淺談跨粉煤灰庫區橋梁樁基施工技術的應用

李炎軍

旋挖鉆施工技術是目前橋梁樁基施工中較為新型的施工技術之一，因其自身具有污染小、施工效率快、施工質量和自動化程度高等優勢，被廣泛應用在橋梁樁基施工中，且通過該技術的應用也改變了傳統樁基施工中存在的問題，降低了施工難度，保護了周邊環境質量，進而為橋梁道路建設行業的發展提供了有利幫助。

一、項目概況

（一）工程簡介

粉煤灰庫區所處的場地地層主要由新近堆積粉煤灰吹填土層和第四系坡積土土層組成，基巖為第三系沉積粗砂巖、紅色粉砂巖和石炭紀灰巖及前震旦紀千枚巖組成。灰巖為可溶性巖，溶洞發育，巖面變化較大，場地地質構造較為復雜。為確保跨越灰庫橋橋梁的使用壽命，橋梁采用的是D160鉆孔灌注樁穿透粉煤灰層和部分溶洞區嵌入微風化千枚巖作為基礎持力層，開展相應施工作業，以保證整體施工質量。

（二）地基巖土層的性質和均勻性

通過勘察資料顯示可以看出，本工程中存在的巖土層結構和其具體特征為：第一，粉煤灰：灰黑色，濕，松密～稍密狀態，物質成分主 要 為SiO2、AL2O3、FeO、TiO等組成，含有8%～10%有機質，層厚6～31.5米，主要分布在表層，工程性能較差，性質變化較大，基本全場分布。第二，粉質黏土：黃褐色，可塑狀態，濕，物質成分主要由黏粒、粉粒和少量細砂粒組成，屬殘坡積地層，主要位于粉煤灰庫區底部和周邊山體風化層表層。第三，-1強風化粗砂巖：灰白色，強風化，濕，巖體裂隙很發育，極破碎，呈碎塊狀-散體狀結構，主要分布在場地西側。第四，-2中風化粗砂巖：灰白色，中風化，巖石堅硬程度為軟巖，巖體完整程度為破碎，巖體基本質量等級為V類。第五，-1全風化粉砂巖：紫紅色，全風化，濕，巖體風化呈土狀，主要分布在場地中部，分布較廣泛。第六，-2強風化粉砂巖：紫紅色，強風化，工程性能較好，性質較均勻。第七，-1強風化千枚巖：黃褐色，強風化，濕，巖體完整程度為極破碎。主要分布在場地兩側。第八，-2中風化千枚巖：灰黑色、青灰色，中風化，濕，巖體裂隙發育，巖體破碎，呈碎塊狀-層狀結構，其層頂埋深為27.90～69.20米。第九，-3微風化千枚巖：灰黑色，微風化，裂隙較發育，呈塊狀、厚層狀構造，能見明顯的千枚巖層理構造，主要分布在場地東側。第十，充填土：黃褐色，濕，基本上呈可塑狀態，局部呈軟塑狀態，物質成分為黏性土、風化千枚巖碎屑、砂性土和少量石英碎石組成，充填土層中可能含有灰巖孤石，其強度較低，高壓縮性，主要為灰巖溶洞沖填物，其層頂埋深為15.30～40.60米，層厚達10.00～40.00米。主要分布在場地兩側。第十一，灰巖：灰白色、灰黑色，濕，巖體裂隙較發育，巖體較破碎，厚層狀結構，巖石堅硬程度為較硬巖，埋深在25.50～46.30米，分布在橋梁兩側。

表1 穩定液的主要材料表

（三）總體方案

由于該工程位于粉煤灰堆積庫區域內，所以在樁基施工中先進行粉煤灰開挖至樁頂標高下一米的距離時，進行換填鉆孔平臺，之后再利用振動錘插打鋼護筒的方式，使其達到標高設計要求，利用旋挖鉆施工技術進行粉煤灰層和土層的鉆孔施工，然后再利用沖擊鉆進行巖層施工。

二、旋挖、沖擊鉆孔樁施工技術

（一）泥漿（穩定液）制備

1.原材料。泥漿在制備過程中要確保其密度、黏度以及PH值含沙量等指標參數在規定的標準范圍內，這樣才能有效保證其性能的穩定，符合施工具體要求。泥漿中的膨潤土需按照國家規定的標準要求進行選購，選擇黏粒含量大于50%，塑性指標大于20，含砂量小于5%，且在泥漿制備中，二氧化硅和三氧化鋁材質的比例要在黏土3～4倍，以提高泥漿質量。具體內容如表1所示。

2.配合比。配合比的確定需要結合地基土的性能和狀態、鉆機的情況以及工程施工的具體要求。通常情況下，100升的水中需要加8千克左右的膨潤土，對于黏性土只需加入4千克左右的膨潤土。所以工作人員需要結合土層的實際情況，確定配合比內容，以優化泥漿性能，為后續施工質量的保障奠定基礎。

（二）灌注樁成孔施工技術

1.施工測量與鋼護筒插釘施工技術。在完成鉆孔平臺開挖作業并實施填平處理后，需要利用全站儀對孔樁位置予以確定，并利用吊機實施鋼護筒的插打作業。其中需要注意的重點事項有：第一，鋼護筒要選擇厚度在20毫米以上的A3鋼板卷制，且直徑控制在1.7米左右。第二，鋼護筒應以8.5米左右的長度進行分段制作，確保其質量。第三，由于鋼護筒是以拼接形式連接的，所以在拼接過程中應注意其連接性，并確保整體長度符合工程的實際要求。第四，在鋼護筒插入過程中，需保證其位置的垂直性、準確性，不得存在較大偏差，且插打流程要嚴格按照施工流程進行操作。具體流程：場地換填清理平整→測量放樁位→插打鋼護筒→校核鋼護筒垂直度→鉆機就位→鉆孔施工。

2.旋挖鉆成孔施工技術。在施工過程中需要在動力頭轉動底門的位置上安裝筒式鉆斗機，以保證巖土層的施工質量，同時還需利用卷揚機、伸縮鉆桿等設備進行卸土，減少雜質混入，以加強鉆孔深度的合理性。在鋼護筒插入過程中，可根據土層結構選擇合適的鉆進方式，如干式鉆進法、清水鉆進法等，且無須泥漿護壁。但對于較為松散或者存在地下水的土層來說，則需要采用靜態泥漿護壁鉆進工藝來確保結構的穩定性，減少危險的發生。在施工過程中，應及時查看鉆頭情況，一旦發現其存在磨損，務必及時更換，保證工作效率。

3.沖擊成孔施工技術。沖孔樁機主要是在中風化、微風化千枚巖中成孔。首先樁基就位。就位過程中，要確保鋼絲繩中心與樁機位中心的一致性，以免在施工中存在偏差等問題，影響孔洞質量。其次沖擊成孔。由于本工程采用了填筑平整鉆孔平臺，其護筒腳下的土層相對較為松散，所以在鉆孔前需要添加適量的黏土，并調整其沖程情況，來確保施工質量。另外，在沖程過程中，應根據土層、巖石層的情況合理區分沖程情況，如礫石、漂石類土層可以采用高沖程；松散土層可以采用中沖層，這樣能夠更好地降低鉆孔中產生的振動頻率，避免坍塌問題的出現。再次，檢孔工序在成孔后，下鋼筋籠這一階段內，且要根據實際孔徑情況制作合理的檢孔器。在檢查過程中，將檢孔器緩慢的放入孔內，如果發現下放過程中暢通無阻，則說明孔徑大于籠徑；如果遇到阻礙，則說明孔徑設置存在問題，需要采取合理方式予以解決。最后為砼的灌注。首批混凝土灌注采用的是撥球法施工，利用大集料斗和導管將砼料灌注到指定位置，在首批砼灌注完成后，利用小集料斗進行后續澆筑作業，直到完成整根樁的澆筑作業。在砼灌注時，需確保混凝土土面的高度、強度等與實際要求相符，及時調整導管掩埋深度，讓其不超過2～6米。且頂面的澆筑標高應控制在0.8米以上，并對多余部分予以提出。灌注過程中務必做好詳細記錄，便于后期檢查工作的開展。

三、溶洞處理

（一）一般溶洞處理

一般溶洞指的是高度在4米以內，且連通性較差的溶洞。在處理過程中，要先結合勘察情況和超前鉆資料制定合理的施工方案，以加強土質設計的準確性，且要求工作人員詳細了解溶洞情況以及施工技術，從而促進施工的有序進行。在擊穿洞頂前，應使用小沖程緩慢進行，避免卡鉆情況的發生。當施工中存在泥漿面下降、孔內水位變化較大、鉆進速度較快等情況時，表面已經進入溶洞。

（二）大型溶洞處理

對于高于4米，連通性較好的溶洞，需按照大型溶洞完成處理工作，其通常采用的方式有片石水泥造壁法和灌注混凝土護壁二次成孔鉆進法這兩種。

1.片石水泥土造壁法。在施工過程中，一旦出現漏漿情況，要及時采用泥漿填補，并向孔中拋袋裝水泥和黏土、片石混合物的方式來降低漏漿影響，待改善后方可開展鉆進工作。在鉆進過程中，應確保在泥漿凝結前完成作業內容，以免因漿液凝固影響鉆進效果和質量。

2.灌注混凝土護壁二次成孔鉆進法。在處理填充物為流塑狀溶洞時，很容易出現涌水、涌漿等情況，這時可以采用該方法對其進行改善，以保證泥漿側向壓力的平穩性。在施工作業中，可以在擊穿溶洞頂板后加大泥漿注入比重，減少上述情況的發生，保證護壁質量。而在鉆至溶洞底板后，可以通過完善混凝土溶液灌注的方式來保證其穩固性。此外，在整體施工過程中，還應合理控制施工順序，通過分段施工的方式來提高整體施工質量，減少坍塌等危險的發生。

（三）樁基施工質量控制

1.孔壁坍孔及預防措施。造成孔壁坍塌的原因主要有：提升下落沖錘和掏渣桶時發生的孔壁碰撞；護筒周圍保護措施不合理，產生漏水現象，影響孔壁質量；泥漿注入不合理或者泥漿密度不足；松散土層中進尺速度較快。所以在實際施工中，應保證下落沖錘和掏渣桶的穩定性，減少碰撞的發生；同時還要強化護筒周邊的防護效果，提高泥漿灌注質量，減少問題的產生；在松散土層施工中，應合理控制進尺速度。

2.成孔偏位及預防措施。成孔偏位的產生原因有：樁機安裝中，應做好支撐和固定作業以避免其存在不穩定的情況，另外若土層結構變化還會使得樁機位置出現偏移。其預防措施為：首先，對樁機進行加固處理，加強其位置的穩定性。其次，對地層結構實行詳細勘察，對不均勻區域予以填充，加強其平整性。且在回填過程中，需合理選擇回填材料，并確定高程數值，減少偏差的產生。最后，在填充完成后，需靜止2小時左右，確定樁位的準確性，以免影響施工效果。穿過傾斜巖層過程中，可采用自重較大的沖擊鉆，以低錘密擊的方法進行。

四、結語

在跨粉煤灰庫區橋梁樁基施工中，應當結合場地整體地質情況合理選擇樁基施工技術，設計合理的施工方案內容，以促進施工作業的有序進行，減少坍塌等問題的出現。與此同時，在施工過程中，還要對存在的問題予以及時發現和解決，以避免問題擴大影響樁基整體施工效果，增大危險系數。唯有如此，才能有效提高橋梁樁基施工質量，優化橋梁使用性能，進而為我國交通行業的進一步發展貢獻力量。