提高鉆孔灌注樁在砂層地質(zhì)中的成孔效率

成蘭青

摘? 要：根據(jù)G527與臨蒼公路義烏佛堂聯(lián)絡(luò)線工程施工第1標(biāo)段地質(zhì)勘察報告、工程的工期及施工重難點(diǎn)的要求，結(jié)合各項(xiàng)可影響因素決定采用旋挖鉆機(jī)為鉆孔灌注樁鉆孔機(jī)械，本文就鉆孔灌注樁在施工砂層地質(zhì)成孔效率的問題及工法改進(jìn)進(jìn)行了綜合論述，從而提高鉆孔灌注樁在砂層成孔的效率，保證施工過程的質(zhì)量以及施工進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁;旋挖鉆機(jī);砂層;成孔效率

一、工程概況

本項(xiàng)目路線起始于現(xiàn)有朝陽路與G527（佛堂大道）交叉口，設(shè)過江隧道1座（1488m），敞開段長384m，暗埋段長1104m，均采用明挖順作法施工。由于砂層無承壓力，所以隧道在砂層地質(zhì)較厚區(qū)域設(shè)置鉆孔灌注樁進(jìn)行基坑圍護(hù)，防止基坑坍塌，樁長以其嵌入中風(fēng)化巖3-4m為準(zhǔn)。

二、地質(zhì)狀況

工程地質(zhì)層組的劃分及其層序編號根據(jù)土層的物理、力學(xué)性質(zhì)以及土層的時代和 成因，按照浙江省平原區(qū)第四紀(jì)地層層序綜合確定。各工程地質(zhì)層特征按從上到下的 順序評述如下：

1.①1層：雜填土（Q4me）

雜色，稍濕，松散～稍密，局部中密。主要由碎石、塊石、粘性土組成，含建筑 垃圾及礫砂等，硬物含量30～70%不等。分布于沿線道路，厚度約0.10～6.50m。

2.①2層：填筑土（Q4me）

雜色，稍濕，稍密為主，局部中密。主要由碎石、塊石、粘性土組成，含少量建筑垃圾及礫砂等，碎塊石最大粒徑可達(dá)50cm，硬物含量40～70%不等，表層為約0.2米厚的混凝土或?yàn)r青路面。分布于沿線道路，厚度約0.90～5.00m。

3.②1層：粉質(zhì)粘土（Q4a1+p1）

灰黃色，可塑-硬塑。切面較光滑，韌性及干強(qiáng)度中等，無搖震反應(yīng)，含少量鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)及結(jié)核。分布于沖積平原，頂板埋深0.90～5.00m，厚度約0.50～3.20mo

4.②2層：細(xì)砂（Q4a1+p1）

褐灰、黃黃色，濕，松散-稍密。主要由礫石及砂粒組成，含少量粘性土。分布于線路沖積平原路段，頂板埋深0.50～5. 80m，厚度約0.40～4.00m。

5.②3層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q4f）

黃灰色、灰色，飽和，流塑，局部含有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)。局部分布，頂板埋深3. 70～6.50m，厚度約 1.30～2.30m。

6.②4層：圓礫（Q4a1+p1）

灰黃、褐黃色，濕，稍密-中密。粒徑大于0.2cm含量約占65%， 一般為0.2～2cm， 少數(shù)大于4cm，呈亞圓形，母巖成分以凝灰?guī)r、砂巖為主，大多質(zhì)硬;間隙充填砂及少量粘性土。分布于線路階地平原路段，頂板埋深1.10～7.00m，厚度約0.60～7.50m。

7.③1層：強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖（K2j）

紫紅色，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石完整性差，巖芯較破碎，以碎塊狀為主，含少量全 風(fēng)化產(chǎn)物。分布河床、河漫灘及沖積平原下部，頂板埋深約0.90～8.90m，厚度約 0. 20～1.60m。

8.③2層：中風(fēng)化粉砂巖（K2j）

紫紅、青灰色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄～中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)，巖芯一般呈短～長柱狀，少數(shù)呈碎塊狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育。分布丘陵及沖積平原、丘陵溝谷下部，頂板埋深約0.00～10.00m，控制層厚1.70～18.80m。

三、工程要求

鉆孔灌注樁樁徑800mm、樁底嵌入中風(fēng)化粉砂巖中3-4m、成孔后孔底沉渣<50mm、成孔效率高、環(huán)境污染最小。

四、砂層地質(zhì)鉆孔灌注樁施工難點(diǎn)及改進(jìn)措施

1、以砂層為主的復(fù)雜地質(zhì)的鉆進(jìn)機(jī)械選擇難點(diǎn)

本項(xiàng)目施工初期擬選擇的鉆機(jī)類型主要有：旋挖鉆機(jī)、回旋鉆機(jī)、沖擊鉆。旋挖鉆機(jī)性能對比如下：

旋挖鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要集中在：a、高度機(jī)械自動化。人工勞動少，成孔參數(shù)可控性高，高度統(tǒng)一體現(xiàn)了人性化、智能化、高效率。b、成孔速度較快。在一般地層中旋挖鉆機(jī)是其它鉆機(jī)4-6倍，大大縮短施工周期。c、鉆頭多樣化、適應(yīng)性強(qiáng)。旋挖鉆機(jī)有多種鉆頭如：斗齒雙開門鉆頭、牙輪取心筒鉆、全牙輪鉆頭、截齒取心筒鉆、單螺旋錐鉆頭、截齒雙開門鉆頭。 可根據(jù)不同地質(zhì)進(jìn)行鉆頭更換使用。d、環(huán)保衛(wèi)生。本項(xiàng)目施工均為干法成孔作業(yè)，旋挖鉆在鉆進(jìn)中對現(xiàn)場及周邊環(huán)境造成污染較小。e、工程造價經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

旋挖鉆機(jī)的缺點(diǎn)主要：孔深較深時不易更換鉆頭、對鉆機(jī)操作手要求較高、鉆機(jī)也會受到施工地層地質(zhì)的影響。在高度硬巖層、致密卵石層、孤石層易偏位。

2、砂層地質(zhì)旋挖鉆機(jī)的成孔難點(diǎn)

施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)順序?yàn)椋弘s填土、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、園礫、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂巖。受地區(qū)地質(zhì)影響砂層成孔成為本項(xiàng)目鉆孔灌注樁的施工難點(diǎn)之一。為此本項(xiàng)目進(jìn)行兩種方案的試樁施工：a、護(hù)筒直接由雜填土層深入中風(fēng)化粉砂巖;b、護(hù)筒由雜填土深入粉質(zhì)粘土，采用泥漿護(hù)壁。

針對旋挖鉆機(jī)干作業(yè)法在砂層施工過程中無法成孔問題，具體解決方案如下：在樁位放樣完成后對照地質(zhì)報告計算相應(yīng)樁位雜填土至中風(fēng)化巖高度，以比該高度高出50cm護(hù)筒為本樁護(hù)筒利用打拔機(jī)械將810mm護(hù)筒由雜填土層打入中風(fēng)化巖。護(hù)筒將樁孔與外界地質(zhì)分隔開防止在砂層鉆進(jìn)過程中發(fā)生塌孔。另外，本施工區(qū)域內(nèi)地下水位較低，成孔后基本為干孔，消除了由地下水沖刷，孔底沉渣無法控制在規(guī)范范圍內(nèi)的隱患。

該種施工工藝特點(diǎn)：鉆孔灌注樁成孔易檢測、最大程度避免了砂層對樁孔的影響、在鉆進(jìn)過程中可將地質(zhì)對鉆進(jìn)的影響降至最低、可操作性極高、干法施工將場地及周圍環(huán)境的污染影響降到最低、成孔時間短、沉渣易控制。

3、成孔后沉渣控制

基于本工程鉆孔灌注樁在基坑圍護(hù)及基礎(chǔ)承載力大，沉降量的控制也就尤為突出。針對于沉降，樁基成孔后沉渣控制是防止樁基有較大沉降量的必要環(huán)節(jié)。沉渣控制主要措施如下：

a、護(hù)筒保證達(dá)到中風(fēng)化粉砂巖;

b、成孔后放置鋼筋籠前進(jìn)行二次清孔，保證孔內(nèi)沉渣在50mm以內(nèi);

c、控制導(dǎo)管距離孔底的高度，保證30cm-50cm，混凝土澆筑時保證首盤料的方量。利于上泛孔底沉渣。

五、結(jié)語

在該項(xiàng)施工中，經(jīng)過方案嘗試最終采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)、護(hù)筒護(hù)入中風(fēng)化粉砂巖干作業(yè)法提高砂層地質(zhì)的成孔效率。兩種工藝的對比是一種磨練也是一種挑戰(zhàn)、更是對施工工藝及機(jī)械選擇一絲不茍的態(tài)度。更是提醒我們在以后的實(shí)際施工中要不斷的嘗試。施工過程中要根據(jù)不同的地質(zhì)選取適合的施工機(jī)械及施工工藝，提高成孔效率，高質(zhì)量完成施工任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

【1】《G527與臨蒼公路義烏佛堂聯(lián)絡(luò)線工程施工第1標(biāo)段勘察地質(zhì)報告》

【2】《G527與臨蒼公路義烏佛堂聯(lián)絡(luò)線工程施工第1標(biāo)段鉆孔灌注樁施工方案》