城際鐵路復雜地質條件下鉆孔灌注樁施工技術

古建波

（中交四航局珠海工程有限公司，廣東 珠海 519080）

1 工程簡介

1.1 工程概述

珠海市區至珠海機場城際軌道交通工程拱北至橫琴段項目從廣珠城際鐵路珠海站（DK0+140），沿昌盛大道向西跨前山水道，沿南灣南路地下敷設，于橫琴大橋下游約500m下穿馬騮洲水道至橫琴島，沿環島東路穿橫琴山至珠海長隆海洋公園（DK17+145）。線路全長17.005km，沿線分布有車站7個（分別為珠海站、灣仔北、灣仔、十字門、金融島、橫琴口岸站以及長隆公園站）、路基160m、前山水道特大橋1座、聯絡線大橋1座、橫琴隧道1座、有砟軌道860m、無砟軌道16336m、四電工程及裝飾裝修工程等。

1.2 工程地質

珠機城際軌道交通沿線地層主要分布有沖積、洪積、海積及海陸交互相沉積的黏性土、粉土、各類砂、軟土和燕山期花崗巖，各地層間為不整合接觸或斷層接觸。沿線工程地質條件較為復雜，前山水道特大橋段（DK0+140～DK2+239.65）地表多覆蓋人工填土，厚0.8～6.0m；下為海陸交互沉積及沖洪積的淤泥、淤泥質土、粉質黏土以及粉砂、中砂、粗砂、礫砂層，總厚度15.1～40m；下伏基巖為燕山期侵入的花崗巖（γ52），全～弱風化，全風化層巖芯呈砂土狀，厚度一般為20～40m，鉆孔揭示的全風化層最大厚度＞45.5m，強風化層厚1.9～22.2m，下為弱風化層。

2 施工工藝流程

根據樁長、樁徑、地質及周邊建筑物情況，適用于該工程的灌注樁施工工藝主要有沖錘沖擊成孔工藝和旋挖鉆旋挖成孔工藝。兩種工藝各有優缺點，其中沖錘沖擊成孔工藝存在對鄰近建筑物產生振動、產生較大量泥漿的局限性[1]。因此，該工程灌注樁施工工藝選擇如下：前山水道特大橋0#～15#墩和聯絡線6#、7#墩，距離正在營運的廣珠輕軌珠海車站及正在施工的港珠澳大橋聯絡線隧道較近，既有建筑對振動有要求，擬采用旋挖鉆工藝施工；其他墩位灌注樁離建筑物較遠，將根據綜合施工成本擇優選擇。

鉆孔灌注樁施工順序：測量放樣→鉆機就位→開孔→提鉆→孔口護筒埋設→泥漿注入→鉆進施工→清孔→成孔檢測→鉆孔結束。將擋砂板安裝在鉆頭位置，清理干凈井孔中的沉渣，對沉渣密度、黏度和厚度進行檢測，檢測合格以后，才能進行二次清孔作業。導管和鋼筋籠下放結束以后，對孔底的沉渣厚度進行測定，如果存在超標的情況，需要進行二次清孔，使用泵吸法完成二次清孔。具體施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

3 施工工藝

在鉆孔灌注樁施工過程中，經常遇到溶洞、砂質泥巖、圓礫土、砂土、粉質黏土、沖積淤泥、人工雜填土以及地下水等復雜的地質情況，施工中任何一個環節出現問題，都會給成樁質量造成嚴重的影響。成樁過程中易于出現的質量問題有樁底沉渣過厚、樁身夾泥、鋼筋位置錯位、樁孔偏斜以及縮徑等，給樁基的承載力造成了嚴重的影響[2]。因此，施工時，應認真分析成樁質量的所有影響因素，積極采取有效措施解決，對施工各個環節進行嚴格的管理，從而使施工質量滿足設計的要求。

3.1 埋設護筒

對樁位進行精確的設置，將護樁埋設在中心樁位的四周。根據護筒的直徑挖掘到地下1m左右的位置，采取旋挖鉆機與人工相結合的方式完成埋設施工，保證護筒位置的穩定性。護筒四周的黏土需要均勻、對稱回填好，采取分層夯實的辦法確保其穩定性。護筒埋設完成以后，再次對樁中心位置進行校對，使其滿足設計的要求。

3.2 鉆機就位

在鉆進施工前，調整鉆機，確保其垂直和水平；對鉆桿進行伸縮處理，使樁位中心與鉆頭底部導向尖對齊。在檢測時，主要的依據為鉆頭外壁到護樁之間的有效距離，孔位偏差必須控制在最小的范圍值之內。

3.3 鉆孔

使用跳樁法對排樁或群樁施工，若樁位鉆孔位置是已灌注成樁的兩側，需要等已灌注鉆孔樁混凝土強度達到設計值才能施工，防止給相鄰的已灌注樁造成影響。泥漿沉淀處理器、泥漿分離器、泥漿池和泥漿攪拌機構成了制備與循環分離系統，優質膨潤土是泥漿的主要材質。鉆孔施工時，應及時清理混凝土澆筑時溢出的廢棄泥漿和沉淀池中的沉渣，對泥漿外溢問題進行嚴格的防控，棄渣一定要運送到指定位置，不可以隨地亂棄，以避免對四周環境造成污染。

3.4 清孔

鉆孔深度滿足設計標準后，需使用超聲波樁孔檢測儀對孔底沉渣量、孔形、孔徑和孔深進行詳細檢測，待監理工程師驗收合格后方可清孔。借助鉆機的反循環系統完成清孔施工，鉆頭空轉實現循環換漿清孔施工，清孔的同時也要將護壁上的泥漿清理干凈。需注意的是，通過加深鉆孔深度的方法來取代清孔作業是不可取的。導管和鋼筋籠安裝結束后，需要在水下混凝土澆筑施工前對樁底沉渣的厚度進行檢測，若檢測結果顯示沉渣厚度超標，應立即采取有效措施進行二次清孔。

3.5 加工與吊放鋼筋籠

使用長線法對鋼筋籠進行加工，鋼筋籠分為2～5節制作加工，每一節的長度為18m，調整節為最后一節。每根樁的鋼筋籠需要按照設計的長度編號，相鄰節段在臺架上對應捆綁。底節鋼筋籠安裝的聲測管需要焊接在鋼筋籠的外面，其余各節需要全部捆綁在鋼筋籠里面。應用專用托架完成鋼筋籠吊裝，使用平板車將鋼筋籠運輸到施工現場，在孔口進行吊放時，需要使用25t吊車施工。鋼筋籠下放前，需要對鋼筋籠的垂直度進行檢測，上節和下節鋼筋籠對接時的中心線要確保在同一直線上；主筋對接完成后，使用直筒螺紋或電弧焊連接接頭。完成鋼筋籠安裝后，將鋼筋籠的4根加長主筋焊接在鋼護筒上，有效預防混凝土澆筑時鋼筋骨架出現上浮的情況。

3.6 澆筑水下混凝土

水下混凝土澆筑施工前，需要將準備工作落實好，應急材料和設備要備足，使混凝土澆筑時間得到保證，必要時可以在混凝土中添加緩凝劑，以確保整個工程的施工質量滿足設計的要求。導管要使用專用的卡口式導管，導管制作時要確保無局部凹凸、順直、內壁光滑、堅固。導管的內徑要保持一致，誤差要控制在2mm內；導管下放時位置以居中為宜，下放速度要保持勻速，防止與孔壁或鋼筋籠發生碰撞。首盤混凝土澆筑施工以前，孔底與導管底部的距離需要保持在48cm左右[3]。水下混凝土澆筑施工前，需要對孔底泥漿沉淀厚度進行檢測，如果沉渣厚度超出了設計值的范圍，需要立即二次清孔。澆筑施工以前，需要壓氣或射水5min左右，使孔底的沉渣得到均勻的攪動。水下混凝土澆筑時，計算出首盤混凝土的澆筑量，保證首盤混凝土澆筑完成后導管埋入混凝土中的深度大約為1m，確保導管底部間縫填充充分。在澆筑時，隨時對孔內混凝土面的上升高度進行監測，使其緩慢、平穩地上升，逐級、迅速地將導管拆除，每次導管提升都要檢測管內混凝土面高度。澆筑混凝土施工要具有連續性，施工過程不可出現中斷的情況。

3.7 特殊地質鉆進

砂層施工時，由于泥漿在使用過程中會受到不同程度的污染，含砂率不斷增加，泥漿指標很難得到有效控制，鉆進時一定要對泥漿指標進行檢測；同時，將性能指標合格的泥漿注入其中，避免出現坍孔問題。要想使鉆頭磨損得到有效控制，使孔壁穩定性得到維護，就要對泥漿配比進行科學調整，不斷增強泥漿的附著力，對機械設備進行換速變擋，借助液壓縮進裝置完成加壓。在對砂石層進行鉆孔施工時，可以將適量的黏土球投入孔洞，使孔壁的穩定性得到保證，同時將閉合閥板安裝到下入孔洞內的鉆頭上，使提鉆過程中的砂礫石散落問題得到高效解決。

3.8 檢測成孔

探孔器長度是樁徑的5倍左右，外徑與鉆孔樁的直徑相等，檢測時需要吊入鉆孔中。監理工程師需要對檢測結果進行復審，檢驗合格后使用換漿法完成清孔。在清孔過程中，孔內水位要比河流水位和地下水位高出1m左右，從而使坍孔問題得到有效抑制。清孔結束以后，使用開口鐵盒對孔內不同位置的泥漿進行收集檢測，待檢測結果合格后方可吊放鋼筋籠，進而開展水下混凝土灌注施工。

4 結束語

綜上所述，鉆孔灌注樁施工技術在我國相關工程建設中得到了廣泛的使用，但是其在實際應用時發現了很多的問題，需要施工企業對鉆孔灌注樁施工技術不斷進行深入探究與優化，使工程施工質量滿足設計的標準，促使行業施工技術朝著更加先進的方向邁進。