復(fù)雜地質(zhì)條件下沖孔灌注樁施工技術(shù)

占智林

（福州市瑯岐城市建設(shè)投資發(fā)展有限公司，福建 福州 350000）

1 工程地質(zhì)基本情況

1.1 場地地質(zhì)情況

總圖運(yùn)輸工程（廠前東區(qū)景觀改造）位于福建省福州市羅源灣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，緊鄰104 國道，交通便利。擬建工程場地位于寶鋼德盛不銹鋼有限公司廠前區(qū)，廠外路網(wǎng)發(fā)達(dá)，交通較為便捷。項(xiàng)目由寶鋼德勝不銹鋼有限公司建設(shè)，福建擎宇建設(shè)工程有限公司施工。本工程中包含了新建一座景觀人行天橋（見圖1 衛(wèi)星地貌圖紅框處）。

圖1 場地周邊衛(wèi)星地貌拍攝圖

通過查閱以往衛(wèi)星地圖和走訪調(diào)查，擬建場地原多為魚塘，屬淺海灘涂地貌，后因生產(chǎn)活動改造，原狀地貌已不可見，該區(qū)域現(xiàn)狀為施工區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)。根據(jù)本次勘察結(jié)果，擬建場地內(nèi)分布的主要地層有人工填積層、第四系全新統(tǒng)東山組海積層、第四系全新統(tǒng)長樂組海積層、第四系上更新統(tǒng)龍海組沖洪積層，第四系殘積層，燕山期侵入花崗巖層，各地層特性如圖2 所示。

圖2 地層特性

1.2 地下水

此外，擬建場地內(nèi)地下水分潛水、承壓水和基巖裂隙水三種類型。潛水賦存于人工填土中，大氣降水和周邊生產(chǎn)排水的滲入為其主要補(bǔ)給來源，徑流方向依地勢由高往低徑流，多以潛流的形式排泄入海、溝渠和地表，部分耗于開采、地表蒸發(fā)和葉面蒸騰；潛水水位受季節(jié)及潮汐的影響明顯（最大潮差達(dá)9m，最高潮位9.21m，最低潮位-0.54m），廠區(qū)外圍500m 外有長4km 的防潮堤，不會形成海水倒灌，孔隙潛水水位呈季節(jié)性動態(tài)變化，年水位變化幅度在1.00～2.00m 左右。

1.3 地下不利埋藏物

地下不利埋藏物：擬建場地內(nèi)表層雜填土平均厚度約11.52m，橋梁樁基所在位置鉆孔JG02，如圖3 所示，揭露的層厚為13.4m。其中局部區(qū)域雜填土中花崗巖塊石粒徑大于1m。主要由塊石、中粗砂組成，夾雜少量細(xì)砂等，硬質(zhì)物含量約50%～80%，局部塊石含量達(dá)90%以上，本區(qū)域粒徑一般在20～50cm 之間，局部地段含有大粒徑花崗巖塊石，直徑在1m 以上。該層呈稍密～中密，局部松散狀態(tài)，不均勻，全場分布。

圖3 鉆孔JG02 鉆孔柱狀圖

1.4 地質(zhì)條件對施工影響分析

地下潛水水位受季節(jié)及潮汐的影響明顯，施工場地的地下潛水與外界連通，對成樁前泥漿護(hù)壁影響極大；13.4m 厚度的雜填土，如何在此地層打樁成孔，是本工程沖孔灌注樁施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

2 橋梁樁基施工情況

當(dāng)前我國橋梁樁基施工中可以選擇的樁基類型較多，各種樁基的施工工藝和技術(shù)也都有一定的差異，因此在施工單位組織樁基施工之前，必須全面審核設(shè)計(jì)方案，明確施工技術(shù)的應(yīng)用范圍以及優(yōu)劣勢，從質(zhì)量、適用、經(jīng)濟(jì)多方面考慮，選擇最合適的施工技術(shù)[1]。

橋梁樁基工程涉及到橋梁結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程材料、土力學(xué)等多個學(xué)科的知識，因此施工難度較高，要求施工管理和技術(shù)人員必須能夠掌握先行的知識，具有較高的專業(yè)素養(yǎng)，還需要了解我國現(xiàn)階段出臺的各項(xiàng)規(guī)范和規(guī)程，保證樁基施工質(zhì)量，防止事故的發(fā)生。

3 橋梁樁基施工技術(shù)應(yīng)用前相關(guān)工作

在施工橋梁樁基之前，應(yīng)該先做好準(zhǔn)備工作，避免施工過程中由于準(zhǔn)備不充分而中斷施工，影響工程質(zhì)量和工期。鉆孔灌注樁施工前的準(zhǔn)備工作包括平整場地閉合導(dǎo)線網(wǎng)、準(zhǔn)備泥漿池、檢查機(jī)架位置等[2]。

把導(dǎo)線網(wǎng)閉合，滿足規(guī)范要求的精確度，驗(yàn)收合格之后，將導(dǎo)線點(diǎn)作為樁位點(diǎn)的放樣基準(zhǔn)點(diǎn)。由于樁位點(diǎn)在安裝護(hù)筒之后會被破壞掉，因此還應(yīng)該額外放兩個保護(hù)樁點(diǎn)，用其確認(rèn)護(hù)壁安裝的精確度。挖好泥漿池、沉淀池等區(qū)域，準(zhǔn)備好合格的黏土和膨潤土，配置鉆孔使用的泥漿，泥漿的密度略大于水即可，控制在1.1～1.2 之間[3]。

檢查鉆機(jī)的狀態(tài)，保證鉆機(jī)固定牢固，鉆頭垂直向下，基座穩(wěn)當(dāng)，能夠牢牢地固定在位置上，一般樁基不直接接觸土壤，都會墊上枕木。在鉆孔的過程中，機(jī)架位置不能移動，保證土壤不發(fā)生不均勻沉降。

4 市政工程中橋梁樁基施工技術(shù)的具體應(yīng)用

鉆孔灌注樁分為正循環(huán)鉆孔法和反循環(huán)鉆孔法。這種方法通過使用鉆孔設(shè)備將土體進(jìn)行破壞，而后通過成孔設(shè)備將泥漿運(yùn)送出來，根據(jù)地基的具體條件形成樁孔，驗(yàn)收合格之后即可安裝定型鋼筋籠，澆筑混凝土，完成樁基的施工。這種施工方法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單，樁徑大小可以調(diào)節(jié)，施工成本不高，對地形的要求不高，施工產(chǎn)生的噪聲和振動較小，施工速度快、效果好。由于施工人員無法直觀地看到樁孔內(nèi)部的情況，導(dǎo)致該技術(shù)在使用的過程中容易被各種因素所影響，使得施工質(zhì)量難以保證。因此，想要將該技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，就必須在使用之前掌握施工要點(diǎn)，防止由于技術(shù)問題導(dǎo)致施工質(zhì)量得不到應(yīng)有的控制，使工程的安全、成本等多方面受到威脅[4]。

4.1 鉆孔施工技術(shù)的應(yīng)用

鉆孔是鉆孔灌注樁施工的核心部分，只有鉆孔的質(zhì)量得到保障，鋼筋籠才能順利安裝，混凝土灌注才能夠順利。在鉆孔之前，應(yīng)該先將護(hù)筒埋置到位，防止鉆孔過程中出現(xiàn)孔壁坍塌的現(xiàn)象。在鉆孔施工的時候，應(yīng)該保證鉆機(jī)平穩(wěn)，鉆頭要垂直向下進(jìn)行施工作業(yè)，為了保證鉆孔深度和垂直度，鉆孔過程應(yīng)該使用標(biāo)尺進(jìn)行測量控制。保證周圍土體的穩(wěn)定，防止出現(xiàn)塌方，應(yīng)及時進(jìn)行灌漿，保證泥漿水位穩(wěn)定。鉆孔結(jié)束后要用清水將孔底進(jìn)行完全清理，防止其中帶有殘?jiān)绊戜摻罨\的安裝。

4.2 雜填土地質(zhì)踏孔事故分析處理

彩虹橋（景觀人行天橋）做為總圖運(yùn)輸工程（廠前東區(qū)景觀改造）的一個重要的標(biāo)志性的單項(xiàng)工程，樁基施工采用了鉆孔灌注樁成樁工藝，設(shè)計(jì)樁徑600mm，設(shè)計(jì)樁長40m。工程選用用CZ_6D 樁機(jī)，匹配動力55kW。從勘查報告里的鉆孔柱狀圖里看出，彩虹橋所處位置的地址情況從上到下分別為：雜填土（13.4m）、淤泥（21.7m）、淤泥質(zhì)黏土（5.3m）、含黏性土軟石（5.7m）。其中雜填土主要由塊石、中粗砂組成，夾雜少量細(xì)砂等，硬質(zhì)物含量約50%～80%，局部塊石含量達(dá)90%以上，本區(qū)域粒徑一般在20～50cm 之間，局部地段含有大粒徑花崗巖塊石，直徑在1m 以上，呈稍密、中密，局部松散狀態(tài)，不均勻，全場分布。施工前，對施工過程做了技術(shù)分析，雜填土的復(fù)雜地質(zhì)情況加大了樁基成孔的難度，成孔時需要采取以下措施：（1）重錘低拍，放慢成孔速度，速度不得超過2m/h；（2）制備好泥漿，泥漿密度控制在1.3～1.4g/cm3、黏度為20～30s、含砂率不大于6%；（3）成孔后立即開展后續(xù)工作，減少孔洞放置時間。

盡管已經(jīng)制定好了施工方案，并嚴(yán)格按方案施工，但是塌孔事故仍然發(fā)生了。在4#樁的成孔過程中，當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)到-10m 左右的位置時（雜填土層），發(fā)生了塌孔。項(xiàng)目部立即停止了施工，開始重新制定成孔方案。首先，分析了造成塌孔的原因：（1）雜填土層地址較為復(fù)雜；（2）鉆進(jìn)速度過快；（3）泥漿護(hù)壁性能不滿足要求、（4）鋼護(hù)筒埋置深度不夠。其次，排除了后三個原因，因?yàn)樵谑┕み^程中，后三個原因都已經(jīng)安裝事先制定好的施工方案中予以規(guī)避。最后，項(xiàng)目部針對雜填土的特性，分析了塌孔的原因是因?yàn)槭┕龅貎?nèi)的雜填土是由建筑垃圾、工業(yè)廢物堆填而成，存在結(jié)構(gòu)松散、密實(shí)度低的缺陷，因此雜填土往往具有浸水濕陷性。成孔過程中，泥漿滲透到孔洞的縫隙中，未能在孔內(nèi)形成有效的護(hù)壁，同時泥漿的流動性帶動了雜填土的沉陷從而引發(fā)了塌孔。

針對塌孔的原因，項(xiàng)目部調(diào)整施工方案。為了穩(wěn)定孔內(nèi)地質(zhì)情況，項(xiàng)目部決定在塌孔的孔內(nèi)澆灌C20 混凝土。讓混凝土充滿整個孔洞內(nèi)，使得孔洞內(nèi)及周邊一定范圍內(nèi)的雜填土形成一個相對穩(wěn)定的整體，待混凝土終凝后，重新開始沖孔鉆進(jìn)，最終完成彩虹橋4#樁的施工。

4.3 鉆孔垂直度控制

在雜填土層施工時，由于土層結(jié)構(gòu)不均勻，有時鉆壓過高使鉆頭受力不均，造成鉆進(jìn)方向的偏移。故在施工時要放慢鉆進(jìn)速度，低速低鉆壓鉆進(jìn)，一旦發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜，應(yīng)及時回填黏土，沖平后再低速低鉆壓鉆進(jìn)，必要時在鉆桿上加設(shè)扶正器。

4.4 鋼筋籠的加工技術(shù)

加工鋼筋籠之前首先要對鋼筋和焊條的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)校對，確認(rèn)鋼筋無誤后即可開始進(jìn)行綁扎。綁扎應(yīng)該嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)規(guī)范來完成，鋼筋和鋼筋籠的直徑一定要在綁扎的時候控制好，對主筋外部的箍筋應(yīng)該進(jìn)行加緊處理，降低吊裝鋼筋籠放入孔洞的難度。

鋼筋籠在安裝之前，需要由施工單位監(jiān)理進(jìn)行樁孔驗(yàn)收，確保樁孔的深度、直徑和垂直度等都滿足要求之后方可終孔。鋼筋籠安裝之前，還應(yīng)該對孔內(nèi)基本情況再次進(jìn)行檢查，在吊運(yùn)鋼筋籠的時候一定要注意保證鋼筋籠能夠垂直向下，并能夠?qū)?zhǔn)樁孔，盡可能不要出現(xiàn)碰撞孔壁的現(xiàn)象，放置鋼筋籠的時候要注意測量標(biāo)高，降低鋼筋籠下沉或者在灌注混凝土后出現(xiàn)上浮的情況[5]。

4.5 聲測管施工技術(shù)

鋼筋籠的內(nèi)部應(yīng)該安裝聲測管，這能夠?qū)崿F(xiàn)對施工質(zhì)量的及時檢測，從而保證樁基工程的質(zhì)量。安裝聲測管的時候應(yīng)該采用直螺紋連接或者密封膠連接，避免使用直接對焊的方式，這是由于焊接的過程中會產(chǎn)生焊渣，非常容易導(dǎo)致檢測管的導(dǎo)管被焊渣堵塞，使其無法發(fā)揮應(yīng)有的作用。

5 結(jié)束語

橋梁樁基是承載橋梁的重要結(jié)構(gòu)，在施工前制定合理科學(xué)的技術(shù)方案，嚴(yán)格按照方案進(jìn)行施工，只有這樣才能讓橋梁樁基的承載能力和質(zhì)量得到保障，讓其發(fā)揮出應(yīng)有的作用，為橋梁工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供條件。