沿海潮汐地區厚覆蓋層大孔徑鉆孔樁施工技術

劉金寶

中煤江南建設發展有限公司廣州分公司 廣東廣州 510800

1 工程概況

明珠灣大橋工程線路起始于萬頃沙島的萬環西路，止于南沙經濟開發區虎門聯絡道，全長約9.1公里。引橋樁基礎采用旋挖鉆孔灌注樁，用氣舉式反循環清孔。施工中需要大量的泥漿護壁，如果用淡水造泥漿對于淡水消耗非常大，而且拉水線路長，將會增加項目資源和成本，而利用豐富的現場水資源，配制同樣標準的含有海水成分的泥漿用于鉆孔護壁，將節約大量的資源和成本[1]。地質情況按分層原則主要按照地質年代、地質成因、工程地質性質相同和相近的巖土進行分層，同一層亞層沒有上下順序關系。各巖土層的分布及工程地質特征分述如下：

編號 名稱 色澤 狀態 層厚(m) 備注7 素土 褐灰色 飽和，-中密 平均厚度1m 2 淤泥質粉質粘土 深灰色 可塑夾粉細砂 平均厚度18m 3粗砂 灰色、灰白色 稍密含少量黏土 平均厚度10m⑤2 砂質黏土 黃褐色、灰白色 硬塑、遇水易崩解 平均厚度5m⑥1 全風化混合巖 褐黃色 原巖結構破壞 平均厚度6m⑥2b 強風化混合巖 褐黃色、青灰色 風化不均 平均厚度6m⑥2c 強中風化混合巖 褐黃色、灰白色 較難擊碎 平均厚度5m⑥3 中風混合巖 青灰色 質地堅硬 平均厚度5m⑥4 微風化混合巖 青灰色 質地堅硬，擊聲清脆 平均厚度3m

2 泥漿調制

在前期的試樁中的，開始使用現場的水調制泥漿，泥漿性能指標：比重1.15g/cm 3，粘度26s，含沙1%。泥漿指標達到設計規范要求。在鉆進過程中注意泥漿液面的補給，泥漿面始終保持只比護筒低1米以內。同時檢查泥漿的指標是否達到要求。按要求在淤泥層和砂層采用慢進尺鉆進，在施工至52.5米的位置時出現了塌孔現象。

2.1 塌孔事故原因分析

（1）由于施工位置離海比較近，現場取的水含有大量海水成分，由于海水成分中含有大量的無機鹽類，海水中Cl-、Mg2+、Ca2+含量高，泥漿懸浮功能差，泥漿在放置靜止1小時表面會出現一層清水的現象。含鹽分高的水對泥漿膠體率和粘結度破壞度大，膠體率低、穩定性差[2]。（2）普通泥漿對鹽的敏感性較高，所以泥漿性能在過程發生變化，導致泥漿護壁失水，泥漿護壁未能起到原來護壁的效果。如果僅采用普通膨潤土等造漿材料，是不能使泥漿達到使用要求。這樣我們現場要求配置的泥漿性能指標必須相對穩定，對鹽的敏感性較低，可以抵抗較高鹽類的污染，性能變化小。針對這個問題，根據本工程的實際情況，在現場反復調制泥漿，調整配合比，最終調出與使用淡水調制的效果一樣穩定。

2.2 泥漿配制

2.2.1 原材料的選擇

配置泥漿性能的好壞關鍵在于原材料的選取。本次施工中的造漿材料分別選用：（1）聚陰離子纖維素，主要成分為PAC，無毒無害，主要作用是提高泥漿黏度，降低失水率，防止泥漿漏失；（2）純堿Na2CO3，主要作用是做泥漿的分散劑、除鈣劑，調整泥漿的PH值；（3）鈉基膨潤土，主要成分為蒙脫石，主要作用是作為主要配漿材料，提高泥漿黏度，降低失水率；（4）STF增粘劑，主要作用有效改善鈉基膨潤土泥漿的懸浮率，改善泥漿護壁性能；（5）水取自現場，未作任何處理。

2.2.2 現場反復試驗，調制泥漿

根據試驗中實測泥漿各項性能指標，泥漿比重1.16g/cm3，粘度28s，含沙＜1%。根據實測泥漿各項性能指標分析，當按照現場水：膨潤土：增粘劑：PAC：純堿=1：0.6：0.35：0.0035：0.0042的質量比配制的泥漿，其各項性能指標均滿足規范要求。因此按照現場水：膨潤土：增粘劑：PAC：純堿=1：0.6：0.35：0.0035：0.0042的質量比人工配制泥漿，進行現場施工。

3 潮汐地區的施工流程

4 沿海潮汐地區的泥漿穩定性

4.1 潮汐影響內外壓力平衡措施

減壓鉆進法：始終保持鋼護筒內泥漿面處于低潮水位標高線附近，并適當保持一個較大的泥漿比重進行鉆進作業，使內部水壓始終處于等于或約小于外部水壓的一個狀態，采用此種方法能較好的避免漏漿現象的發生，當發現鋼護筒內部輕微涌水時，加大泥漿比重或適當提高水頭高度以維持內外水壓平衡。

4.2 成孔質量保證（垂直度、孔徑）措施

影響鉆孔樁成孔質量（沖擊鉆）的因素有鋼護筒埋設質量、地質夾層、偏錘、梅花鉆等。所以首先要嚴格控制鋼護筒埋設質量，要求鋼護筒埋設軸線偏差不大于5cm，豎直度不大于5cm且不大于鋼護筒長度的2%。鉆進過程中，要定期復核鋼絲繩十字中線和豎直度，復測頻率不小于2天/次，遇特殊地質時應提高復測頻率。定期檢查和補焊錘牙和環向加筋肋，防止出現偏錘和梅花鉆。泥漿的性能指標要經常檢查，發現泥漿變差，及時調配泥漿，防止孔樁事故的發生[3]。

5 結語

海上施工中淡水泥漿的成本主要取決于淡水的價格與運費，經過比較其成本遠高于海水造漿，采用海水造漿不但可以就地取材，減少施工難度，還大大降低了施工成本，具有很高的推廣價值；原材料的選取與攪拌工藝是決定海水泥漿基本性能的重要因素，因此在施工中要正確操作，確保鉆孔泥漿的質量。增加泥漿的穩定性在試樁期間進行配置好泥漿，不僅可以產生經濟效益，還可以在以后類似地質條件下的樁基礎施工中提供十分有用的技術參數，產生極高經濟效益。