軟基地段鉆孔灌注樁施工

程劍春

中交第三航務工程局有限公司寧波分公司

1 工程概況

新建黔江至張家界至常德鐵路（代建段）站前1標，正線長度10.41km。其中本標段橋梁共6224.47 延長米/8 座，其中復雜雙線特大橋1569.14 延長米/1 座，一般單線特大橋2110.8 延長米，一般雙線特大橋1743.53延長米/2座，其余大橋中橋共5座，共有1314根樁基。鐵爐堡特大橋橋址位于重慶市黔江區正陽鄉團結村附近，本段屬于四川盆地中山區，沿線第四系至元古界地層均有出露，粘性土，淤泥土、砂類土、泥巖、灰巖分布。沿線區域范圍發育不良地質類型主要有順層、褶皺；裂隙、巖溶、煤窯采空區、老窖積水等。沿線的特殊性巖土主要為軟土（松軟土）、膨脹巖、人工棄土。

本文所探討的施工地段在鐵爐堡特大橋雙線38#墩至41#墩，此處墩臺位于一個魚塘里面，連接兩座大山，不僅樁基深度大，墩柱高度更是超過了60m，因此對工期要求非常高。經過前期的地質勘察，這個魚塘水深為1.5m左右，因常年淤積，淤泥厚度約8m左右，且淤泥呈流塑性。

2 施工準備

2.1 機具選擇

一般的轉盤和沖擊鉆機設備老舊，存在轉移孔位繁瑣、施工效率低下等缺點，施工過程中需要泥漿護壁，泥漿的使用對環境污染大，且容易發生塌孔、縮頸等質量通病；旋挖鉆機機械化、自動化程度高，履帶式的裝備移位靈活方便，成孔效率高、質量有保障，根據對圖紙中該地區地質條件的分析，可以采用干鉆法施工，省去泥漿施工環節，對環境污染小。

本標段全線共有樁基1314根，由于工期緊任務重，對樁基的施工工期和質量要求都非常高。經過對各類指標的對比，旋挖鉆機除了對施工場地承載力要求較高外，其余各項要求都符合工程需要，因此在施工中采用旋挖鉆機進行施工。

2.2 場地處理

鐵路工程中的樁基基礎一般采用群樁形式，而該區域四個墩臺都位于魚塘當中，要想給旋挖鉆機提供施工平臺，需要在紅線范圍內對墩臺周邊進行拋石擠淤，改變軟基承載力滿足鉆機施工。用于擠淤的渣石粒徑不宜過大，大的石頭容易造成鉆機鉆頭偏位，既影響施工效率又不能保證樁基質量。沿紅線邊臨時租用土地，填筑一條寬5m 的施工便道貫通魚塘，然后對墩臺底進行2m～3m厚的渣石填筑，施工平臺比橫橋方向到紅線邊，縱橋方向比承臺寬5m～8m，方便后期其他施工設備施工站位。

3 施工過程

3.1 工藝

魚塘內四個墩臺，每個墩臺11 根樁，共計樁基44 根，樁徑1.5m，平均樁長30m，根據計劃工期，需要在50天內完成該任務，而旋挖鉆機的功效可以達到每天一根，完全滿足工期要求。

鉆機就位后，首先埋設護筒，護筒采用直徑1.8m 長6m 的鋼護筒，埋設中心與樁基中心重合，并外露出施工地面30cm，然后開始干鉆施工。鉆至設計深度后，復核樁孔深度，合格后利用自制檢孔器檢孔，達到要求開始下鋼筋籠，最后安裝導管澆筑混凝土。

3.2 施工中遇到的問題

施工第一根樁時，鉆機遇到了難題，鉆桿鉆進至設計深度6m以上時，出現了嚴重的塌孔，根據以往的施工經驗，采取了利用回填土填充塌腔，重新鉆進的方法進行補救，但經過多次嘗試，依舊出現塌孔情況，效果不理想。另一方面，多次的回填和鉆進需要挖機和裝載機的配合，機械的運行對護筒造成擠壓，護筒位置有了一定程度的偏移，樁孔的位置得不到保證，會導致樁基偏心和樁孔傾斜[2]。施工一時陷入瓶頸，急需有效而快速的方法解決當前難題。

3.3 分析原因

每次提鉆時，土體被鉆頭挖走，由于淤泥的流塑性，造成孔底塌陷，塌孔的原因是護筒長度過短，沒有穿過魚塘底淤泥層，應該直接將護筒跟進至相對穩定的土層。

施工平臺的形成是采用拋石擠淤的方式，考慮到施工成本和工期，只是對魚塘2m～3m深度進行處理，滿足旋挖鉆機的基本施工要求，土體的不穩定導致護筒位置無法準確定位。

3.4 提出解決方案

經過計算，魚塘水深加上淤泥厚度達到9.5m，將護筒長度加長到12m，塌孔的問題得到了有效的解決，但樁基偏位問題依舊存在。

針對土體不穩定的情況，首先提出對魚塘8m深度的淤泥進行換填處理的方案，經過計算，每個承臺的平面尺寸為14.5m×10.5m，加上富裕寬度，平臺的面積為20m×15m，換填的深度為8m，每個施工平臺的設計方量為1500m3，總共要增加近6000m3的工程量。如果對平臺進行了處理，施工土體得到很大的改良，樁基偏位問題迎刃而解。首先對淤泥進行開挖外運，然后用宕渣進行回填。開挖回填方量為6000m3，單價32 元/m3（含挖、運、回填），增加費用6000m3×32元/m3=19.2萬元，整個處理過程在不考慮天氣影響的情況下，預計需要十天才能完成。成本大量增加，延誤計劃工期，造成旋挖鉆機和人員窩工，因此換填平臺的方案不可行，施工再次陷入停滯。

經過對相關資料的查閱以及討論，決定采用方案二，在原有的平臺上采用雙護筒的施工工藝。雙護筒顧名思義是采用兩個護筒，即利用直徑不同的兩個護筒套用，內護筒長12m，直徑1.8m，直接跟進進入穩定土層，防止塌孔和保證樁基的直徑；外護筒長6m，直徑2.2m，對內護筒形成有效的保護，消除了機械的擠壓對內護筒的干擾，保證樁基位置準確，避免樁孔傾斜。在施工中先埋設外護筒，外護筒埋設至6m 深度后，再重新確定樁中心，埋設內護筒。確定了方案，立即加工材料并開始施工試驗，選取三個點進行試鉆，每次鉆進深度均超過淤泥層厚度。此方案只需要增加3 個6m 長，直徑2.2m 的鋼護筒(鋼護筒可循環利用)，護筒的材料費和加工費3萬元，不僅有效的解決了施工中存在的問題，還不影響現場施工，保證了計劃工期如期兌現。

4 試驗及質量檢驗結果

對選取的3個試驗點內外護筒中心與孔位中心偏差進行量測對比，若采用單護筒施工工藝，孔位中心偏差不滿足規范要求，采用雙護筒施工工藝，孔位中心偏差滿足規范要求。由于內護筒跟進深度超過了淤泥層深度，樁基塌孔現象得到了有效解決。因此，采用雙護筒施工工藝，根據淤泥層深度合理設計內外護筒長度，樁基塌孔和偏位問題得到了徹底的解決。

采用低應變反射波法對鐵爐堡特大橋雙線38#墩至41#墩共計44根樁基進行了檢測，檢測結果如表1。

表1 低應變反射波法檢測結果統計表

從表1得出：采用雙護筒施工工藝，樁身完整性滿足設計及規范要求，可以用于指導深淤泥軟基地段鉆孔灌注樁施工。

5 結束語

隨著國家的日益強大，老百姓對出行要求日益增高，交通基礎建設的數量和范圍必將擴展，樁基施工的地域越來越廣，面臨的施工地質難度也越來越大，傳統的機械和工藝已不能滿足施工要求，這就需要在施工過程中不斷的積累和創新，保證基礎建設又快又好的完成。

本文提到的樁基雙護筒施工工藝，根據淤泥層深度合理設計內外護筒長度，可以有效地解決深淤泥軟基地段鉆孔灌注樁施工中出現的樁基塌孔及偏位問題。該工藝可以指導深淤泥軟基地段鉆孔灌注樁施工。