橋梁樁基礎(chǔ)施工的地質(zhì)分析及鉆孔樁施工方案

摘 要:本文結(jié)合哈密立交特大橋樁基礎(chǔ)施工的實(shí)踐對(duì)地質(zhì)狀況分析及相應(yīng)鉆進(jìn)方法的選取進(jìn)行了論述。此外，針對(duì)難以預(yù)見(jiàn)的地層條件，對(duì)預(yù)防和處理塌孔的方法及泥漿制備的特殊工藝措施進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，以供具有類似工程地質(zhì)條件的橋梁樁基施工參考。

關(guān)鍵詞:地質(zhì)分析 鉆孔樁施工 泥漿制備 縮徑處理

中圖分類號(hào):U445.55文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)07(b)-0114-01

1 工程概況及地質(zhì)狀況分析

1.1 工程概況

哈密立交特大橋東起DK1281+196.61，西至DK1300+494.27，全長(zhǎng)19.298km，共有橋墩592座，橋臺(tái)2座，架設(shè)箱梁584跨。連續(xù)梁3跨，DK1291+528.75處連續(xù)梁位于攪拌站沿線路向西679m處，跨既有備用運(yùn)油鐵路和X51366公路，DK1298+197.3處連續(xù)梁位于紅星中學(xué)以西跨育英路，DK1299+927.73處連續(xù)梁位于西路軍紀(jì)念館以東以南連續(xù)梁跨紅星西路。

本工程共有鉆孔樁5079根，共分三種規(guī)格:1m、1.25m、1.5m，直徑為1m鉆孔樁4563根，總長(zhǎng)度221505m，其中最短的38m，最長(zhǎng)的58m，采用的鋼筋籠為A1籠，總高度26.1m，單籠鋼筋重:1177.447kg，鋼筋總用量:5372.690T，C45砼用量:173881.4m3。直徑為1.25m鉆孔樁454根，總長(zhǎng)度21799m，其中最短的43m，最長(zhǎng)的55m，采用的鋼筋籠為B1籠，總高度26.1m，單籠鋼筋1697.531kg，鋼筋總用量:770.6793T，C45砼用量:24375.5m3，C40砼用量:2362.3m3。直徑為1.5m鉆孔樁62個(gè)，全部是60+100+60連續(xù)梁處，總長(zhǎng)度3110m，其中最短的45m，最長(zhǎng)的56m，采用的鋼筋籠為C1籠，總高度26.1m，單籠鋼筋2548.9kg，鋼筋總用量:158.032T，C45砼用量:5493m3。

1.2 地質(zhì)狀況分析

開(kāi)始試鉆后由工程部部長(zhǎng)蔡昌虎記錄鉆孔情況，具體鉆孔情況如表1。

試鉆揭示地層地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)圖中較近墩位地質(zhì)情況基本吻合，只有少量地段含小卵石未能在設(shè)計(jì)圖中體現(xiàn)，但是不影響機(jī)械選型及大的鉆孔工藝。

設(shè)計(jì)顯示地下水深度應(yīng)為15.65m，試鉆揭示地下水深度24m，由于試鉆區(qū)域地下水補(bǔ)給主要靠天山融雪補(bǔ)給，試鉆時(shí)間為2010年5月2日，天山雪并未大量消融，所以地下水位較低。而且地下水位遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于成孔樁底高程，且沙層和粉質(zhì)粘土分布地層較厚，在有水的區(qū)域極易發(fā)生塌孔現(xiàn)象。

2 鉆進(jìn)方法的選擇

按照設(shè)計(jì)資料和試鉆情況來(lái)看，哈密立交特大橋可以采用旋挖鉆和反循環(huán)鉆機(jī)作為鉆孔機(jī)械，鉆孔時(shí)必須采用泥漿護(hù)壁，保證孔壁穩(wěn)定，提高成孔質(zhì)量，增加樁基質(zhì)量及穩(wěn)定性，減少由于塌孔增加砼用量。我工區(qū)選取DK1290+500線路左側(cè)，據(jù)線路20m的地方作為本次試鉆的點(diǎn)位，具體對(duì)應(yīng)的墩號(hào)為286號(hào)墩，鉆孔未用泥漿護(hù)壁，我們首先進(jìn)行了清表，場(chǎng)地整平、碾壓，保證施工機(jī)械操作安全、平穩(wěn)。

3 施工中遇到的實(shí)際問(wèn)題和采取的措施

根據(jù)本次試鉆情況揭示，地下水位遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于成孔樁底高程，且沙層和粉質(zhì)粘土分布地層較厚，在有水的區(qū)域極易發(fā)生塌孔現(xiàn)象，按照我們?cè)诰┕そ?jīng)驗(yàn)，如果采用泥漿護(hù)壁，成孔時(shí)間在1.5～2小時(shí)，本次成孔共計(jì)用時(shí)3.5小時(shí)，大于泥漿護(hù)壁法施工時(shí)間，不易加快施工進(jìn)度，且在本次鉆孔過(guò)程中發(fā)生大量塌孔現(xiàn)象，增加了出泥工程量，相應(yīng)的砼用量將增加不少。如果不采用泥漿護(hù)壁，按照鉆孔時(shí)的塌孔情況來(lái)看，灌注砼時(shí)孔壁穩(wěn)定性很難保證，這將對(duì)樁基成孔質(zhì)量造成很大影響，對(duì)后續(xù)成樁后的樁身質(zhì)量檢測(cè)帶來(lái)麻煩。

塌孔的主要原因:(1)沖擊錐傾斜使孔壁受到撞擊;(2)在松散砂層中的鉆進(jìn)速度過(guò)快;(3)泥漿的相對(duì)密度不足或其它性能和要求不符合，導(dǎo)致孔壁沒(méi)有形成堅(jiān)實(shí)的護(hù)壁層。

我們針對(duì)以上這些問(wèn)題，提出了如下一些措施:

(1)在流砂或松散粉砂土中進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，要對(duì)進(jìn)尺速度進(jìn)行控制，同時(shí)采用相對(duì)膠體率、粘度、密度比較大的泥漿。將卵石、摻片、粘土投入后，使用低沖程沖擊，且將孔壁擠密。

(2)把塌孔的位置判斷明確，將粘質(zhì)土和砂的混合物回填至塌孔處以上1～2m，等回填物沉積密實(shí)后再進(jìn)行鉆進(jìn)。

(3)對(duì)鋼筋骨架進(jìn)行吊入時(shí)，要和鉆孔中心對(duì)準(zhǔn)垂直插入，避免觸及孔壁。

(4)采用優(yōu)質(zhì)的泥漿進(jìn)行護(hù)壁:要結(jié)合地質(zhì)條件將泥漿配合比做好。施工進(jìn)行時(shí)，制漿使用黃土，配合比為純堿∶黃土∶水=0.25∶38∶100。若層構(gòu)主要是砂性土，則加入純堿，增大pH值，分散粘土顆粒，以增加粘粒表面的負(fù)荷，提供條件使粘土吸收外界的正離子顆粒，使水化膜厚度增加，使泥漿的穩(wěn)定性和膠體率提高，失水量降低，提高泥漿的性能指標(biāo)。

主要采用泥漿比重儀對(duì)泥漿的相對(duì)含砂率、粘度、密度進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)做以下控制:相對(duì)含砂率少于4%～8%粘度19～28Pa.s;密度1.2～1.45。如果泥漿的指標(biāo)超標(biāo)，要結(jié)合具體情況，使用具體的方法予以凈化改善。清孔完畢后，主要對(duì)泥漿的三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行控制:相對(duì)含砂率小于4%;粘度17～20pa.s;密度1.05～1.2。如果超標(biāo)，需凈化改善，直到與規(guī)范要求相符合。

在實(shí)際的操作中，具體使用的粘土造漿和鉆進(jìn)方案為:在護(hù)筒的頂部距離護(hù)筒的底部1.5m處的位置，采用正循環(huán)鉆進(jìn)，并且朝護(hù)筒內(nèi)投入粘土進(jìn)行造漿，確保泥漿的比重達(dá)到1.2～1.4左右。在護(hù)筒底部的1.5m處位置，投入大量的粘土，使得鉆頭在此處只鉆不進(jìn)，以充分的攪拌造漿，確保粘土在護(hù)筒的底腳形成一個(gè)殼體，對(duì)護(hù)筒的底部形成保護(hù)。一定要保證充足的粘土供應(yīng)，每一根樁對(duì)粘土的平均消耗量大約是15～20m3。在完成護(hù)筒底部的護(hù)壁后，開(kāi)始采用反循環(huán)進(jìn)行鉆進(jìn)，直到符合設(shè)計(jì)中要求的標(biāo)高。在鉆進(jìn)進(jìn)行的整個(gè)過(guò)程中，為了避免鉆渣沒(méi)有充分循環(huán)而重新進(jìn)入到護(hù)筒的內(nèi)部，使工作效率降低，一定要對(duì)泥漿進(jìn)行經(jīng)常性的清渣。

4 結(jié)語(yǔ)

相關(guān)的試驗(yàn)和類似的經(jīng)驗(yàn)揭示出，應(yīng)該足夠的重視那些工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜的橋梁基礎(chǔ)施工，同時(shí)采取相應(yīng)的特殊措施進(jìn)行處理。鉆孔速度與樁體的質(zhì)量會(huì)受到泥漿性能指標(biāo)控制程度的影響，將泥漿性能指標(biāo)控制好可以對(duì)塌孔事故的發(fā)生進(jìn)行有效的預(yù)防。在進(jìn)行鉆孔樁施工時(shí)，首先要深入的分析該地區(qū)的地質(zhì)狀況和土層情況，對(duì)相應(yīng)的鉆進(jìn)方法進(jìn)行選擇;其次要提前將預(yù)防準(zhǔn)備做好，應(yīng)對(duì)可能在實(shí)際操作中產(chǎn)生的問(wèn)題，在意外情況發(fā)生時(shí)，必須及時(shí)的采取補(bǔ)救措施，使正常施工受到的不利影響得到最大限度的降低。

參考文獻(xiàn)

[1] 李鋒，彭齊.盤錦-海城高速公路大遼河大橋的地質(zhì)分析及鉆孔樁施工方案[J].巖土工程界，2003(12).