石塊等障礙物移動(dòng)到成孔位置，影響鉆機(jī)鉆進(jìn)，延緩施工進(jìn)度。

1.4 鋼筋籠上浮

混凝土澆注過程中，初期鋼筋籠底部導(dǎo)管埋深深度達(dá)不到一定深度，若混凝土澆注速率過高，下落過程中混凝土從導(dǎo)管底口以較大的速度沖出，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的反沖力，若該反作用力高于鋼筋籠自重，表現(xiàn)為引起鋼筋籠上浮行為；另外，若混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象，時(shí)間稍長混凝土流動(dòng)性降低，可能達(dá)到初凝狀態(tài)，鋼筋籠同混凝土接觸面緊密結(jié)合，混凝土在導(dǎo)管翻出后將以一定的速度向上頂升，這也會(huì)使得鋼筋籠產(chǎn)生上浮現(xiàn)象。

2 應(yīng)對(duì)施工問題的解決辦法

選擇鉆孔灌注樁施工方案，施工工藝流程：樁基鉆孔測(cè)量定位→下沉第一節(jié)鋼護(hù)筒→制備泥漿→鉆機(jī)就位、鉆進(jìn)→鋼護(hù)筒焊接→下沉下一節(jié)鋼護(hù)筒→穿過淤泥質(zhì)土層→鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高→清孔→吊放鋼筋籠→吊裝導(dǎo)管→二次清孔→混凝土灌注。

該項(xiàng)工程實(shí)際施工過程中，深淤泥地質(zhì)條件對(duì)鉆孔灌注樁施工進(jìn)度以及質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生極大影響，如何避免深厚淤泥條件帶來的問題，提高樁基施工效率以及成樁質(zhì)量，需要從以下幾方面進(jìn)行控制。

2.1 鉆機(jī)類型選擇以及平臺(tái)搭建

在深淤泥不良地質(zhì)條件下，鉆孔灌注樁施工時(shí)對(duì)鉆機(jī)性能要求是嚴(yán)格的，施工中13、14#主橋墩下成孔灌注樁采用反循環(huán)汽車鉆機(jī)鉆進(jìn)，7、8#主橋墩以及引橋、交界墩下采用沖擊鉆機(jī)鉆進(jìn)。

開鉆時(shí)以低檔慢速鉆進(jìn)，以保證孔位不產(chǎn)生偏差。鉆孔時(shí)要根據(jù)地質(zhì)情況和鉆進(jìn)進(jìn)尺情況采用低、中、高速鉆進(jìn),但在鉆頭出鋼護(hù)筒底口時(shí)，當(dāng)鉆進(jìn)至接近鋼護(hù)筒底口位置1～2 m左右時(shí)，須采用低鉆壓、低轉(zhuǎn)數(shù)鉆進(jìn)，并控制進(jìn)尺，以確保護(hù)筒底口部位地層的穩(wěn)定；當(dāng)鉆頭鉆出護(hù)筒底口2～3 m后，再恢復(fù)正常鉆進(jìn)狀態(tài)。

2.2 施工場(chǎng)地規(guī)劃

針對(duì)深厚淤泥軟土層地質(zhì)的施工，施工人員必須做好施工場(chǎng)地平面布置工作，優(yōu)化空間利用率。在施工開始前，施工人員對(duì)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置、樁機(jī)行進(jìn)路線及施工順序要進(jìn)行合理規(guī)劃；對(duì)泥漿池位置的安排、樁基施工階段臨時(shí)道路的設(shè)置以及施工工序必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，同時(shí)考慮樁基施工中的難易程度以及相互作用合理規(guī)劃。

2.3 垂直度控制

鋼護(hù)筒垂直度控制對(duì)成樁質(zhì)量影響是直接的，一方面鋼護(hù)筒前期加工時(shí)尺寸精確度必須符合設(shè)計(jì)要求，鋼護(hù)筒接頭采用開坡口熔透焊接，并焊接補(bǔ)強(qiáng)板，護(hù)筒水平接縫所成平面與護(hù)筒豎向垂直，使整個(gè)鋼護(hù)筒的垂直度符合要求，振動(dòng)錘與護(hù)筒頂面焊接牢固無松動(dòng)；另一方面要嚴(yán)格確保鋼護(hù)筒沉管時(shí)垂直度。

2.4 泥漿制備

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)勘查資料選擇適宜的泥漿比重，素填土和中風(fēng)化巖層為 1.3～1.5，淤泥質(zhì)土和強(qiáng)風(fēng)化巖層為1.4～1.6，中砂、粉質(zhì)黏土和殘積砂質(zhì)黏性土為1.2～1.5，當(dāng)鉆進(jìn)至淤泥質(zhì)土層時(shí)，應(yīng)在原位孔內(nèi)投入適量膨潤土，使得孔壁上能夠形成一定厚度的泥皮，保證孔壁的穩(wěn)定與安全。

制作泥漿的黏土，優(yōu)先選用塑性指數(shù)大于25，小于0.005 mm的黏粒含量大于50% 的黏土制漿；略差的黏土可摻入30%的塑性指數(shù)大于25的黏土。一般而言，制作泥漿的黏土制備數(shù)量為 1.5倍樁體積的新鮮泥漿。

2.5 混凝土灌注過程控制

本工程采用垂直提升導(dǎo)管法施工，導(dǎo)管應(yīng)用施工前應(yīng)預(yù)先做水密性試驗(yàn)以及抗拉試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足要求方可使用。在灌注過程中，配備攪拌車6～8臺(tái)，確?；炷梁鸵仔苑弦?。

混凝土澆注時(shí)應(yīng)一次性完成，保持整體性，中途不能停止灌注，最終保證整樁在混凝土初凝前完成混凝土灌注工序，同時(shí)注意觀察管內(nèi)混凝土下降和樁孔內(nèi)泥漿升降情況。灌注混凝土過程中，下放好的鋼筋籠可能出現(xiàn)上浮，應(yīng)事先將鋼筋籠以及鋼護(hù)筒連接牢固，形成整體，灌注作業(yè)時(shí)當(dāng)混凝土頂面超過鋼筋籠底面2～3 m時(shí)，適時(shí)提升導(dǎo)管并控制埋入深度。

3 結(jié)語

樊口公園大橋主橋墩下存在淤泥軟弱土層，對(duì)鉆孔灌注樁的施工要求較高，采用局部鋼護(hù)筒跟進(jìn)法分節(jié)下沉，插打沉管過程中嚴(yán)格控制樁身垂直度，根據(jù)地層性質(zhì)選擇合適鉆機(jī)并且對(duì)施工平臺(tái)加固減小機(jī)具作業(yè)時(shí)對(duì)淤泥軟弱土層的擾動(dòng)作用；針對(duì)淤泥質(zhì)土容易塌孔的特性，調(diào)整泥漿比重保證孔壁穩(wěn)定性，采取機(jī)械凈化法提高泥漿的重復(fù)使用率。工程實(shí)踐證明這些措施有效避免了塌孔、縮頸等工程質(zhì)量問題，成樁質(zhì)量良好。