新填土、高填方區域鉆孔灌注樁施工工藝探究
——以十堰東站落客平臺及集疏運匝道橋樁基施工為例

劉 聰 （中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430000）

0 前言

我國幅員遼闊，山地、丘陵遍布，隨著經濟的發展及西部開發、“一帶一路”等政策的推行，各地建設用地需求增大，山地、丘陵地區利用“移挖作填”“削峰填谷”的方式解決工程建設用地緊張問題。因此新填土、高填方項目越來越多，在這些區域進行樁基施工成為項目建設中的重點與難點。

1 工程概況

1.1 工程簡介

十堰東站落客平臺及集疏運匝道全橋長397m，基礎設計為鉆孔樁，樁徑φ1.2m，樁長29～75m，共 116根，5172m，均為端承樁。

1.2 地形地貌

漢十高鐵十堰東站原始地貌為剝蝕低山間谷地，呈兩山夾一溝地形，山體自然坡度約在30°～35°，相對高差約150～200m。山坡及山間谷地植被較發育，多為雜草和灌木，山間谷地多為田地及菜地。十堰東站場坪工程削山填谷，利用兩座山既有填方來將低谷填平，場坪回填填筑厚度26m～93m。

1.3 地質情況

落客平臺及集疏運匝道橋橋型布置

根據鉆探揭露，結合區域地質資料對比分析，沿線所經過的地層巖性較復雜，巖土施工工程分級和基本承載力為：

①0填筑土（Qm l），主要由云母石英片巖及其碎屑及殘坡積土組成，為新近填筑而成；

②（40）8-2云母石英片巖（Pt），主要成份為云母、綠泥石和石英，裂隙極發育，巖芯極破碎；

③（40）8-3云母石英片巖（Pt），主要成分為云母、綠泥石和石英，裂隙較發育，巖芯較破碎。

2 高填方區域鉆孔灌注樁施工工藝探究

由于鉆孔灌注樁具有對地質條件適應性強、施工相對簡單且設備投入一般不是很大，施工質量較易得到保障等特點,在樁基施工過程中應用廣泛。本項目施工過程中的鉆孔灌注樁施工工藝主要包括：旋挖鉆干孔鉆進施工、旋挖鉆干孔護筒跟進施工、地基注漿旋挖鉆干孔護筒跟進施工、沖擊鉆施工、地基注漿沖擊鉆施工等方法。

2.1 旋挖鉆干孔鉆進施工

原理：利用填方區域內回填的片石等材料，在無地下水的情況下具有一定的自穩性，并通過旋挖鉆機鉆進過程中反復擴孔和掃孔，擠密孔壁達到成孔狀況。

工藝流程：測量放樣→護筒埋設→鉆機就位→鉆進→清孔并檢查沉渣→鋼筋籠安裝→導管安裝→測量孔深及檢查沉渣→導管灌注混凝土→拔出導管→拔出護筒。

施工效果：在石質基礎，無地下水區域，且樁長小于50m時，旋挖鉆干孔鉆進施工較為順利，但最終混凝土超方量較大，以此方法施工的33根樁，平均混凝土平均超方量大于20%。

優缺點：①鉆進時無需其他輔助成孔材料或者設備，直接鉆進即可，工藝簡單、成樁效率高；②在反復掃孔擴孔過程中，樁徑大于設計樁徑造成混凝土超方；③若灌注混凝土前檢查發現塌孔了沉渣超標，需要把鋼筋籠吊起來，清孔完成后再進行后續工作。

2.2 旋挖鉆干孔護筒跟進施工

原理：施工過程中采用配套鋼護通過旋挖鉆動力頭可實現邊下壓邊鉆進，以實現鋼護筒的跟進作業，保證孔壁穩定。

工藝流程：測量放樣→內護筒埋設→鉆機就位→鉆進→外護筒跟進→清孔并檢查沉渣→鋼筋籠安裝→導管安裝→測量孔深及檢查沉渣→導管灌注混凝土→拔出導管→拔出外護筒→拔出內護筒。

施工效果：施工過程中用配套鋼護筒跟進至圍巖較好的部位，剩余部分采用旋挖鉆干孔鉆進，整體施工順利，但任然存在較大超方量。

優缺點：①外護筒阻隔地下水、保護孔壁，防止孔壁塌孔，鉆進施工順利，縮短成樁時間，提高工作效率；②鋼護筒下沉過程中需隨時校正偏差，防止中心位置垂直度偏差過大；③鋼護筒未能全程跟進，與圍巖交界處存在混凝土流失，造成超方。

2.3 地基注漿旋挖鉆干孔護筒跟進施工

原理：利用水泥-水玻璃雙液漿的滲透、劈裂擴散、填充和擠密效果，填充石方基礎的孔隙；同時水泥漿與土體發生化學反應生成水化硅酸鈣；加固后的基礎凝固后形成強度較高、水穩定性好的水泥結石體，從而使地基擠密，固結強度增高，達到順利成孔條件。護筒跟進可以有效防止孔壁塌孔，起防護孔壁作用。

工藝流程：測量放樣→基礎注漿→內護筒埋設→鉆機就位→鉆進→外護筒跟進→清孔并檢查沉渣→鋼筋籠安裝→導管安裝→測量孔深及檢查沉渣→導管灌注混凝土→拔出導管→拔出外護筒→拔出內護筒。

施工效果：鉆進前的地基注漿處理有效降低了基礎的孔隙率并提高其自穩性，同時鋼護筒的跟進減少了塌孔風險，為孔隙較大的石質土區域深長樁基成樁質量提供了保障。

優缺點：①護筒與鉆頭尺寸相對固定，使成孔后混凝土超方量相對可控；②地基經注漿處理，孔隙率降低，自穩性均提高，可以有效減少漏漿現象發生；③施工成本較大，在孔隙率大的地區，注漿量非大，施工周期長。

2.4 沖擊鉆施工

原理：在填土層區域利用沖擊動能沖擊土層或破碎巖層形成樁孔。

工藝流程：測量放樣→泥漿制備→埋設護筒→鋪設工作平臺→鉆機就位→鉆進成孔→清孔并檢查成孔質量→鋼筋籠安裝→導管安裝→測量孔深及檢查沉渣→導管灌注混凝土→拔出導管→拔出護筒。

施工效果：鉆進過程中漏漿問題頻發，采取回填片石及粘土將漏漿部位進行封堵，重新成孔施工，后續施工時泥漿液面仍有小幅下降，但經過補漿后，泥漿液面趨于穩定，最終順利完成鉆孔工作。

優缺點：①適用性較強，在含有砂卵石、回填土、巖層等地質條件下中有優勢；②回填區域孔隙率較大，沖擊鉆成孔過程中反復回填、堵漏影響成孔效率；③需設置泥漿池，對環境影響相對較大。

2.5 地基注漿沖擊鉆施工

原理：鉆進前利用水泥-水玻璃雙液漿的滲透、劈裂擴散、填充和擠密效果，填充石方基礎的孔隙，再進行沖擊鉆施工。

工藝流程：測量放樣→基礎注漿→泥漿制備→埋設護筒→鋪設工作平臺→鉆機就位→鉆進成孔→清孔并檢查成孔質量→鋼筋籠安裝→導管安裝→測量孔深及檢查沉渣→導管灌注混凝土→拔出導管→拔出護筒。

施工效果：成孔過程中在原山體與回填土交界處仍有漏漿現象發生，但頻率降低且漏漿速度相較未做加固處理前慢，回填片石、粘土后漏漿問題得以解決。

優缺點：①回填區域地基經注漿處理后，鉆進過程中漏漿問題普遍得以改善；②沖擊鉆施工時震動及水壓對回填區造成了擾動，特別是在回填與原地面交界處，將填充的空隙沖開造成漏漿；③回填區域空隙大時，注漿量巨大，施工成本顯著增加，且施工效率降低。

3 總結

本文基于十堰東站落客平臺及集疏運匝道橋樁基施工，比較分析了幾種鉆孔灌注樁成樁工藝在高填方區域的施工效果，得出以下結論：

①新填土、高填方區域由于填土孔隙率較大、自穩性相對較弱，樁基施工過程中容易產生塌孔、漏漿、卡鉆、混凝土超方嚴重等風險，施工過程中需要加以注意并做好預防；

②地基注漿預處理方案在新填土、高填方區域效果比較明顯，能有效提升成樁質量并減少鉆進過程中的風險，但在原地面與回填交界范圍存在較大的孔隙及空洞時，應加大注漿范圍，實現對回填造成的孔洞和地下水流通道進行完全填充密實，增強地下部位土體的抗滲透強度；

③新填土、高填方區域進行深樁基施工時，在有條件的情況下可以使用鋼護筒跟進的施工工藝，雖然施工投入會有一定提升，但成樁質量有保障，并且成樁效率也相對更高；

④本文中案例所對應的地質條件下，旋挖鉆機因對基礎擾動較小，相較于沖擊鉆機其工作效率、成樁效果等更優，綜合質量、工期、成本等多種因素，推建使用旋挖鉆機進行施工。