橋梁樁基礎施工的地質分析及鉆孔樁施工方案

摘 要:本文結合哈密立交特大橋樁基礎施工的實踐對地質狀況分析及相應鉆進方法的選取進行了論述。此外，針對難以預見的地層條件，對預防和處理塌孔的方法及泥漿制備的特殊工藝措施進行了重點闡述，以供具有類似工程地質條件的橋梁樁基施工參考。

關鍵詞:地質分析 鉆孔樁施工 泥漿制備 縮徑處理

中圖分類號:U445.55文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(b)-0114-01

1 工程概況及地質狀況分析

1.1 工程概況

哈密立交特大橋東起DK1281+196.61，西至DK1300+494.27，全長19.298km，共有橋墩592座，橋臺2座，架設箱梁584跨。連續梁3跨，DK1291+528.75處連續梁位于攪拌站沿線路向西679m處，跨既有備用運油鐵路和X51366公路，DK1298+197.3處連續梁位于紅星中學以西跨育英路，DK1299+927.73處連續梁位于西路軍紀念館以東以南連續梁跨紅星西路。

本工程共有鉆孔樁5079根，共分三種規格:1m、1.25m、1.5m，直徑為1m鉆孔樁4563根，總長度221505m，其中最短的38m，最長的58m，采用的鋼筋籠為A1籠，總高度26.1m，單籠鋼筋重:1177.447kg，鋼筋總用量:5372.690T，C45砼用量:173881.4m3。直徑為1.25m鉆孔樁454根，總長度21799m，其中最短的43m，最長的55m，采用的鋼筋籠為B1籠，總高度26.1m，單籠鋼筋1697.531kg，鋼筋總用量:770.6793T，C45砼用量:24375.5m3，C40砼用量:2362.3m3。直徑為1.5m鉆孔樁62個，全部是60+100+60連續梁處，總長度3110m，其中最短的45m，最長的56m，采用的鋼筋籠為C1籠，總高度26.1m，單籠鋼筋2548.9kg，鋼筋總用量:158.032T，C45砼用量:5493m3。

1.2 地質狀況分析

開始試鉆后由工程部部長蔡昌虎記錄鉆孔情況，具體鉆孔情況如表1。

試鉆揭示地層地質情況與設計圖中較近墩位地質情況基本吻合，只有少量地段含小卵石未能在設計圖中體現，但是不影響機械選型及大的鉆孔工藝。

設計顯示地下水深度應為15.65m，試鉆揭示地下水深度24m，由于試鉆區域地下水補給主要靠天山融雪補給，試鉆時間為2010年5月2日，天山雪并未大量消融，所以地下水位較低。而且地下水位遠遠高于成孔樁底高程，且沙層和粉質粘土分布地層較厚，在有水的區域極易發生塌孔現象。

2 鉆進方法的選擇

按照設計資料和試鉆情況來看，哈密立交特大橋可以采用旋挖鉆和反循環鉆機作為鉆孔機械，鉆孔時必須采用泥漿護壁，保證孔壁穩定，提高成孔質量，增加樁基質量及穩定性，減少由于塌孔增加砼用量。我工區選取DK1290+500線路左側，據線路20m的地方作為本次試鉆的點位，具體對應的墩號為286號墩，鉆孔未用泥漿護壁，我們首先進行了清表，場地整平、碾壓，保證施工機械操作安全、平穩。

3 施工中遇到的實際問題和采取的措施

根據本次試鉆情況揭示，地下水位遠遠高于成孔樁底高程，且沙層和粉質粘土分布地層較厚，在有水的區域極易發生塌孔現象，按照我們在京滬施工經驗，如果采用泥漿護壁，成孔時間在1.5～2小時，本次成孔共計用時3.5小時，大于泥漿護壁法施工時間，不易加快施工進度，且在本次鉆孔過程中發生大量塌孔現象，增加了出泥工程量，相應的砼用量將增加不少。如果不采用泥漿護壁，按照鉆孔時的塌孔情況來看，灌注砼時孔壁穩定性很難保證，這將對樁基成孔質量造成很大影響，對后續成樁后的樁身質量檢測帶來麻煩。

塌孔的主要原因:(1)沖擊錐傾斜使孔壁受到撞擊;(2)在松散砂層中的鉆進速度過快;(3)泥漿的相對密度不足或其它性能和要求不符合，導致孔壁沒有形成堅實的護壁層。

我們針對以上這些問題，提出了如下一些措施:

(1)在流砂或松散粉砂土中進行鉆進時，要對進尺速度進行控制，同時采用相對膠體率、粘度、密度比較大的泥漿。將卵石、摻片、粘土投入后，使用低沖程沖擊，且將孔壁擠密。

(2)把塌孔的位置判斷明確，將粘質土和砂的混合物回填至塌孔處以上1～2m，等回填物沉積密實后再進行鉆進。

(3)對鋼筋骨架進行吊入時，要和鉆孔中心對準垂直插入，避免觸及孔壁。

(4)采用優質的泥漿進行護壁:要結合地質條件將泥漿配合比做好。施工進行時，制漿使用黃土，配合比為純堿∶黃土∶水=0.25∶38∶100。若層構主要是砂性土，則加入純堿，增大pH值，分散粘土顆粒，以增加粘粒表面的負荷，提供條件使粘土吸收外界的正離子顆粒，使水化膜厚度增加，使泥漿的穩定性和膠體率提高，失水量降低，提高泥漿的性能指標。

主要采用泥漿比重儀對泥漿的相對含砂率、粘度、密度進行檢測，同時做以下控制:相對含砂率少于4%～8%粘度19～28Pa.s;密度1.2～1.45。如果泥漿的指標超標，要結合具體情況，使用具體的方法予以凈化改善。清孔完畢后，主要對泥漿的三項指標進行控制:相對含砂率小于4%;粘度17～20pa.s;密度1.05～1.2。如果超標，需凈化改善，直到與規范要求相符合。

在實際的操作中，具體使用的粘土造漿和鉆進方案為:在護筒的頂部距離護筒的底部1.5m處的位置，采用正循環鉆進，并且朝護筒內投入粘土進行造漿，確保泥漿的比重達到1.2～1.4左右。在護筒底部的1.5m處位置，投入大量的粘土，使得鉆頭在此處只鉆不進，以充分的攪拌造漿，確保粘土在護筒的底腳形成一個殼體，對護筒的底部形成保護。一定要保證充足的粘土供應，每一根樁對粘土的平均消耗量大約是15～20m3。在完成護筒底部的護壁后，開始采用反循環進行鉆進，直到符合設計中要求的標高。在鉆進進行的整個過程中，為了避免鉆渣沒有充分循環而重新進入到護筒的內部，使工作效率降低，一定要對泥漿進行經常性的清渣。

4 結語

相關的試驗和類似的經驗揭示出，應該足夠的重視那些工程地質條件較為復雜的橋梁基礎施工，同時采取相應的特殊措施進行處理。鉆孔速度與樁體的質量會受到泥漿性能指標控制程度的影響，將泥漿性能指標控制好可以對塌孔事故的發生進行有效的預防。在進行鉆孔樁施工時，首先要深入的分析該地區的地質狀況和土層情況，對相應的鉆進方法進行選擇;其次要提前將預防準備做好，應對可能在實際操作中產生的問題，在意外情況發生時，必須及時的采取補救措施，使正常施工受到的不利影響得到最大限度的降低。

參考文獻

[1] 李鋒，彭齊.盤錦-海城高速公路大遼河大橋的地質分析及鉆孔樁施工方案[J].巖土工程界，2003(12).