河湖地區旋挖鉆孔樁施工處理技術

摘要旋挖鉆孔灌注樁施工方法被稱為目前世界上最先進的成孔灌注樁施工方法，在我國鐵路施工中廣泛使用，它不僅安全、高速，也經濟適用。但因為河湖地區淤泥層厚，卵石松散，地下水位高、流沙多，極易造成縮頸和垮孔，故在此探討旋挖樁在河湖地區施工的技術處理措施和在酸性水質較嚴重的地區造漿護壁技術，對工程施工及技術處理具有實際指導意義。

關鍵詞河湖地區；旋挖樁；施工技術

前言

湖南常德船碼頭機埠改造、白馬湖連通及白馬湖橋至長勝橋河段景觀綠化工程，位于湖南省常德市濱湖西路，該工程為常德市城區污水綜合治理項目，屬市政重點工程，由德國漢諾威水協設計，目的是通過引進世界上最先進的治污理念，將一個臭氣熏天的大型污水池和一條貫穿常德市江北城區的污水河改造成常德市集凈化、綠化、美化、亮化于一體的自然景觀走廊和旅游生態公園。

1 工程概況

船碼頭機埠改造工程是對原城郊敞開式污水蓄水池分成兩部分進行改造，一部分改造成封閉式污水調蓄池、箱涵及非雨水泵房，一部分改造為敞開式雨水蓄水池。原污水蓄水池池底標高為黃海高程26.5米，四周頂部高程為33.5米。封閉式污水調蓄池、箱涵及非雨水泵房設計底部標高為24.7米，局部底部標高為23.9米，高低差為8.8米至9.6米，四周臨街道和高層住宅區，距離為5米至12米，因場地局限，不能采用大開挖放坡方式，故經專家討論后，決定采用成孔灌注樁進行基坑支護，護壁樁設計為長24米至26米，直徑1.2米，間距1.5米，成樁總根數230根。

2 地質情況

根據地勘報告揭示，該區域地質情況從上至下依次為素填土、淤泥質粉土、粉砂、砂卵石層，具體內容描敘為：

1、素填土：土層標高范圍為33.5米至25米，灰黃色、灰褐色，成分為粘性土、粉土，少量為粉砂，局部含少量卵石等，上部夾碎磚渣、石灰渣等建筑垃圾及植物根莖，下部含少量腐殖質、貝殼等，松散、稍濕。

2、淤泥質粉土：土層標高范圍為25米至19.3米，青灰色，含有機質，粉砂與粉土呈互層狀，搖振反應中等，無光澤反應，干強度低，韌性低，軟朔，很濕。

3、粉砂：土層標高范圍為19.3米至14.86米，灰色，含石英細砂，粘土質，微量鐵質、云母，夾粉土團塊及薄層，松散、飽和。

4、圓礫：土層標高范圍在14.86米以下，青灰色，填充物為砂、泥質，大于5毫米的顆粒約占80%，一般粒徑1厘米至5厘米，個別大于8厘米，呈次圓狀，母巖成分為石英砂巖，硅質巖，燧巖等，松散，飽和。經試鉆樁孔有20厘米的圓碩石頭。有豐富的地下水流，地下水壓力特別大，水質酸性重。該區域為典型河湖沖積土質。

3 現場實際情況描述

原污水蓄水池南邊為濱湖路人行道，寬為5米至5.4米，綠化和管網占道2.5米；北面為土堤，最寬處為11米，臨“和遠?公園世家”小區；西邊道路寬4米至7米，臨“和遠?公園世家”小區進出道路。西邊道路旁邊有“和遠?公園世家”小區臨建辦公樓，地下埋設有高壓電纜，對樁機施工具有一定影響，需要填筑土方5米至8米。因南邊道路寬度同樣不能滿足施工要求，需要填筑2米至3米寬土，拆除綠化帶，并對濱湖路圍擋5米寬。護壁樁澆筑混凝土時，場內道路尚未貫通，對混凝土運輸帶來較大的難度，需提前對四周道路改造、硬化。南邊護壁樁施工距離較長，泥漿池開挖有很大困難，需在原污水蓄水池斜坡邊砌筑開挖泥漿池，砌筑時需對基礎進行處理。

由于地質復雜，場地狹窄，工期要求緊，采用人工挖孔樁存在安全隱患，且常德市幾乎不采用人工挖孔施工；采用常規反循環樁機施工，但反循環樁機施工進度非常滯緩，樁機布置太多則無處設置泥漿池；而錘擊成孔樁不但進度慢，淤泥容易污染街道，對常德市創建文明衛生城市不利，故最后決定采用最先進的旋挖樁機施工。

4 旋挖樁機成孔時出現的主要問題

旋挖樁機在常德市河湖地區很少使用，僅在石長鐵路復線施工時使用過，但因當地淤泥層縮頸嚴重，卵石層極易塌孔，泥漿護壁難度大，最后不得已放棄了使用旋挖成孔，而采用錘擊成孔灌注樁施工。

本工程施工過程中，進場了一臺湖南中聯重工科技發展股份有限公司生產的ZR220C型號旋挖樁機，在試打1根樁至13米時，同樣出現了以上類似問題。本人提出采用粘土或黃土立即填埋方案，然后要求中聯重科派地質專家和一流司機來現場會商。經反復討論和熟練司機操作，第1根樁在1天內終于試打成功。樁機施工時，還發現了以下問題：

1、泥漿池土質松散，漏漿嚴重，；樁孔素填土部份有漏漿現象，卵石層水壓大，極易稀釋。

2、采用原孔內土質造漿或現場取土造漿不能滿足要求。

3、造漿水質酸性較重。

4、地下水豐富，水壓大。

5、卵石松散，跨孔嚴重。

5 主要技術措施及方案

1、工藝流程：

特殊地基處理→泥漿池→埋設護桶→鉆機就位、校正、鉆孔→造漿、護壁→成孔、清渣、清孔→鋼筋籠制作、吊裝→導管安裝→漏斗安裝→混凝土灌注→導管拆除、清洗。

2、施工方案：

本施工方案的重點是工藝流程的前五個流程，后面的流程與錘擊成孔區別不大。

（1）特殊地基處理主要指對污水蓄水池西邊和南邊邊坡的處理。南邊邊坡坡比為1:1.5，西邊邊坡坡比為1:1，邊坡雜草清除后將斜坡開挖成兩個臺階。因旋挖樁機重量達70噸以上，施工時要注意承重地面用粘土分層碾壓，每層厚度300毫米以內，用蛙式打夯機夯實。外邊坡用編織袋裝土分層碼堆，每層向后退30毫米。為防止填土下沉導致樁機傾覆，可在邊坡鋪6米長，2米寬，20毫米厚的鋼板，隨樁機轉移而移動。

（2）泥漿池設置：因場地特殊，北邊泥漿池根據一根樁的泥漿用量用挖機開挖，在底部和四周鋪設一層防滲厚塑料薄膜或彩條布后，再注水造漿，以免因土質松散漏漿；西邊樁成孔時，回漿修筑臨時明溝流入北邊泥漿池，樁孔注漿采用泥漿泵抽取；因南邊坡度較緩，且池邊有毛石擋土墻，可在臨污水蓄水池邊，毛石擋土墻上砌筑泥漿池，并挖除邊坡土方。為防止跑漿，砌筑砂漿必須飽滿，并且內墻需用水泥砂漿粉刷。回漿與注漿即采用以上方法。

（3）旋挖樁護筒采用10毫米厚鋼板制作，護筒長度為2米，直徑比設計樁徑大20厘米，護筒須垂直埋設，并高出地面40厘米，其頂面中心與設計樁位中心線重合，偏差不大于2厘米，傾斜度不大于1%。護桶一側開孔200毫米×200毫米，便于回漿流入泥漿池。

（4）鉆機就位、校正、鉆孔：旋挖樁機科技含量較高，就位、校正均可通過駕駛室電子屏控制，鉆孔到護桶以下就要進行注漿護壁。

（5）造漿、護壁：造漿、護壁是成孔灌注樁的關鍵工序。一般情況下采用粘土、黃土造漿，或采用快化膨潤土造漿即可進行護壁，且配比相對較低。由于本項目地下水極其豐富，且壓力大，地下水和施工用水酸性均較重，除在泥漿中除采用快化膨潤土外，還需要加入一定比例的火堿和纖維素來造漿，在泥漿池內充分攪拌均勻，具體辦法是采用多臺污水泵加空壓機沖氣來增加池中的泥漿充分攪動，待泥漿比重達到1：1.2后方能進行鉆機作業。

3、關鍵技術措施：

首先，泥漿配比是否合理是旋挖成孔的關鍵所在。經反復對比試驗，水、膨潤土、火堿及纖維素最佳配比為：10.0:1.0:0.05:0.01。膨潤土主要是調整泥漿濃度，火堿是中和酸性水質，纖維素則是加快泥漿護壁凝固，防止水壓大沖垮護壁，導致垮孔。

其次，是鉆孔速度需控制好。鉆孔作業連續進行，不得中斷，因故停鉆，必須把鉆頭提出，以防埋鉆。同時需保持孔內泥漿面高度和泥漿比重、粘度符合要求。鉆進過程中，應及時補充損耗、漏失的泥漿，保證鉆孔中的泥漿濃度，防止發生坍孔、縮孔。當鉆孔距設計標高1米時，需注意控制鉆進的深度和速度，防止超鉆。鉆進深度達到設計要求后，須測量深度，待確認滿足設計要求后再進行清孔。

6 結論

本工程成孔灌注護壁樁共計230根，2臺旋挖樁機施工時間約40天，每天每臺樁機施工3至4根。其中，第一臺樁機的第一根樁和第二臺樁機進場的第一根樁均出現了嚴重垮孔，主要技術原因是鉆孔速度和泥漿配比出現問題導致，解決的方法是采用黃土填埋五天后重新鉆孔。根據實際成孔情況，可以判定：水質酸性較嚴重的河湖地區，只要采用的技術適當，完全可以采用旋挖樁機施工，如此不但速度快，而且質量好、安全可靠、造價適中。