淤泥質軟土地帶樁基施工技術

王榮國

(中鐵十七局集團第一工程有限公司，山西太原 030032)

濱海海積平原是我國大陸海岸的重要組成部分，由于淤泥質海岸地質的物質組成比較細或結構較為松散，呈流塑性，工程建設施工難度較大。新建鐵路福廈客運專線木蘭溪特大橋橋址地質為濱海海積平原淤泥質軟土，針對該特殊地質條件，根據在該橋樁基施工過程中出現的問題及采取的技術措施，論述了淤泥質軟土地帶樁基施工方法。

1 淤泥質軟土地質特征

濱海海積平原，地質條件主要特征為淤泥質軟土層較厚，呈流塑態。具體地質分布情況見表1。

表1 淤泥質軟土地質分布情況

其中:淤泥質軟土，主要為淤泥、局部為淤泥質粉質粘土，流塑狀為主，部分軟塑狀，污手，有腥味，有機質含量較高，淤泥質軟土具有高壓縮性，低強度，高靈敏度和低透水性等特性，在較大地震力作用下易出現震陷。

2 施工技術

2.1 施工準備工作

1)機械設備的選擇:鑒于橋址地處濱海海積平原淤泥質軟土地帶，施工樁基處地層淤泥質軟土覆蓋層較厚，中間夾雜卵石、砂層，設計時樁底嵌巖較深，經比較分析，主要鉆孔設備選用十字形和梅花形沖擊鉆機。2)泥漿制作:泥漿在鉆孔中起著懸浮和攜帶鉆渣、清洗孔底、維持孔內外壓力平衡、增加孔壁穩定性、防止塌孔、潤滑和冷卻鉆頭等作用。淤泥質軟土經鉆頭沖擊，在水的攪拌下比較粘稠，比重、浮力較大，可以采用孔內淤泥質軟土自助造漿，對于部分淤泥質軟土有機質含量及塑性過大的地段，可采用淤泥質軟土與粘性較高的黃土相結合的方法造漿。3)護筒加工與埋設:由于淤泥質軟土的特殊性，在樁基鉆進過程中極易出現塌孔、縮孔等現象，所以護筒的埋設對以后樁基的鉆進、成孔及混凝土灌注的成功與否都有至關重要的影響，所以護筒埋設必須要豎直、穩固，必要時采取加固措施，防止護筒在施工過程中移動。

對于地表人工回填土層較薄或直接處于較軟的淤泥的地段，可采用換填的方法，即挖出淤泥質軟土，埋設好護筒，然后用壓實性較好的土石進行回填并壓實。

2.2 鉆孔施工

1)鉆機布置。

淤泥質軟土在較大震力作用下易出現震陷，相鄰樁基施工很容易發生塌孔，穿孔事故，因此在同一墩位盡量多上鉆機的同時必須合理安排施工鉆機機位和樁基施工順序，一般采取間隔1根～2根樁間距或對角布置施工鉆機。

2)泥漿循環措施。

陸地樁在每墩位間挖泥漿池循環泥漿，對于水上樁，泥漿的循環可充分利用相鄰的護筒，相鄰護筒串聯起來作為泥漿循環池，以保證泥漿質量及加快清孔。

3)鉆孔技術措施。

由于淤泥質軟土特殊的地質特征，鉆孔過程中極易發生塌孔、縮孔、穿孔等事故，針對造成其特征，可采用以下技術措施:

a.孔壁塌孔:孔壁塌孔一般易發生在護筒底口，在錘頭提升過程中很容易觸碰護筒，引起護筒與孔壁銜接處松動，易引起與護筒的銜接處的孔壁坍塌。

首先要采取預防為主的方法，如鉆進至護筒底時投入片塊石和粘性較高的造漿土等，以增加該位置樁基四周的密實性，如果施工過程中護筒底塌孔，可采取接長護筒的方法，使護筒穿過塌孔處，繼續施工。

對于水中樁基，由于護筒埋設較深，護筒受外力影響較小，但是護筒打進時如果遇到大孤石，也會發生護筒打進時沒有進尺的現象，但是在鉆孔時，鉆頭擊打孤石時引起孤石附近淤泥質軟土或卵石層松動，經泥漿浸泡，極易發生塌孔。

對于此類情況，也要以預防為主，鉆進至護筒底時投入片塊石，粘性較高的造漿土等，增加護壁質量，護筒打進時也需多加注意，要仔細對比護筒頂處設計地質，防止護筒沒有真正達到堅實土層上，對于特殊情況護筒無法打進時，可以先鉆進，然后護筒跟進的方法，保證護筒埋設質量。

b.穿孔:穿孔事故一般易發生在含承壓水的地層或水中樁基礎及受潮水影響的樁基施工過程中，受水壓或潮水影響，處理不及時往往會造成鉆孔報廢，需拔出護筒重新鉆進。

對于淤泥層較厚且受漲落潮影響時，更容易發生穿孔事故。施工時可采用以下措施:

多泥漿泵:即使用多個泥漿泵，在退潮時把護筒內泥漿抽至相鄰造漿護筒中，漲潮時再把泥漿抽回。盡量保持護筒內水頭及壓力。

此施工方法施工投入大，但是效率快，由于淤泥質軟土造的泥漿沉淀較快，泥漿泵抽出時可以盡量抽出上層泥漿比重小的部分，可以節省泥漿。

護筒開孔:即在護筒上下各開一個可以打開又可以封閉的活口，利用相鄰兩個護筒，漲潮時關閉下口，用上口作為泥漿循環，退潮時用下口和另一個造漿護筒相連用來泥漿循環，見圖1。

圖1 護筒開孔示意圖

對于防止穿孔，最根本的方法還是保證護筒的埋置質量，護筒埋置必須打穿淤泥質軟土層，保證護筒頂埋置至較好的地層。

c.斜孔:木蘭溪特大橋橋址處巖層變化復雜，甚至有多個墩臺出現了同一墩位樁基入巖標高相差數米的情況，樁基孔底入巖后發生斜孔現象。

分析原因，橋址處很多墩位處樁位在鉆孔時淤泥質軟土打穿后，僅有數十公分的卵石或砂層，直接進入弱風化(W2)，而且左右樁位入巖標高相差較大;還有出現同一孔位標高處打出強風化夾雜弱風化的現象，說明此處巖層軟硬不均，這些情況都會造成鉆進過程中落錘向一方向偏斜，出現斜孔。

根據地質鉆探資料及鉆孔記錄總結，孔底巖層傾斜，即斜面巖和孔底巖層強度不一是造成孔底傾斜的主要原因。

孔底出現斜孔后，需填入大量硬度高于巖層(W2)的塊片石進行修孔，造成人力、物力、工期的浪費，如果不及時修孔后面鉆進時易造成卡錘事故，如果入巖較深后投入片塊石修孔，還會出現要多次修孔才能修復的現象，更是延誤工期。

為了防止鉆孔時發生斜孔現象，須從開始入巖時就要加以注意:入巖后要及時焊錘，盡量避免入巖后焊錘，以防止因錘頭加大發生卡錘事故;入巖后要勤取巖樣，根據巖樣判斷是否有孔底是否有巖石強度不一的現象，以采取相應的施工措施;入巖后泥漿的比重對鉆孔有至關重要的影響，有鉆孔人員入巖后為保護錘頭，防止錘頭損壞，入巖后加大泥漿比重，減小沖程，以減輕巖層對錘頭撞擊，但是小沖擊力時會只對較軟的巖層破壞，而對較硬的巖石不破壞或破壞較少而造成斜孔;入巖后泥漿比重過大，沖程過小還會造成錘頭旋轉不動或緩慢，出現打出梅花孔的現象，易造成卡錘;因此根據淤泥質軟土泥漿的特性，入巖后泥漿比重調至1.25～1.30為宜，并采用大沖程沖進。

2.3 成孔

樁基即將成孔時，鉆進孔深度可留置數公分不鉆到位，在清孔換漿時微沖程沖擊，這樣可以使孔底較大巖、砂粒最大程度的擊碎經泥漿循環帶出，還可以把不到位的數公分打至滿足設計要求。

鑒于淤泥質軟土特性，需加緊清孔;因為淤泥質軟土泥漿有沉淀過快的性質，久置泥漿會快速沉淀，易發生坍塌事故。由于清孔時泥漿濃度降低，淤泥質軟土具有流塑性，清孔時間過久或擱置也會引起孔壁護漿及淤泥質軟土呈流塑狀沉到孔底，甚至造成孔壁坍塌。

由于下鋼筋籠需要一定的時間而不能泥漿循環，因此下放鋼筋籠前泥漿濃度盡量不一次性清孔到設計要求，根據淤泥質軟土的特殊性，一般泥漿清到1.2左右為宜，下放完鋼筋籠后放入導管，清孔到設計要求。

2.4 灌注混凝土

混凝土灌注是樁基施工最重要的環節，在成孔達到設計規范要求后，由于淤泥軟土的流塑性，泥漿濃度較低的情況下，泥漿護壁在稀漿的浸泡下會呈流塑狀，易發生縮孔、塌孔及孔底沉淀淤泥等事故，因此需盡快灌注，必要時在空中加入水泥粉，以增加水泥漿比重，防止孔壁坍塌，引起縮孔、塌孔。

混凝土灌注開始后，必須連續不斷地進行，盡量縮短灌注時間;由于混凝土灌注開始后沒有了泥漿循環的壓力，流塑狀淤泥質軟土泥漿護壁會很快向孔底凝結，因此拆除導管停止換漿后，盡快放氣，安裝大料斗開始灌注混凝土，一般間隔不宜超過15 min;且要保證首灌混凝土滿足理論計算要求，以保證首灌混凝土能沖開孔底積留的流塑狀淤泥。

灌注過程中盡量不要晃動導管，防止導管觸碰孔壁，防止塌孔事故發生。當混凝土灌注完畢后，待樁上部混凝土開始初凝，解除對鋼筋籠固定措施，保證鋼筋籠隨著混凝土的收縮而收縮，避免粘結力的損失。

3 結語

木蘭溪特大橋的樁基工程通過采取合理科學的措施，針對濱海海積平原淤泥質軟土地帶的特殊性，及實際施工中出現的問題，在施工過程中不斷的對施工技術方案進行優化，樁基檢測合格率達到了99.5%，樁基施工質量得到了良好控制。