高水位涌砂夾層地質鉆孔樁施工技術

趙立波

(中鐵十九局集團第五工程有限公司，遼寧 大連 116100)

1 工程概況

大連某高速公路工程大楊屯特大橋(DK58+759.15)為42－32 m雙線簡支橋梁，全長1419.81 m，本橋基礎均采用摩擦樁基礎，樁基共計478根，其中1.25 m樁徑80根，1.0 m樁徑398根。本橋地質主要分成三層，上部為0～10 m厚的淤泥、淤泥質粉質黏土、黏土等組成的軟土覆蓋層;中部為3～30 m厚砂和風化成中粗砂狀的300 kPa花崗片麻巖;底部15～40 m為600 kPa花崗片麻巖，本橋地下穩定水位為0.2～8.5 m。本橋地質比較特殊，中部花崗片麻巖被風化成了中粗砂狀的土層，其強度約300 kPa，一般情況下，裸露的巖石也很難風化成砂，且地下穩定水位較高，因此存在較大的塌孔，甚至流砂、涌砂危險。

2 常規技術措施及效果

根據本橋具體地質情況，結合塌孔線形，分別提出了如下具體鉆孔技術方案。

(1)措施一:黃黏土造漿做護壁，鉆進時泥漿比重1.3;孔內填片石加固砂層和300 kPa花崗片麻巖層;2 m鋼護筒。當鉆進深度為26.4 m時發現泥漿頂面出現大量氣泡，判斷出現塌孔。

(2)措施二:黃黏土造漿做護壁，鉆進時泥漿比重1.7;同時向孔內填片石加固砂層和300 kPa花崗片麻巖層;鋼護筒長度6 m。鉆至護筒底以下2 m時發現塌方，黃褐色流砂由四周涌向孔內，瞬間填滿。

(3)措施三:黃黏土加膨潤土、纖維素、純堿造漿做護壁，鉆進時泥漿比重1.2;6 m鋼護筒。當鉆進深度為33 m，發現護筒周圍地面開裂，泥漿頂面出現大量氣泡，判斷出現塌孔。

(4)措施四:黃黏土加膨潤土、纖維素、純堿造漿做護壁，鉆進時泥漿比重1.4;8 m鋼護筒。當鉆進深度為12 m，發現護筒周圍地面開裂、下陷，判斷出現塌孔。

(5)措施五:黃黏土加膨潤土、纖維素、純堿造漿做護壁，鉆進時泥漿比重1.6;9.5 m鋼護筒。鉆進比較順利，施工單位實測鉆進深度為28.1 m;監理檢孔孔深27.95 m，沉渣厚度15 cm，現場下鋼筋籠、導管，導管下完后測孔深27 m，沉渣1.1 m，護筒周圍地面開裂，護筒下沉，判斷出現塌孔，立即拔導管及吊鋼筋籠、護筒。

(6)措施六:先在砂層注水泥、水玻璃雙液漿加固，黃黏土加膨潤土、纖維素、純堿造漿做護壁，配合8 m鋼護筒的試驗方案。鉆進13 cm左右，出渣量很大，并且渣樣為7～9 m時的中砂，泥漿頂面出現少量氣泡，判斷出現塌孔，吊出護筒抽出孔內泥漿，回填塌孔。

經試驗，證明針對本橋的特殊地質情況，采取常規的處理方案不能有效避免塌孔，甚至基本沒有效果。為此提出了如下具體的特殊處理技術方案。

3 高水位涌砂夾層鉆孔施工方案

鑒于針對以上常規處理技術方案均宣告失敗的情況，參建單位在現場召開了技術方案討論會，針對深層砂層以及風化成砂狀的巖石(流砂)無法成樁問題做了探討，一致認為最直接、最有效的措施就是鋼護筒或鋼筋混凝土圓管跟進至塌孔層，可保證樁基成樁質量，但由于鋼護筒或鋼筋混凝土圓管跟進降低了摩擦力，樁基需要經過設計院驗算才能確定最終長度，等待變更的時間較長。會后經過多方考慮，決定將以上措施綜合使用進行試驗，具體如下。

3.1 鋼護筒跟進

在鋼護筒能拔出來的前提下，跟進的鋼護筒要盡量長。根據前期的試驗，跟進的鋼護筒長度定為8 m，鋼板厚度15 mm，護筒內徑1.5 m。先安裝長度為2 m的護筒護住孔口，然后鉆進，鉆進深度超過2 m時對鋼護筒采取焊接的方式接長、跟進，直至8 m護筒全部跟進完。樁基混凝土灌注完畢立即利用2臺吊車、1臺挖掘機提拔護筒。護筒拔出后按2 m一節分段割開，能修整部分的進行修整重復利用，不能修整的部分作廢棄處理，按此護筒平均可以重復利用3次。

3.2 砂層(300 kPa花崗片麻巖)加固

先進行注漿加固，加固3 d后進行鉆進，邊鉆邊護筒跟進。鉆至護筒底時加入水泥、短鋼筋、片石等進行干鉆(不加泥漿)，將以上材料擠入砂層進行再次加固，鉆至護筒底以下5 m后注入造好的泥漿做護壁，繼續鉆進，直至成孔。具體注漿措施:材料采用的注漿材料有鋼管水泥、水玻璃。漿液配合比:水泥∶水玻璃∶水=551.3∶124∶441.1(1∶0.22∶0.8，水灰比:0.8)。成孔導管:50鋼管，在鋼管底部2 m范圍內打孔，梅花形布置，間距20 cm。機具、設備:注漿機(最大壓力:3 MPa)、水泥凈漿攪拌機、挖掘機、15 kW 發電機。

3.3 注漿施工

(1)根據圖紙顯示的砂層及300 kPa巖層的深度及注漿機性能，確定每個注漿孔采用10 m長鋼管注漿。鋼管分兩次打入地下，第一次使用6 m鋼管(底部2 m范圍內打好孔)，第二次用4 m鋼管(底部不打孔)，兩根鋼管間采用焊接方式。

(2)利用挖掘機將鋼管打入地下。鋼管橫橋向間距60 cm，順橋向間距70 cm布置于樁間，距離樁邊不小于30 cm。

(3)現場采用電子秤稱量水、水泥、水玻璃，首先將稱量好的水加入水泥凈漿攪拌機，然后按照配合比加入水泥進行充分攪拌，待水泥漿攪拌均勻后加入水玻璃攪拌2～3 min。

圖1 注漿示意

(4)啟動注漿機對鋼管注漿。注漿壓力先控制在0.5～1.0 MPa，根據注漿效果再增加或降低壓力。邊注漿邊提鋼管，使砂層能均勻注漿。

(5)注漿完畢后平整場地，具體注漿布置情況如圖1所示。

采取以上措施對9號～41號墩進行了鉆孔施工，雖然仍有個別樁發生過局部塌孔情況，但大部分能夠成孔，整體施工效果比較理想。

4 結論及建議

本文針對大連某高速公路工程大楊屯特大橋具體工程地質情況，在進行多次常規不利地質情況下鉆孔施工方案試驗均失敗后，提出了注漿加固涌砂層，護筒跟進的鉆孔樁施工技術方案。工程應用實踐證明，此方案是可行的，能夠較好的避免塌孔的發生，取得了較好的效果。但在施工中應注意如下施工注意事項。

(1)先進行注漿加固涌砂層，加固3天后等注漿具有一定強度后再進行鉆進施工，切不可操之過急。

(2)在鉆孔施工過程中，一定要控制鉆進速度，保證泥漿護壁的形成效果。

(3)隨時觀察鉆進情況和出渣情況，發現有異常情況，馬上停止鉆進，采取果斷措施進行處理。

［1］JGJ 79－91建筑地基處理技術規范［S］

［2］張誠厚.高速公路軟基處理［M］.北京:中國建筑工業出版社，1997

［3］JTJ 041－2000公路橋涵施工技術規范［S］