沙漠地區鉆孔灌注樁施工方法

宋剛

摘要：本文結合位于沙漠地區的內蒙古鄂爾多斯市沿黃公路樹獨段罕臺川特大橋等橋梁樁基礎施工實踐，從機械設備選用、平臺地基處理、泥漿配置、成孔、灌注各方面，提出沙漠地質、類沙質地旋挖鉆孔灌注樁的施工方法。

關鍵詞：沙漠；樁基；施工

一、概述：本橋地質屬典型的沙漠地區特征，基本地質是：上層風積沙，厚度達幾十米，往下是沙礫層、粘土層等，樁基設計為摩擦樁。設計樁長40～82米，樁徑1.2～2.0米，沉渣允許厚度30Cm。沙層的穩定性差，具有流散性，土質粘結性差，易在在孔內壓力小、機械振動、鉆頭上下活動和下鋼筋籠時擦刮孔壁、造成孔壁破壞，或鉆頭提升時鉆頭下產生負壓、泥漿形成紊流沖刷孔壁時等情況下坍孔、縮徑。

二、機械設備選用：

罕臺川特大橋在設計樁長范圍內地質是沙層、卵、礫石層、泥土層，沒有較大的漂石、孤石和巖層，可以選用旋挖鉆機。進場初期旋挖鉆、回旋鉆、沖擊鉆機成孔現場施工情況對比：在相同地質條件下，樁長82米，樁徑2.0米的樁基，SYR250、NR2206型旋挖鉆機15個小時成孔，回旋鉆機11天成孔，沖擊鉆機30天成孔。成孔時間越長，塌孔風險越大。因此，從進度效益、安全可靠等方面綜合考慮，首選旋挖鉆機。采用旋挖鉆鉆進速度快，一般70～80m深的孔只要15個小時左右即可成孔，這樣不但可以縮短樁基施工時間，加快施工進度，而且大大降低了塌孔風險。

三、平臺地基處理：

3.1場地平整

用推土機（或裝載機）將樁位周圍沙丘整平。

3.2表層風積沙水夯密實

沙漠風積沙表層松散、自身穩定性較差、施工時在樁位范圍下挖30～50cm深積水坑，灌水夯實，保證上層緊密，整個沙層濕透，一般水夯持續2周左右，灌注前沙層濕度保值在70%為佳。

3.3換填施工平臺

施工前應根據地面標高，在樁頂換填4～5米泥結砂礫層，用壓路機分層壓實，形成穩定的持力層，加固樁頂部分，保證設備安全運行和材料進場。

沙漠樁基施工剖面示意圖

四、泥漿配置：

本類樁采用具有低失水、高礦化度、高濾液粘度、適當的比重和粘度的泥漿。

工地采用以鈉質膨潤土為主要材料的混合型泥漿，用鈉質膨潤土、燒堿、羧甲基纖維素配制混合型泥漿。燒堿有以下作用：1、提高泥漿的PH值，2、增強粘土的水化分散能力，3、清除泥漿中的鈣鎂離子，取得分散穩定泥漿的作用。羧甲基纖維素有以下作用：1、能明顯降低泥漿的失水量，2、增大泥漿的粘度和切力（增粘劑），3、它能包裹住粘土顆粒，具有膠體保護作用（降失水劑）。在加膨潤土粉前，先將燒堿（NaOH）溶解在小容器里再潑灑在泥漿池里攪勻，用PH試紙檢驗，將泥漿池的水酸堿度調至10～11；再加膨潤土，使用比例為：水：膨潤土=10：1（重量比）；然后加纖維素，摻量為膨潤土的0.1%，先溶解配成濃度為1%的溶液后再加入泥漿池中。按上述要求配置的泥漿，比重為1.05左右，粘度為20～26Pa·s，膠體率可達到98%，泥皮厚≤2mm/30min。在有流沙層時，需加大泥漿比重，加大膨潤土用量，使用比例為：水：膨潤土=9：1，泥漿比重為1.05～1.06。按上述配比配制的泥漿，懸浮能力強，攜砂效果好，穩定性強，在靜置較長時間（下鋼筋籠、灌注混凝土時間）粉細沙不易沉淀下來，成孔過程中泥漿相對比重達到1.10～1.25。試驗初期我們使用了聚丙烯酰胺（PAM）做防坍劑，但在50米以下地層（地下水豐富）出現掉塊等情況，孔底時有塌孔現象。只有水解聚丙烯酰胺的水解度大于60%，分子量超過500萬，加量不低于1000PPm時，才具有防坍劑作用。若樁孔容量大，則換漿需時間長，在底層泥漿性能改變、水解度減少的情況下，聚丙烯酰胺就只主要起全絮凝作用或選擇性絮凝作用，防坍效果就差了。

五、成孔

5.1埋設護筒

護筒用1cm厚鋼板卷焊，直徑比樁徑大20cm，長度一般4～6米。護筒埋設采用挖埋法，周圍用粘土摻少量膨潤土回填緊密。

5.2鉆進

控制鉆進速度，風積沙區鉆進18～20轉/min，黏土層速度可以適當快些，達到24轉/min，鉆頭經過卵（礫）層時.要放慢速度，盡量減少對孔壁的擾動。拔桿時初期速度適當放慢，讓下面及時回漿，減少鉆頭下負壓。鉆孔時根據孔內水頭下降情況，及時補漿，保持孔內水頭高度。

5.3清孔

成孔后靜置30分鐘，使大顆粒鉆渣沉淀下來，用旋挖鉆機掏渣清孔。

在試驗階段時，成孔階段泥漿比重控制在規范（1.03～1.1）范圍內，泥漿攜帶的粉沙下沉緩慢，清孔階段時間長，需要二次清孔。泥漿護壁效果不好，孔壁穩定性差，成孔、灌注階段易塌孔，特別是二次清孔時無論用正、反循環、氣舉反循環清孔，都容易造成塌孔。調整泥漿配比后，成孔后泥漿穩定性好，30小時內沉渣厚度為15～20cm，一般不會超過30cm，能滿足摩擦樁的沉渣厚度要求，一般不需要二次清孔。

六、吊放鋼筋籠、灌注混凝土

采用導管法灌注混凝土，澆筑時灌注高度應高出樁頂4米以上，保證導管內混凝土壓力，并控制好灌注速度。

七、結論和建議

本方法泥漿比重比規范大，加大了靜液柱壓力PW，以平衡孔壁側壓力PC，有效防止孔壁失穩和縮徑。粘度指標比規范略大，加大了懸沙能力，減少了清孔難度。endprint