鐵路特大橋樁基施工方法

龐傳東

(中鐵六局太原鐵建有限公司，山西太原 030045)

鐵路特大橋樁基施工方法

龐傳東

(中鐵六局太原鐵建有限公司，山西太原 030045)

以某特大橋樁基施工為例，基于對工程地質條件的研究，選取了合理的施工方案，并介紹了各種灌注樁的工藝流程，總結了旋挖鉆機與沖擊反循環鉆機的操作要點，為類似工程的施工積累經驗。

灌注樁，樁基，旋挖機，回旋鉆機

隨著時代的進步，科學的發展，建筑物的上部結構形式越來越多，由此也引發了基礎工程的不斷更新。樁基礎是一種應用較為廣泛的深基礎類型，按照成樁方法，分為預制樁和灌注樁，灌注樁相比預制樁有諸多優點，在工程中較多選用灌注樁。灌注樁的成孔方法比較多，如何合理選用成孔機械、成孔方法;如何合理配置資源、降低施工成本，成為施工單位選擇的難點，所以本文提出如何從機械、成孔方法等選擇上降低成本，提出建議及方法。

1 灌注樁基礎的設備選擇及適用范圍

1)旋挖鉆機：適用于粘性土、粉土、填土、砂土、碎石土及風化巖層;

2)沖擊反循環鉆機：適用于粘性土、粉土、填土、砂土、碎石土、風化巖層、巖層;

3)正反循環鉆機：適用于粘性土、淤泥、淤泥質土及砂土;

4)人工挖孔灌注樁：地下水位以上的粘性土、黃土及人工填土。

2 優化施工方案，降低施工成本

2．1 同一地層采用旋挖鉆機和回旋鉆機

舉例說明：高鐵建設中的特大橋，每千米有10 000多米的鉆孔灌注樁，如果合理選擇成孔設備，就能降低施工成本。例如某一座特大橋，橋長5 km，共需基礎樁1 240根，基底資料為粘性土、砂土、碎石土、黃土，樁長50 m，樁徑為1 m，根據以上資料進行分析，旋挖鉆機、沖擊反循環鉆機、正反循環鉆機都能施工，并且成孔速度都很快。

如果全部采用旋挖鉆機施工，5 h成孔，并且施工現場污染少，環保，單價為200元/m3，成樁費用合計為1 240根×50 m/根× 0．785 m3/m ×200元/m3=973．40萬元。

如果采用另一種機械組合，旋挖鉆機與反循環鉆機配合施工，兩種機械施工樁長比例各占一半，施工成本旋挖鉆機為：620根 ×50 m/根 ×0．785 m3/m ×200元/m3=486．70萬元;反 循環鉆機施工成本：620根×50 m/根×0．785 m3/m×120元/m3= 292．02萬元，合計成本為778．72萬元。

通過以上的對比分析，同樣的地層結構、同樣的工期要求，合理選用不同的機械組合，選用不同的施工方法，能降低施工成本，實現項目盈利，提升項目管理水平。

2．2 根據地質合理選擇施工工藝

根據施工地質情況變化、土層的情況、水位的高低等要合理選用施工工藝才能保證施工生產的順利進行。例如在濟南東二環樁基施工過程中，共有5家施工單位中標，地質資料基本一樣，為粘土、砂土、強風化巖、弱風化巖，工期要求都一樣，樁長35 m，局部有水，兩年后開通。多數施工單位采用沖擊反循環成孔，其中一家施工單位選用了人工挖孔灌注樁成孔方式，遇到風化巖后爆破施工。人工挖孔在26 m左右出現了地下水，而沒有有效的防水堵水措施，施工無法繼續進行，必須重新更換施工機械，后又選用沖擊反循環鉆機進行施工，導致工期延誤、產值完不成、后續工作落后等一系列問題。

2．3 環環緊扣為施工設備配足資源

鉆孔樁施工中需環環緊扣，保證施工順利進行。某一工地，橋長5 km，1 240根鉆孔樁，樁長50 m，樁徑1 m，150個承臺及墩身，施工單位采用旋挖鉆成孔，現場建了混凝土拌合站，有10臺混凝土運輸車，根據任務安排及工期要求，計劃配備10臺旋挖鉆機，每臺鉆機每天成孔4根，灌注3根，每天完成30根鉆孔樁，樁基礎40 d完成，然后開始施工承臺、墩身。在實際施工過程中，由于征地拆遷、道路運輸、施工場地等各種因素制約，工作面不能鋪開，3臺鉆機沒有工作面，并且每臺鉆機平均每天只能完成1．5根樁。分析原因，首先混凝土拌合站距離施工現場8 km，混凝土運輸車輛不足，導致鉆孔樁已成孔、鋼筋籠已下，導管已安好，而混凝土不到位，其次混凝土拌合站的兩臺90機組，按計劃應為每小時出混凝土180 m3，扣除其他不利因素影響每小時最少能出160 m3混凝土，而實際情況是混凝土為高性能混凝土，填加的各種減水劑、粉煤灰、鋁粉等增加了攪拌時間，再加上機械整修、工人時間等因素只能達到130 m3/h。后期加上承臺、墩身等施工，導致混凝土供應量嚴重不足，影響鉆孔機械的利用效率，降低了勞動生產率，影響工期、影響成本。所以在施工過程中應綜合考慮混凝土拌合站的位置、運輸距離的遠近、拌合站的實際供應能力、機械的利用效率、流水施工的流程等一系列問題進行有選擇的上足配套設備，合理配置資源達到最大化的勞力生產率。

3 各種灌注樁的工藝流程

3．1 旋挖鉆機

旋挖鉆機成孔工藝：旋挖成孔主要是通過桶式鉆頭回轉破碎土，并且把土直接裝入鉆筒內，然后再通過鉆桿及鋼絲繩將鉆斗提出孔外，筒門打開，鉆桿反轉將土卸下，這樣循環動作，不斷地取土卸土，通過泥漿護壁，一直到鉆至設計深度。

1)工藝流程圖見圖1。

2)關鍵工序：a．確定樁位：采用全站儀放線，按“測量放線、復核、相互簽認”進行單根樁放樣。b．鉆機就位：鉆機就位時，要檢查鉆機的垂直度、水平度，并且要把鉆筒中心與樁位中心相對應，并重合。

3)埋設護筒：旋挖鉆機護筒埋設應高于地下水位3 m，在清孔過程中應不斷置換泥漿，直至灌注水下混凝土。

圖1 鉆孔樁施工工藝流程圖

4)泥漿制備：泥漿宜選用高塑性粘土或膨潤土，采用鈉基土和鈣基土在鉆孔泥漿上用的較為普遍，其理論用量為8%，即8 kg的膨潤土可摻100 L的水，為了增強膨潤土漿液的護壁效果就得配合外加劑來配制泥漿進行護壁，可在泥漿中摻入Na2OH3(俗稱堿粉或純堿)、NaOH(氫氧化鈉)或膨潤土粉末以提高泥漿性能指標。一般碳酸鈉的摻入量約為孔中泥漿土量的0．1% ～0．4%。

5)成孔施工：旋挖鉆機成孔灌注樁要根據不同的地質情況、軟弱土層分布情況、地下水位情況、硬地層情況等，采用不同的成孔工藝，選用不同的鉆具，如撈沙鉆頭、半合式粘土鉆頭、螺旋式旋挖鉆頭、直螺土層短螺旋鉆頭。

6)卵石層施工方法：施工的工法應該取較干燥的黃粘土，倒入孔中，最好用0．6 m3的挖掘機往孔內倒黃粘土3鏟～4鏟后，用旋挖鉆機的鉆頭下到孔內反轉(用帶有通水孔的截齒撈沙斗)，這樣黃粘土就被鉆頭強行抹到了孔壁上，鉆頭正轉一圈，提鉆2 m～3 m，完后再往下挖40 cm～50 cm，反復這樣去做，直至挖過卵石層，后換直徑小于1．5 m的鉆頭，最好是1．25 m的鉆頭，往下挖直至孔底，再用1．5 m的鉆頭擴孔直至成孔。采用這種工法的原因是：小直徑的鉆頭對孔壁的沖刷量小，降低塌孔和灌注超方的概率。

3．2 沖擊反循環鉆機

1)泥漿的制作。

制漿前，先把粘土盡量打碎，使其在攪拌中容易成漿，縮短成漿時間，提高泥漿質量。制漿時，可將打碎的粘土直接投入護筒內，使用沖擊錐沖擊制漿，待粘土已沖攪成泥漿時，即可進行鉆孔。多余的泥漿用管子導入鉆孔外泥漿池貯存，以便隨時補充孔內泥漿。

2)沖擊反循環鉆鉆孔工藝。

沖擊反循環鉆開孔時，要先埋設護筒，并采用紅土造漿，施工過程中要不停造漿，保持孔內泥漿面穩定，每鉆進2 m左右，開起泥漿泵將孔底沉碴抽出，并從井口注入清水進行換漿，每鉆進2 m～3 m檢查樁的垂直度及樁徑，以防止出現斜孔、縮徑等情況，鉆進、泥漿泵排渣、注入新泥漿，反復施工直到達到設計深度，達到后檢測泥漿比重、沉碴厚度等指標，達到設計要求后進行混凝土的灌注。

3)正反循環鉆機。

正反循環鉆機施工前要先挖泥漿坑、沉淀池，并且提前一天進行造漿，泥漿比重、粘度、含砂率達到施工規范要求后，再進行鉆孔施工，根據地層情況要適當控制鉆進速度，保持泥漿面的平衡，在鉆進一定深度后采用泥漿泵進行換漿，清碴，根據換漿情況再進行下一步施工，直到鉆到設計深度。達到設計深度后進行泥漿的轉換、樁底鉆碴的清理，達到灌注混凝土后方可進行下鋼筋籠、灌注混凝土。

4)人工挖孔樁。

人工挖孔樁在施工時必須采取通風措施，以保證施工安全。目前人工挖孔樁主要采用井口設立電動三腳架、正反開關、鋼絲繩吊運土方進行施工，開孔前，準確地放樁位，并在樁位外設置十字線以控制樁位的準確性，第一節井圈混凝土必須比原地面高出150 mm～200 mm，以防止地面水流入，挖孔樁施工時宜安排同一班人同時施工兩根樁，這樣在澆筑完一根樁的混凝土護壁后，能轉移到另一根樁施工，增加勞動生產率，減少窩工現象的發生。人工挖孔樁挖出的土方必須當天清運出場地，不得堆積在施工現場及周邊，相鄰挖孔樁不得同時開挖，必須采用隔樁開挖，相鄰挖孔樁在灌注混凝土時不得在鄰近孔內進行施工，以防止灌注中竄孔。

4 結語

根據旋挖鉆機、沖擊反循環鉆機、正反循環鉆機、人工挖孔樁等施工工藝找出各自的施工特點，有目的選擇合理的施工方法，在工作中不斷積累經驗，從而大大提高施工效率，降低成本，縮短工期。

［1］JGJ 94-94，建筑樁基技術規范［S］．

［2］姚謹英．建筑施工技術［M］．第3版．北京：中國建筑工業出版社，2008．

Pile foundation construction methods of extra-large railway bridge

PANG Chuan-dong

(China Railway 6th Bureau Taiyuan Railway Cosntruction Co．，Ltd，Taiyuan 030045，China)

Taking the extra-large bridge pile foundation construction as an example，based on the research of the engineering geology conditions，the paper selects rational construction scheme，introduces various bored pile technologies，and summarizes the operation points of rotary driller and abrasion driller，which has accumulated some construction experience for similar engineering．

bored pile，pile foundation，rotary driller，abrasion driller

U445．551

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.053

1009-6825(2013)10-0154-02

2013-01-29

龐傳東(1977-)，男，工程師