某道路工程素混凝土樁軟基處理施工技術(shù)研究

孫杜子

（浙江星球交通工程有限公司，浙江 杭州310015）

1 工程概況

該項(xiàng)目為國(guó)道改建工程，位于浙江省杭州市郊區(qū)，設(shè)計(jì)采用《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）中的一級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并兼顧城市道路功能，設(shè)計(jì)速度為80km/h，設(shè)計(jì)道路寬度為49.5m。該工程K0+562—K0+626 軟基處理路段采用的素混凝土樁處理方式，共941 根素混凝土樁，間隔2.4m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)20m，全長(zhǎng)18820m，素混凝土灌注樁的樁體強(qiáng)度為C20，樁身直徑50cm，在平面上呈正方形，樁蓋為150cm 見(jiàn)方的混凝土板樁。

2 用素混凝土樁處理的利弊分析

K0+562—K0+626 路段原為老河道，根據(jù)地勘顯示該路段軟土地基深度達(dá)20m。適用于該地區(qū)的常規(guī)軟土地基處理方式一般有換填、水泥攪拌樁、塑料排水板、預(yù)應(yīng)力管樁等?；谠撀范屋^一般的軟土地基在地貌（池塘）和深度（達(dá)20m）上的不同采用常規(guī)處理方式難以處理到位，而采用素混凝土樁能很好地解決這些特殊情況。這種從樁基演變而來(lái)的處理方式對(duì)于深層軟基可以很好地處理到位，且素混凝土樁在混凝土標(biāo)號(hào)上選用的是C20 素混凝土，樁身也無(wú)需配筋，降低了工程成本[1]。

3 施工方案

3.1 場(chǎng)地準(zhǔn)備

由于該路段處于河道，地基軟土液塑性高，樁基施工機(jī)械無(wú)法直接在現(xiàn)狀地基上施工。基于這種特殊情況，該項(xiàng)目在清除表面淤泥后采用了地基固化設(shè)備先行對(duì)地基3～5m 范圍內(nèi)的軟土進(jìn)行固化處理，形成表面硬殼層，有效地解決了施工機(jī)械在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性問(wèn)題。

3.2 施工測(cè)量放樣

該項(xiàng)目按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行了全樁位布置，共計(jì)941 根素混凝土灌注樁，間隔2.4m，確認(rèn)無(wú)誤后立即進(jìn)行具體的施工放樣。選取靠近橋位的引線點(diǎn)，利用全站儀對(duì)樁位進(jìn)行初步放樣，以確定其定位。在前期放樣的基礎(chǔ)上，確定施工平臺(tái)的架設(shè)、施工順序、泥漿池及廢漿池的布置及排泄。對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行詳細(xì)記錄與分析。在護(hù)筒安裝完畢后，進(jìn)行二次放樣，觀察護(hù)筒的偏移，并按二次放樣的樁位進(jìn)行調(diào)整，并向監(jiān)理工程師報(bào)告。

3.3 素混凝土灌注樁樁位測(cè)放和報(bào)驗(yàn)

樁位確定后，采用木樁、鋼釘和混凝土作為護(hù)樁，并在施工期間加強(qiáng)防護(hù)。在樁位測(cè)量、護(hù)樁完成后，應(yīng)及時(shí)向監(jiān)理工程師報(bào)告，通過(guò)驗(yàn)收后，方可進(jìn)行下一步的護(hù)管埋設(shè)。

3.4 護(hù)筒埋設(shè)

由監(jiān)理工程師對(duì)素混凝土灌注樁的樁位進(jìn)行檢驗(yàn)，然后進(jìn)行護(hù)筒的埋入。采用鋼管護(hù)筒，其壁厚4mm，直徑60cm，長(zhǎng)1.0m。

鋼護(hù)筒采用挖埋方式，開(kāi)挖時(shí)，鋼護(hù)筒必須基本呈環(huán)形；在埋入鋼護(hù)筒時(shí)，必須嚴(yán)格按照樁位護(hù)樁的要求對(duì)中、對(duì)平，其平面誤差不得超過(guò)100mm。

3.5 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位對(duì)中和鉆桿的垂直度要嚴(yán)格控制；在鉆機(jī)對(duì)中后，要保證鉆頭中心、護(hù)筒中心、樁位中心基本上是一體的。為了保證成樁樁位的偏移達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，鉆頭的中心偏移不能超過(guò)10mm；在平整后，用水平尺或垂線測(cè)量主鉆桿的垂直度不得大于1%；在安裝完畢后必須對(duì)其進(jìn)行緊固，確保安裝方法牢固可靠，避免因機(jī)體振動(dòng)而導(dǎo)致的實(shí)際偏移。

3.6 成孔施工

在鉆機(jī)安裝完畢后，應(yīng)向監(jiān)理工程師申報(bào)，申請(qǐng)檢驗(yàn)，經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格并同意后進(jìn)行鉆孔。在樁基工程中，采用XY-4-3A 鉆機(jī)、單環(huán)三葉型鉆頭、現(xiàn)場(chǎng)取黏土等，在泥漿質(zhì)量為1.10～1.30 的情況下進(jìn)行鉆孔。在開(kāi)鉆之前，依據(jù)設(shè)計(jì)鉆孔深度標(biāo)定所需階段數(shù)量標(biāo)定孔深，以作孔深定位標(biāo)志。在開(kāi)鉆的早期，鉆機(jī)要緩慢地鉆孔，直至所有的引導(dǎo)部分和鉆頭都鉆進(jìn)入地層，才能進(jìn)行正常的鉆孔作業(yè)。在整個(gè)成孔期間，要定期派專人對(duì)泥漿性能進(jìn)行檢查、測(cè)試，并按不同的地層對(duì)泥漿各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

第一，普通地層的泥漿比重為1.05～1.20，黏度為16～22，含砂量為4%～8%。

第二，在易崩層中，泥漿的比重為1.20～1.45，黏度為19～28，含砂量為4%～8%。

第三，在具體的鉆孔過(guò)程中，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件及不確定因素進(jìn)行泥漿指標(biāo)的控制。為此，在鉆孔的過(guò)程中，要準(zhǔn)備足夠的黃黏土、陶土、膨潤(rùn)土等合適的制漿材料。

此外，該項(xiàng)目還專門安排人員對(duì)泥漿循環(huán)系統(tǒng)的沉積物進(jìn)行及時(shí)清理，并將在泥漿循環(huán)期間產(chǎn)生的廢漿統(tǒng)一運(yùn)送到廢漿池進(jìn)行集中處置。同時(shí)，在鉆孔作業(yè)過(guò)程中，要依據(jù)地層變化進(jìn)行鉆孔/停鉆記錄，經(jīng)常對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行觀察、檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決[2]。

3.7 清孔、拆鉆

在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，及時(shí)會(huì)同監(jiān)理工程師到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)孔深進(jìn)行首次檢測(cè)和確認(rèn)。該項(xiàng)目采用換漿法對(duì)素混凝土灌注樁清孔，其工藝步驟如下：

第一，鉆機(jī)在終孔后捎提鉆錐離孔底10～20cm 進(jìn)行低速旋轉(zhuǎn)，保證泥漿正常循環(huán)，用孔外比重、含砂量較低的泥漿逐步置換孔內(nèi)泥漿，直至孔內(nèi)泥漿比重降到1.03～1.10，含砂量降到2% 以下，黏度為17～20s以內(nèi)即為清孔結(jié)束。

第二，在清孔時(shí)嚴(yán)禁用清水直接注入孔內(nèi)以達(dá)到迅速降低孔內(nèi)泥漿指標(biāo)的方法進(jìn)行清孔；并注意維持孔內(nèi)的水頭壓力，避免塌孔。

第三，在清孔完畢后，立即向監(jiān)理工程師報(bào)告鉆孔深度及鉆孔液指標(biāo)，并提出拆除鉆桿、鉆頭的要求。

第四，在拆除鉆孔時(shí)，要避免泥土、雜物、工具等掉落到鉆孔中。在拆除或提起管道后，向監(jiān)理工程師報(bào)告孔徑、孔深；孔深由測(cè)繩和測(cè)重器直接測(cè)得。

3.8 導(dǎo)管安裝

按《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG 3363—2019)要求，導(dǎo)管的內(nèi)徑應(yīng)在200～350mm 之間，該工程所選擇的導(dǎo)管內(nèi)徑為250mm。在進(jìn)行導(dǎo)管安裝之前，先進(jìn)行試拼，然后進(jìn)行水密性和連接部位的抗拉性能測(cè)試，水密性測(cè)試的水壓不得低于井下水深1.3倍。在安裝導(dǎo)管之前，要仔細(xì)地計(jì)算孔深，計(jì)算時(shí)導(dǎo)管的底部懸置高度應(yīng)為40cm，并按序號(hào)依次進(jìn)行，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。管道的安裝要有專門的技術(shù)人員全程進(jìn)行旁站控制，確保密封環(huán)的狀態(tài)和螺釘?shù)木o固[3]。

3.9 混凝土灌注

在混凝土澆筑之前，應(yīng)再次向監(jiān)理工程師報(bào)告鉆孔深度和泥漿指標(biāo)。此次鉆孔深度與鉆孔之前的鉆孔深度之差為孔底沉淀，若大于200mm，則應(yīng)進(jìn)行二次清孔；二次清孔直至沉淀層厚度和泥漿各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，才可通過(guò)。素混凝土灌注樁由運(yùn)輸機(jī)搬運(yùn)，由料斗和導(dǎo)管進(jìn)行第一次混凝土灌注，并在確定了第一道灌注后，才能進(jìn)行澆筑?；炷翝仓陂g，質(zhì)量檢驗(yàn)人員對(duì)混凝土的坍落度（18±3cm）、混凝土和易性進(jìn)行嚴(yán)格控制，現(xiàn)場(chǎng)取樣制作不少于3 組混凝土試塊。混凝土灌漿過(guò)程中，其一，在第一次灌注后導(dǎo)管埋入深度不小于1m，混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得無(wú)故中斷，如因機(jī)械或其他原因?qū)е禄炷凉嘧⒅袛?，?yīng)集中人力物力迅速恢復(fù)。其二，在混凝土澆筑過(guò)程中，混凝土的導(dǎo)管應(yīng)與孔深一致，混凝土持續(xù)注入，孔內(nèi)混凝土持續(xù)升高，混凝土表面的標(biāo)高應(yīng)時(shí)刻進(jìn)行檢測(cè)，保證導(dǎo)管從開(kāi)始到結(jié)束埋管的深度為2.0～6.0m，避免因埋深而發(fā)生堵管、埋管事故，埋得太淺會(huì)使管道中的殘余壓力降低。每次拆卸導(dǎo)管時(shí)，要確保一次拆管時(shí)間在10 分鐘內(nèi)。其三，在混凝土灌注后期，為了保證混凝土具有足夠的沖擊力、充分的致密性，混凝土在灌過(guò)程中必須提高料斗的高度[4]。

4 工程項(xiàng)目施工節(jié)點(diǎn)及質(zhì)量通病防范措施

4.1 施工節(jié)點(diǎn)

在該項(xiàng)目施工中，應(yīng)保證混凝土的良好配比、混凝土的坍落度在180±30mm 以上，長(zhǎng)期停機(jī)后不能再次使用。在提升導(dǎo)管時(shí)，必須仔細(xì)測(cè)量混凝土中的充填深度和拔出的管道長(zhǎng)度；在沒(méi)有計(jì)算和測(cè)量的情況下，不得擅自提升導(dǎo)管。當(dāng)混凝土堵塞管道時(shí)，可以用插管來(lái)疏通管道內(nèi)混凝土（不能從混凝土表面拔出）。在鉆孔時(shí)，應(yīng)保持穩(wěn)定水平，不晃動(dòng)、不移位[5]。

4.2 質(zhì)量通病預(yù)防措施

4.2.1 塌孔現(xiàn)象預(yù)防及處理

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范施工，孔口不得超負(fù)荷，并在孔中維持一定的水位。下挖土機(jī)撈出孔底塌方，護(hù)筒下沉作業(yè)要及時(shí)穩(wěn)定，如鉆孔完畢要及時(shí)進(jìn)行灌漿，若是正在成孔；則要移機(jī)待處理，先打另外孔，在這個(gè)空中灌水或填土（看塌孔深度）[6]。

4.2.2 斜孔現(xiàn)象預(yù)防及處理

進(jìn)行鉆孔作業(yè)前應(yīng)確保鉆具的安裝位置精準(zhǔn)；在鉆孔過(guò)程中一旦出現(xiàn)空、斜立即停止鉆孔，及時(shí)回填或者處理后待重新啟動(dòng)。

4.2.3 孔徑小于設(shè)計(jì)直徑或縮徑預(yù)防措施

在開(kāi)鑿之前，要對(duì)鉆頭的直徑進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，并控制鉆孔的速度，制造出與實(shí)際情況相適應(yīng)、性能良好的鉆孔液。在地質(zhì)條件不佳的情況下，根據(jù)水下混凝土的灌漿和材質(zhì)的要求進(jìn)行施工，并留意孔口的返水情況。提導(dǎo)管下蹲及時(shí)下插，不行則提導(dǎo)管，進(jìn)行二次首灌。

4.3 質(zhì)量保證措施

4.3.1 工程技術(shù)管理措施

在素混凝土灌注樁的施工中，設(shè)置若干施工管理人員，其管理職責(zé)如下：

（1）項(xiàng)目經(jīng)理：負(fù)責(zé)對(duì)素混凝土灌注樁的施工進(jìn)行全面的管理和實(shí)施。

（2）工程總工程師：負(fù)責(zé)對(duì)樁基礎(chǔ)工程圖紙的審核并組織實(shí)施方案；日常對(duì)技術(shù)工人進(jìn)行技術(shù)監(jiān)督，并能認(rèn)真完成上級(jí)布置的其他工作。

（3）測(cè)量主管：仔細(xì)核對(duì)圖紙、樁基坐標(biāo)，定期檢查控制點(diǎn)的狀態(tài)和穩(wěn)定性，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)報(bào)告，要有較強(qiáng)的責(zé)任心；以“不出一次差錯(cuò)”為項(xiàng)目的終極目標(biāo)；嚴(yán)格落實(shí)“三檢”，即班組自檢、項(xiàng)目部復(fù)檢、監(jiān)理組復(fù)檢，并在鉆機(jī)就位后再次進(jìn)行復(fù)檢。

（4）路基施工人員：負(fù)責(zé)對(duì)每日施工的施工質(zhì)量進(jìn)行全面的檢查；向監(jiān)理工程師提供各種工藝的報(bào)批，并根據(jù)需要提供各項(xiàng)報(bào)檢材料和工程數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)掌握項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，及時(shí)將項(xiàng)目進(jìn)度和問(wèn)題反饋給項(xiàng)目總工程師和路基負(fù)責(zé)人；認(rèn)真做好工程驗(yàn)收和工程臺(tái)賬；及時(shí)向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告。

4.3.2 作業(yè)班組管理措施

（1）鉆機(jī)班：嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范和作業(yè)規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行打孔，鉆孔作業(yè)時(shí)當(dāng)班的工人不能隨便走動(dòng)，每個(gè)作業(yè)班都要仔細(xì)填寫每一孔的鉆孔記錄，并按照規(guī)定進(jìn)行清理；及時(shí)協(xié)助勘測(cè)組完成每次放樣、復(fù)測(cè)和維護(hù)，并對(duì)成孔期間出現(xiàn)的問(wèn)題和意外情況進(jìn)行報(bào)告，并向技術(shù)人員報(bào)告工程進(jìn)度，嚴(yán)格遵守技術(shù)人員及上級(jí)的各項(xiàng)指示；遵照工地技師和施工負(fù)責(zé)人的工作安排；負(fù)責(zé)公司主管安排的其他工作。

（2）鋼筋班：對(duì)進(jìn)入工地的鋼筋及預(yù)制的鋼筋進(jìn)行架空、覆蓋等防護(hù)工作，防止銹蝕、污染；嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)圖和技術(shù)規(guī)范，嚴(yán)格執(zhí)行上級(jí)布置的其他工作，不能無(wú)緣無(wú)故地拖拉、干擾。

（3）混凝土澆筑班：對(duì)各種混凝土澆筑機(jī)械進(jìn)行檢查、保養(yǎng)和維修，混凝土澆筑前必須有專人到崗，應(yīng)遵守施工人員的指導(dǎo)和規(guī)范；混凝土澆筑完畢后，應(yīng)對(duì)有關(guān)機(jī)械進(jìn)行清洗保養(yǎng)；合理安排吊車、混凝土車等機(jī)械設(shè)備的配置和應(yīng)用；負(fù)責(zé)各類原料進(jìn)貨的品質(zhì)變動(dòng)，如有問(wèn)題，應(yīng)向上級(jí)報(bào)告；負(fù)責(zé)公司主管安排的其他工作。

5 結(jié)語(yǔ)

該道路工程素混凝土樁軟基處理施工從以往積累的施工經(jīng)驗(yàn)中，嚴(yán)格對(duì)工程項(xiàng)目開(kāi)展各項(xiàng)施工流程及細(xì)則的技術(shù)實(shí)施。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)工藝參數(shù)的測(cè)試及各工序的精準(zhǔn)施工后，各項(xiàng)施工標(biāo)準(zhǔn)可以滿足規(guī)范要求。在實(shí)際施工過(guò)程中，工程項(xiàng)目部還對(duì)部分施工工藝進(jìn)行有效優(yōu)化，對(duì)工程崗的人員配置、機(jī)械投入進(jìn)行更加科學(xué)的組合調(diào)整，從而有效保證了工程質(zhì)量，滿足了工程的工期計(jì)劃，取得了相對(duì)理想的施工管理目標(biāo)和綜合效益。