淺析超長深水鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制

摘要：國道205線三明市區(qū)過境段中的荊東互通主線橋位處沙溪河中的地質(zhì)斷層帶上面，為抗震不利地段，水中最長樁基長度達到92m。文章著重闡述了超長深水樁基在施工過程中出現(xiàn)的問題，并根據(jù)現(xiàn)場情況分析提出了相應的解決辦法，為今后在復雜地質(zhì)情況超長深水鉆孔灌注樁施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；鉆孔灌注樁；質(zhì)量控制；基礎(chǔ)設施建設；交通運輸 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU753 文章編號：1009-2374（2016）03-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.057

隨著國家基礎(chǔ)設施的不斷推進，原來經(jīng)濟較發(fā)達、地勢較平坦的地區(qū)的交通基礎(chǔ)設施已近飽和。目前各地方的公路、鐵路建設大部分處于地勢險峻、山高溝深的環(huán)境，超長深水樁的出現(xiàn)頻率也越來越高，而樁基工程的施工質(zhì)量好壞與橋梁的安全有著直接的影響。所以必須對工程中出現(xiàn)的問題加以足夠的重視，結(jié)合現(xiàn)實狀況提出相應的解決方案。

1 工程概況

某國道項目中的荊東互通主線橋起訖里程為K18+070.5～K18+651.5，橋長581m，上部結(jié)構(gòu)采用4*35m預制連續(xù)T梁+3*40m預制連續(xù)T梁+（72+130+72）m變截面懸澆連續(xù)箱梁+（2*21.5）異形箱梁，下部構(gòu)造采用墩臺配樁基礎(chǔ)，共五聯(lián)12孔，其中第8#、9#墩位于沙溪河中，平均水深14m，百年一遇流量8550m3/s，流速1.94m/s，樁基礎(chǔ)設計為摩擦樁，樁徑2.2m，8號墩樁長88m，9號墩樁長92m，共32根。

水中的8#、9#墩位處斷層發(fā)育區(qū)，其中F5斷層寬度大，巖性破碎，地層變化很大，風化極不均勻、強度降低，穿過的地層有卵石層、粉質(zhì)黏土層、砂土狀強風化構(gòu)造巖、碎塊狀強風化構(gòu)造巖、中風化構(gòu)造帶層等，為抗震不利地段。

2 超長深水樁基成孔施工控制

2.1 鉆孔平臺設計及搭設

水中墩施工一般通過搭建棧橋、平臺后用沖擊鉆機成孔，施工方案編制完成后應經(jīng)由公司技術(shù)負責人審核，并請專家組論證可行后才能實施，在鉆孔平臺方案設計時主要需考慮通行時的臨時荷載標準、一般按照載重量來計算承重體系并考慮1.5倍安全系數(shù)，平臺應特別考慮兩側(cè)施工道路的寬度需要，預留足夠的寬度，標高設計方面要特別調(diào)查上、下游相關(guān)的水文資料，一般棧橋平臺的底面設計高度要比10年一遇最高水位高2m，本橋位處的10年一遇最高水位是133.9m，故棧橋底面高程為135.9m，即頂面標高為137.5m。同時結(jié)合防洪防汛的要求，在平臺上游側(cè)需加設攔物網(wǎng)，避免漂流物堆積在平臺上側(cè)，增加阻力危及平臺安全。按載重80噸來計算鉆孔平臺時，一般基礎(chǔ)采用Φ630mm管樁，主橫梁采用I40a雙拼工字鋼；分配梁采用I25a型鋼。

2.2 泥漿的制備及循環(huán)凈化

2.2.1 泥漿采用優(yōu)質(zhì)黏土制備，各項指標為入孔泥漿比重1.1～1.3、黏度采取16～22s、含砂率<4%；pH值應大于6.5；膠體率>95%。

2.2.2 墩位處下伏卵石層較厚，為了避免在施工過程中由于泥漿下漏而造成坍孔等安全隱患，在施工時鉆孔鋼護筒必須打到穩(wěn)定的隔水層內(nèi)。因為伏卵石層所含地下水一般是承壓水，其水位相較地表水位較低。而在施工作業(yè)時泥漿液又高于地表水位，所以極易發(fā)生泥漿液泄漏。

2.2.3 在進行卵石層施工時，可以多采取分段間歇鉆進的方法，減少卵石層的滲透面積?？梢栽谑┕ぶ屑尤胍恍┒栊远侣┑牟牧显谀酀{中，利用這些材料的膨脹性填充空隙，堵塞滲漏途徑。例如水泥、鋸末等材料按照一定的比例（泥漿量的0.5%～2.0%）加入，可以有效地防止泥漿泄漏，達到降低地層滲漏的系數(shù)。

2.2.4 在施工中應當及時補充泥漿量，保障孔內(nèi)泥漿的壓力和孔壁的穩(wěn)定性。如果有滲漏發(fā)生，應當及時處理，堵塞滲漏。在鉆孔施工中應當注意地質(zhì)情況的差異以及鉆孔的深淺，適當調(diào)整配合比。

2.2.5 根據(jù)樁基的分布位置采用相鄰樁的鋼護筒作為制漿池、儲漿池及沉淀池，使用循環(huán)槽連接，循環(huán)槽設置濾網(wǎng)，將泥漿及石碴分離，消除泥漿污染。

2.3 鉆進施工

鉆進是鉆孔灌注樁施工中最重要的工序之一，在鉆孔過程中經(jīng)常容易出現(xiàn)漏漿、偏孔、掉鉆、卡鉆、黏錘等問題，應根據(jù)實際地質(zhì)情況選擇不同的措施處理。

2.3.1 正常鉆進注意事項：（1）進行開孔作業(yè)時，應該利用小沖程的作業(yè)方法，在預防孔口坍塌的同時達到質(zhì)量標準。鉆頭深入鉆扣以后可以適當加大沖程進行沖擊作業(yè)。根據(jù)不同的地質(zhì)情況，在遇到堅硬的卵石和巖石層時采用中、大沖程作業(yè)方法，而在松散的地層作業(yè)時可采用中、小結(jié)合的沖程作業(yè)方法；（2）在施工過程中及時注意孔內(nèi)水位保持高于河內(nèi)水位1.5～2.0m以上，在取渣和停止作業(yè)后，及時向孔內(nèi)補充水或是泥漿，保證孔內(nèi)的水頭高度及泥漿的比重和黏度；（3）鉆孔施工應當是連續(xù)作業(yè)的，因為設備故障停止鉆孔時應該將鉆頭取出，并將空口蓋住。施工作業(yè)中應當及時檢查土層變化的情況并記錄，與地址剖面圖核對鉆進情況。在施工到達預計深度以后，及時記錄檢查孔位、孔徑、孔深及孔形等信息；（4）鋼絲繩必須選用同向捻制、柔軟優(yōu)質(zhì)、無死彎和無斷絲者。施工作業(yè)過程中，不能出現(xiàn)打空錘的情況，及時松繩，保持適當?shù)匿摻z繩長度；及時抽取土渣，確保鉆頭正常作業(yè)。在施工現(xiàn)場備齊后備鉆頭，謹防鉆頭在作業(yè)中直徑磨損超過15mm時可以及時更換修補。在換鉆頭時應當首先檢查孔洞，確定孔位正常后才可以重新放入鉆頭作業(yè)。

2.3.2 鉆孔作業(yè)中的問題預防和處理。（1）漏漿：根據(jù)地質(zhì)情況顯示河床下表層為2～6m卵石層，在鉆進至此地層經(jīng)常出現(xiàn)漏漿問題，一般采取先回填黃土加水泥處理，如效果不好，再采取跟進鋼護筒進行處理，此兩種處理辦法配合使用后一般效果較好，基本能解決漏漿問題，本橋左8-3-1號樁在15.1～20.4m的卵石層采取回填黃土、水泥順利穿過卵石層，左9-3-1號樁在23.4～24.6m的卵石層多次采取回填黃土、水泥無效后，采取鋼護筒跟進順利穿過了漏漿的卵石層。（2）偏孔：一般采取的預防措施是在護筒上設置4個護樁，在鉆進的過程中每鉆進1m，檢查一次鋼絲繩的偏位情況，防止偏孔后還繼續(xù)鉆進。如已經(jīng)出現(xiàn)偏孔情況，則采用回填片石到偏孔頂?shù)奈恢梅磸蛼呖滋幚恚?#墩3-2號樁鉆進至64.2～64.8m范圍由于地質(zhì)變化位置巖層軟硬不均出現(xiàn)偏孔后采用此辦法將孔樁糾偏成功。（3）卡鉆：一般預防措施是每個孔的鉆進過程中只使用一個鉆頭，且每次交班后都要檢查錘頭的直徑，及時補焊使鉆頭直徑達到要求，如不注意發(fā)生卡鉆問題，則要探明卡鉆的位置，采用吊車與鉆機一起提錘，如還無法提起的話，則采用水下松動爆破震松錘頭提出。（4）掉鉆：在深樁鉆進過程中經(jīng)常出現(xiàn)掉鉆的情況，防止掉鉆的方法是每班必須認真檢查錘頭、鋼絲繩、固定的螺栓，發(fā)現(xiàn)問題及時處理更換。如不注意發(fā)生掉鉆問題，一般使用特制的錨鉤將鉆頭打撈上來。（5）黏錘：一般預防黏錘的方法是往孔樁內(nèi)回填0.3～0.5m左右的片石防止黏錘。

2.4 清孔方法以及成孔后的檢測

完成鉆孔后，應當由設計地質(zhì)部門進行確認，確認后進行清孔作業(yè)。終孔后，首先由設計地質(zhì)部門通過渣樣對地質(zhì)進行確認。確認無誤后及時進行一次清孔，如換漿法清孔，使用兩臺泥漿泵正循環(huán)清孔：一臺37kW泥漿泵從循環(huán)池內(nèi)抽漿入孔樁內(nèi)；另一臺22kW泥漿泵在孔口往沉淀池過濾鉆碴及細砂。當孔內(nèi)含砂率小于2%、當泥漿的比重小于1.15要求時，可立即將鋼筋籠下放和導管安裝，然后進行第二次清孔，清孔后泥漿比重應達到不大于1.1，含砂率小于2%，黏度為17～20s，孔底沉渣不大于15cm的作業(yè)標準。達到要求后再進入下道工序水下砼灌注施工。

3 結(jié)語

基于對作業(yè)現(xiàn)場的實際條件，采用科學、適當?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)方法，荊東互通主線橋水中墩克服了樁長、水深、地質(zhì)條件復雜等諸多困難，有效地預防和處理了偏孔、卡鉆、掉鉆及卵石層滲漏漿的問題，保證了樁基的成孔質(zhì)量，加快了施工進度，降低了施工成本。目前深水灌注樁已成孔12根，這里擇其要者簡要討論如下：

第一，鋼吊箱圍堰承臺施工。荊東互通主線橋水中墩承臺采用單壁鋼吊箱圍堰進行施工，設防水位133.50m，吊箱露出水面0.5m，即頂面標高為134.0m?？紤]鋼吊箱加工及安裝誤差等因素，內(nèi)側(cè)面兩端各加大5cm作為富余量，則鋼吊箱內(nèi)凈空尺寸14.8m×13.4m；考慮1.6m厚封底混凝土及0.2m厚找平層，鋼吊箱底標高為124.4m，鋼吊箱總高9.6m，鋼吊箱下放安全和水下焊接及切割需進一步研究。

第二，懸臂現(xiàn)澆梁行施工。荊東互通主線橋水中墩位于航道上，為滿足設計通航需要，上部結(jié)構(gòu)采用（72m+130m+72m）變截面懸澆箱梁，主跨共分16個節(jié)段，施工周期11個月。利用在大鋼度托架及墩頂上組拼大塊模板方法在0#段施工，使用菱形掛籃施工法在循環(huán)段及合攏段作業(yè)，采用先中跨后邊跨的順序進行合攏，施工方案以平衡作業(yè)為基本原則，貫穿于各工序中。預應力鋼絞線智能張拉及孔道真空注漿需進一步研究。

參考文獻

[1] 公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2004）[S].

[2] 公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）[S].

[3] 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB 50010-2010）[S].

[4] 王成林.大直徑超長鉆孔灌注樁的施工[J].巖土工程界，2003，（3）.

[5] 黃從剛.大直徑、超深鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J].隧道建設，2002，（2）.

作者簡介：黃宜偉（1979-），男，湖南衡陽人，中鐵五局集團機械化有限公司工程師，研究方向：土木工程。

（責任編輯：黃銀芳）