沖擊鉆破除障礙確保樁基施工質量

葉圣宏，閔振寰

（1.寧波新亞建設有限公司 ，浙江寧波 315040；2.天津城建集團有限公司，天津 300050）

1 工程概況與課題介紹

寧波市北環快速路工程VII標段工程項目總地面面積為184715 m2，合同工期為670日歷天，總工程造價為4.34億元。工程范圍西起329國道，東交世紀大道，全長約1790 m，主線采用高架+地面道路結構，與世紀大道相交采用四層“全定向+迂回半定向匝道”組合式全互通立交方式。

該工程下部結構樁基均為樁徑1 m的鉆孔灌注樁，部分樁基樁位下有一條已廢除污水管障礙，與設計樁位沖突（見圖1）。為確保工程順利開展，計劃需對污水管進行破除。

圖1 障礙污水管與樁基位置示意圖（單位：cm）

2 新老工法對比

經過咨詢相關專家及集中各方意見后，結合寧波新亞建設有限公司多年來的施工經驗，該工程項目部準備了人工挖孔破除、拉森鋼板樁圍護開挖破除兩種傳統施工工法及沖擊鉆新工法破除共三個備選方案。針對以上三個方案進行了多次討論研究，對其是否符合該工程實際情況進行判別。

2.1 人工挖孔樁

人工挖孔樁采用人工挖孔至管道位置，對障礙管道進行人工破除，并對破除后管道進行封堵，完成后采用回旋鉆機完成剩余部分樁基施工。

2.1.1 安全控制

由于管道埋深在5 m以上，且部分管段埋深在10 m，人工挖孔開挖深度較大，存在危險性。且所需破除的管道為污水管線，內含大量有毒有害氣體，人工挖孔、鑿除管道存在大量不安全因素。

2.1.2 質量控制

人工挖孔樁，存在質量隱患。且管道位置封堵質量將直接影響整體樁基的質量，封堵不完全或后續回旋鉆機施工中對封堵造成破壞后，均會造成后續成樁在封堵位置存在擴徑現象。

2.1.3 進度控制

人工挖孔樁施工進度慢，且挖孔樁外側采用混凝土護壁，那么施工時間長，穩定性難以保證，如果采用鋼護筒護壁，那么費用將比拉森鋼板樁圍護開挖破除及沖擊鉆破除法更高。

2.2 拉森鋼板樁圍護開挖

傳統方法對障礙樁基位置采用拉森鋼板樁進行圍護，進行大開挖施工，施工開挖至污水管管底后對障礙污水管進行鑿除，鑿除完成后回填土至現狀路面高度待回填土穩定后采用回旋鉆機進行灌注樁施工。此施工方法在安全控制、質量控制、進度控制上均存在隱患。

2.2.1 安全控制

由于深基坑作為一個危險性較大的分部分項工程，不但要做好圍護的設置，而且在施工中要加強監控管理，開挖后人員要下到基坑內進行兩端管線封堵，較為危險。

2.2.2 質量控制

回填土穩定性會對樁基造成一定影響，而且開挖施工會導致兩側道路開裂位移，影響后續上部結構支架搭設。

2.2.3 進度控制

每個基坑開挖回填須15 d，沉降期約7 d，且先要進行基坑開挖，后進行整個承臺樁基的施工，施工周期較長。

2.3 沖擊鉆新工法

沖擊鉆新工法施工在障礙樁基位置先采用沖擊鉆從原地面向下施工直至污水管處理完成，然后采用回旋鉆機進行以下部分施工至設計樁底。此施工方法在安全控制、質量控制、進度控制上均優于傳統施工方法。

2.3.1 安全控制

施工人員均在地面進行施工，較為安全。

2.3.2 質量控制

在封堵完備的情況下，樁基施工質量能有效控制。

2.3.3 進度控制

可先進行同一承臺內無障礙樁基施工，中間存在障礙樁基在相鄰三個承臺之間輪換作業，施工周期較適宜。

在施工成本控制上，針對該工程實際，傳統施工方法成本約為587萬元，而沖擊鉆新工法成本約為594萬元，在經濟性上新老工法不存在明顯差異。

因此，沖擊鉆新工法是值得提倡推薦在類似施工條件工程中，優先考慮使用的。

3 沖擊鉆法施工工藝

3.1 現狀管道封堵、泥漿滿灌

樁基施工采用泥漿護壁，如果不對現有管道泥漿滿灌，沖擊鉆沖破污水管道泥漿將瞬間泄空，導致鉆孔坍塌，因此確定對現狀管道進行封堵，并灌滿泥漿。

管道封堵的方法有很多，該工程采用拉森樁進行封堵。采用沖擊鉆在封堵位置垂直障礙污水管方向進行沖擊，沖擊長度需大于管道直徑，沖擊鉆沖擊至污水管管道基礎底以下2 m，形成長條形基坑。沖擊完成后，在基坑內填土并夯實。填土完成后，在基坑內打設12 m拉森IV型鋼板樁，形成完整封堵，防止泥漿灌滿后流失。

對于管道滿灌所需泥漿，可采用現場其他樁位鉆孔樁施工產生泥漿，也可根據現場實際自制泥漿。

3.2 測量放樣、鋼護筒埋設

鉆孔樁直徑均為1.0 m，因此采用內徑1.1 m的鋼護筒（壁厚10 mm）作為現狀管道封閉用，防止塌孔及混凝土灌注時從廢棄管道外流。護筒頂面高出地面30 cm以上，以防止雜物、地面水流入井孔內。

為保證混凝土灌注時混凝土不會外漏至兩側廢棄管道內，部分管道基礎距離③2層粉質粘土混粉細砂層距離較大，因此將鋼護筒埋設深度設定至現狀污水管道基礎底以下2 m位置，沖擊鉆沖擊至管道底以下6 m可將障礙完全清除；部分管道基礎底部3 m左右為③2層粉質粘土混粉細砂層，沖擊鉆施工時基本可以利用此層將管道碎塊沖碎，但需要多次沖擊，這樣就容易造成鋼護筒底部外側及鋼護筒底至砂層頂的一圈土層坍塌，因此加深鋼護筒應埋設至粉質粘土混粉細砂層內50 cm。

3.3 沖擊鉆就位、施工（泥漿護壁）

鉆孔樁直徑均為1.0 m，因此采用1.07 m的3 t沖錐將管道破碎。

沖擊鉆初鉆時進程適當控制，采用1 m小沖程進行施工，使最初成孔豎直、圓順，防止孔位偏心、孔口坍塌。進入正常鉆進后，采用2 m左右沖程。由于管道中心位置與樁中心布置不是正對，沖擊管道時可能發生傾斜，因此在沖擊至障礙管道位置時，采取低沖程鉆進。

鉆機鉆進時及時排渣，并保持泥漿的密度和粘度，在沖擊至管道位置時，加大泥漿比重。泥漿作用在井孔壁形成一層泥皮，阻隔孔隙水滲流，保護孔壁免于坍塌。同時，泥漿還起懸浮鉆渣的作用，使沖擊鉆施工正常進行（見圖2、圖3）。在適當位置開挖沉淀池、泥漿池，以及各孔位的泥漿槽，鉆碴在沉淀池沉淀后挖出并棄運，防止泥漿流入農田、水渠和河道。鉆孔作業要連續進行，不得間斷，因故必須停鉆時，孔口應加蓋，并嚴禁把沖擊錐留在孔內，以防埋鉆。

圖2 護筒檢查實景

圖3 沖擊鉆施工實景

3.4 護筒加高

完成一個鋼護筒高度的沖擊鉆施工后，暫停鉆進，將下節鋼護筒吊至樁位上與已埋設好的鋼護筒滿焊連接。

3.5 護筒壓入

完成鋼護筒滿焊連接后，在護筒上方放置5 cm厚鋼墊板，用沖擊錘將鋼護筒壓入，護筒埋設完成后，繼續鉆進一個鋼護筒高度的沖擊鉆施工，吊另一護筒放置于已埋設的護筒上，進行焊接后，在護筒上方放置5 cm厚鋼墊板，用沖擊錘將鋼護筒壓入，依次循環施工。

由于采用鋼護筒進行封閉，這樣也造成鋼護筒段樁直徑變為1.1 m且鋼護筒無法拔除。

3.6 沖擊鉆完全清除障礙

根據該工程試樁結果及后續施工經驗，一般沖擊至管道基礎以下6 m可以完全清除障礙物。對于沖擊施工中碰到③2層粉質粘土混粉細砂層，沖擊鉆施工時基本可以利用此層將管道碎塊沖碎，但需要多次沖擊。

3.7 樁機移位，回旋鉆機完成施工

完成對障礙的破除施工后，沖擊鉆移至下一個承臺施工，回旋鉆機就位，完成剩余部分樁基施工。

4 施工質量控制

施工中實行工程質量目標管理，明確各部門的工作崗位職責，落實質量責任制，形成一個有效的質量保證體系。

（1）鉆機安裝就位后，底座和頂端要平穩，不得產生位移和沉陷。

（2）沖擊前，需進行技術交底，選用不同的沖程及適當的泥漿比重。

（3）沖擊過程中，要經常注意沖擊聲音及沖擊進尺的變化，以判斷是否沖擊完成。

（4）鉆孔作業要連續進行，不得間斷，因故必須停鉆時，孔口應加蓋，并嚴禁把沖擊錐留在孔內，以防埋鉆。

（5）經常檢查泥漿的濃度及排渣情況。泥漿太濃，將吸收大量的沖擊能，并妨礙沖擊錐的轉動，使沖擊進尺明顯下降，或形成梅花孔、偏孔。

（6）沖擊錐起吊時要平穩，避免沖撞護筒和孔壁，進出孔口時，嚴禁孔口附近站人，防止發生撞人事故。

（7）處理情況，要根據沖擊聲音及沖擊錐進尺速度判斷，當沖擊聲音明顯變化且進尺速度明顯加快時，可判定管道已經處理完成，此時須做好施工記錄工作。完成后移機，后續部分由回旋鉆機進行施工。

5 結語

通過各參建單位的共同努力，寧波市北環快速路工程Ⅶ標段樁基施工順利完成，后續檢測結果均符合設計與規范要求，為以后同類工程積累了豐富的施工經驗。同時，寧波市北環快速路工程其他標段施工單位借鑒該標段工程的成功經驗，圓滿地完成各標段相同位置障礙的破除，為整條寧波市北環快速路順利完工通車打下了堅實基礎。

[1]中國市政工程中南研究院.寧波市北環快速路（前洋立交-世紀大道）工程施工圖設計圖集[Z].

[2]《寧波市北環快速路工程施工VII標段現狀污水管破除試驗方案》[Z].

[3]《寧波市北環快速路工程施工VII標段現狀污水管破除及鉆孔樁施工試驗總結》[Z].

[4]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[5]JTG F80/1-2004，公路工程質量檢驗評定標準[S].