濕陷性黃土旋挖鉆樁基施工技術研究

楊先友

(中鐵二十五局集團第三工程有限公司，湖南長沙 412000)

1 工程概述及地質條件

1．1 工程簡介

太中銀鐵路工程跨綜合通道特大橋位于山西晉中盆地，四線鐵路橋，墩臺64個，基礎為鉆孔灌注樁，樁基共786根，樁徑1．0 m，樁長47 m～60 m不等。

1．2 地質條件

本橋地質軟弱，飽含水，濕陷性黃土，層帶復雜。現場鉆進土樣檢測，設計地勘與現場地質不符，其中0號～7號墩所處地質層帶夾有2層～3層細砂層，且層厚不一，分別處于樁體中下部。

2 施工中存在的技術難題

1)樁體上部(距孔口5 m～8 m處)灌注水下混凝土困難。現場記錄表如表1所示。

表1 施工現場記錄

現場調查和跟蹤:兩根樁所處地質軟弱，地下水位高，存在細砂層，容易坍孔，特別是最后一車澆水下混凝土灌注困難，混凝土數量超方嚴重。若不及時采取有效措施解決樁體上部水下混凝土灌注困難的難題，將會直接影響樁體質量或導致樁體質量不合格。

2)樁體中下部護壁坍塌。3號～5號孔鉆進至42 m時明顯坍孔;灌注1號～14號樁水下混凝土時，剛灌注完第一車混凝土就發生大的坍孔，只得重新提籠又進行第二次鉆進成孔，既浪費了混凝土又影響工程進度。針對該地層容易坍孔的實情，必須通過配制適用的化學泥漿或改進鉆孔工藝以防坍孔，保證工程進度，防止材料浪費。

3 要因分析

通過現場調查、觀察、檢測、取樣以及收集到的相關資料和實測數據，從人、機、料、法、環、測等方面進行全面分析，確定末端要因如表2所示。

表2 樁基施工中存在問題的主要原因

4 對策措施

4．1 易坍孔的解決措施

1)調整制漿方法。對原來的泥漿清除，將普通泥漿改成化學泥漿(穩定液)，更新化學泥漿循環系統，泥漿池設置高出地下水位，以增加水頭高度;同時增購一套泥漿指標檢測儀和凈化器，廢棄前期已購的膨潤土。兩天一次對泥漿池和沉渣池進行清理，及時調整補充新漿液。

2)選配化學泥漿(穩定液)。選材為優質膨潤土、燒堿、纖維素等，形成試配、檢測、分析、確定等流程。經多次試驗，確定鉆進時的配量參數，同時控制化學泥漿有關指標(相對密度為1．16～1．22，粘度為19～25，含砂率≤6%)，調配后用于現場觀察效果，根據可行的參數重新制漿，確保護壁效果;發現問題就在現場分析解決，并持續改進。

3)多次試驗分析和現場應用:由于燒堿的摻入量過大，會加速泥漿和細砂的沉淀，為避免pH值過大而引起粘土顆粒凝聚力減弱而造成裂解使孔壁坍塌，減少配方中的燒堿含量，以改善漿液性能，由原來每噸膨潤土配6 kg燒堿減少到4．5 kg，效果為佳。

4)根據鉆進出渣情況判斷土層結構，及時合理地調整泥漿性能指標，遇松散地層時適當增大泥漿相對密度和粘度，保持孔內漿液高度，發現問題及時解決。

5)施工現場調查、土樣分析，研討決定:對于砂土、濕陷性黃土地表易坍孔，采取加長護筒(5 m～7 m)，在護筒的上口和中部外側各焊一道加勁肋，預防頂部坍孔而影響灌注困難。

6)改進鉆進工藝。濕陷性黃土加細砂層地段，采用空斗快速入孔、滿斗旋轉慢提的鉆進方式，旋轉慢提能達到減小負壓穩定護壁的效果，此方式能有效解決滿斗上提孔內產生負壓孔壁多次變形引起坍塌的問題。鉆進至設計孔深后，鉆斗關閉狀態在孔底逆時針旋轉數圈，對孔底實施封壓，減少孔底的擾動。

7)勤檢查、多觀測。在地層變化的層帶，鉆斗每提升一鉆，就要撈取土樣，判明后記入記錄表并與地質剖面圖核對，同時檢查孔徑和垂直度。若鉆至易液化細砂層時，鉆進速度必須放慢，以防坍孔。

4．2 樁頂混凝土灌注困難的解決措施

1)提前把鋼筋籠運至現場和預拼導管;鉆進孔深接近終孔時，及時通知監理工程師到場，等監理工程師到場后完成最后一鉆驗收樁孔及鋼筋籠，現場立即根據安裝鋼筋籠、導管、清孔時間，預測或確認混凝土到位時間，避免等待時間過長導致澆筑困難。

2)灌注水下混凝土前，進行導管連接部位的密封性檢測，對孔底部泥漿指標檢測和孔底沉淀厚度確認，綜合考慮是否進行二次清孔，以確保混凝土澆筑的順利進行。

3)由于攪拌站距工地路程遠，及時調整混凝土配合比，摻入緩凝劑，合理延長初凝時間為6 h～8 h;現場控制灌注時間，拆除和裝配導管動作需迅速，同時對操作人員實行獎罰制度。

4)加強攪拌站粗骨料原材料粒徑和混凝土的和易性、流動性的控制，嚴格混凝土配合比，保證混凝土的相關性能指標。同時在料斗口安放鋼筋網片，防止個別過大粗骨料落入堵塞導管。

5)現場逐車負責對混凝土的性能指標進行檢測確認，并要求坍落度控制在18 cm～22 cm(首車混凝土控制在上限)，保證混凝土灌注順利和施工質量;同時加強信息溝通，避免混凝土運輸車在工地等待放料或中途無混凝土運輸車供料。

6)工地若發生類似樁頂部位水下混凝土灌注困難(混凝土頂升困難)，必須立即采取有效措施，可強力抖動導管;在強力抖動導管無效的情況下，可采用接長導管和改用大的料斗(1．8 m3)，以增加高度和自重，利用汽車吊提升料斗有效解決落差小、灌注困難的難題。

7)在灌注至樁頂部位6 m范圍，由于導管內混凝土柱高度減小，超壓力減低，而導管處的泥漿稠度增加，比重增大，如出現混凝土頂升困難，可在孔內加水稀釋泥漿(護筒長度6 m)，并掏出部分沉淀物，使灌注順利進行。在拔出最后一段B導管時，拔管速度要慢，防止出現泥心。

5 結語

1)根據地質情況有針對性選配化學泥漿，現場實踐效果明顯，易坍孔的問題得到控制，并獲得了有效適用的化學泥漿配制參數，既節約了成本，施工進度又明顯加快。2)通過現場技術攻關，理論與實踐相結合，施工經驗得到積累，將成功辦法定格，并制定了可操作性與預防性的措施;編制的《化學泥漿指標配制參數及應用》為公司積累了寶貴的施工經驗。3)由于旋挖鉆施工是近幾年來較先進的鉆孔樁施工工藝，泥漿指標或穩定液成分沒有在鐵路施工規范和鐵路工程施工質量驗收標準里明確量化，參照性不多，再加上鉆孔樁施工隱蔽性強，在今后的工作中必須更加注重深入現場采集原始數據，技術人員應多與現場操作人員溝通交流，真正掌握現場的第一手資料，確保對策措施實施到位。

［1］劉曉榮．濕陷性黃土旋挖鉆成孔灌注樁施工方法［J］．科學之友，2012(24):16-17．

［2］TB 10415-2003，鐵路橋涵工程施工質量驗收標準［S］．