軟土地基鐵路橋梁鉆孔樁施工的精細(xì)化管理

董振輝，相浩義，董延召

(1. 石家莊市軌道交通有限責(zé)任公司;2. 中交第三航務(wù)工程局有限公司)

1 工程概況

張?zhí)畦F路工程鐵路等級(jí):國鐵Ⅰ級(jí)、雙線、電化;設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值120 km/h。設(shè)計(jì)活載:中活載。線路經(jīng)過唐海縣海相平原區(qū)，地形平坦、開闊，局部地段略有起伏。地表多為稻田。局部地段地表分布有水渠。勘探深度范圍內(nèi)地層為:第四季全新統(tǒng)人工堆積層(Q4ml)第四系全新統(tǒng)海相沉積層(Q4al+pl)黏土、粉質(zhì)黏土、、淤泥、砂類土。地下水為第四系孔隙潛水，勘測期間地下水埋深0.6 ～3.9 m，主要由大氣降水補(bǔ)給。水位季節(jié)變化幅度2 ～3 m 左右。主要采用旋挖鉆進(jìn)行施工。

該工程有以下特點(diǎn):(1)土質(zhì)條件差，地下水位高，不良地質(zhì)易塌孔。(2)土體含鹽量大，泥漿棄土對(duì)環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)要求高。(3)樁體采用高性能混凝土，對(duì)混凝土的耐久性指標(biāo)要求高。

2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 施工平臺(tái)鋪設(shè)及護(hù)筒埋設(shè)

由于本標(biāo)段地處唐海海積平原，原地貌大多為水稻田，地表多為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。地表承載力小。為了能夠承載旋挖鉆機(jī)、起重機(jī)等大型機(jī)械安全作業(yè)，首先使用建筑垃圾對(duì)施工平臺(tái)進(jìn)行回填，厚度為50 cm，采用挖掘機(jī)整平壓實(shí)。

該地區(qū)地質(zhì)軟，地下水位高，所以護(hù)筒長度不得小于4 m，埋置地面以下約為3.5 m。護(hù)筒頂面中心與設(shè)計(jì)樁位允許偏差不大于50 mm，傾斜度不大于1%。護(hù)筒內(nèi)水位應(yīng)高出施工水位2.0 m。保證孔內(nèi)泥漿壓力，防止塌孔。

2.2 泥漿的配制

本工程大部分屬于陸上鉆孔樁，需開挖泥漿池，泥漿池位于兩個(gè)承臺(tái)中間，一般四個(gè)承臺(tái)合用一個(gè)泥漿池。泥漿池上口為8 ×5 ×2.5 m，坡度為1∶0.75。泥漿池開挖好后在池內(nèi)部鋪設(shè)塑料布防止泥漿滲漏污染環(huán)境。四周用腳手管和安全網(wǎng)搭設(shè)護(hù)欄，高度為1.5 m。

本工程配漿材料主要有:水、膨潤土、CMC 羧甲基纖維素、碳酸鈉等。膨潤土泥漿具有相對(duì)密度低、黏度好、含砂量小、失水量小、泥皮薄、穩(wěn)定性強(qiáng)、固壁能力高、鉆具回轉(zhuǎn)阻力小、鉆進(jìn)率高、造漿能力大等優(yōu)點(diǎn)。一般用量為水的8% ～16%，每100kg 的水可以摻8 ～16kg 膨潤土，對(duì)于黏質(zhì)土地層，用水量可以降到3% ～5%，較差地層膨潤土用量為水的12%左右。

根據(jù)本地地質(zhì)情況，優(yōu)質(zhì)泥漿的指標(biāo)為:黏度18 ～22 s，比重1.1 ～1.3，含砂率＜4%，pH ＞6.5，膠體率＞98%。清孔后泥漿指標(biāo)如下:黏度17 ～20 s，比重＜1.1，含砂率＜2%。

2.3 鉆斗速度控制

提高鉆斗在鉆孔的升降速度會(huì)提高鉆進(jìn)效率。但是，如果提升速度過快，由于鉆斗與空隙間隙小，下行的泥漿就來不及補(bǔ)充下部的空腔而產(chǎn)生負(fù)壓，速度越快，負(fù)壓越高，抽吸作用就愈強(qiáng)。對(duì)孔壁穩(wěn)定性影響愈大，愈容易造成孔壁坍塌。因此需要根據(jù)地質(zhì)情況控制鉆斗升降速度，且樁徑愈大愈應(yīng)加強(qiáng)控制。并優(yōu)先選擇帶錐形的筒鉆。

此外升降機(jī)剎車時(shí)鉆斗急劇減速的慣性效應(yīng)也會(huì)引起相當(dāng)大的激動(dòng)壓力，這將對(duì)孔壁產(chǎn)生水力沖擊，造成孔壁的破壞。所以應(yīng)盡量減少急剎車等操作。

根據(jù)本工程的實(shí)際情況，鉆斗升降速度一般保持在0.82 m/s以內(nèi)較好。尤其是經(jīng)過流沙、淤泥質(zhì)黏土和地震液化層的時(shí)候鉆斗的升降速度應(yīng)適當(dāng)放慢。根據(jù)具體地質(zhì)情況，提鉆速度見下表。一般成孔速度保證在8 ～12 m/h，一根42 m 的樁成孔時(shí)間約為3.6 h。不宜小于3 h 或長于5 h。

旋挖鉆機(jī)鉆斗轉(zhuǎn)速選用表

2.4 成孔及清孔檢測

(1)孔徑和孔形檢測

孔徑檢測在樁孔成孔后，下入鋼筋籠前進(jìn)行。籠式檢孔器用φ20 的圓鋼制作，其外徑等于鉆孔樁的設(shè)計(jì)孔徑，長度等于孔徑的4 ～6 倍，且不短于6 m。其長度與孔徑的比值選擇根據(jù)鉆機(jī)的性能及土層的具體情況而定。檢測時(shí)，將檢孔器吊起，孔的中心與起吊鋼繩保持一致，慢慢放入孔內(nèi)，上下通暢表明孔徑符合設(shè)計(jì)要求。

(2)孔深和孔底沉渣檢測

孔深和孔底沉渣采用標(biāo)準(zhǔn)錘檢測。測錘一般采用錐形錘，錘底直徑13 ～15 cm，高20 ～22 cm，質(zhì)量4 ～6 kg。測繩采用鋼尺進(jìn)行校核。

(3)清孔標(biāo)準(zhǔn)

清孔達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn):孔內(nèi)排出的泥漿手摸無2 ～3 mm顆粒，泥漿比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17 ～20 s。

第一次清孔達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下鋼筋籠和導(dǎo)管，完成后進(jìn)行二次清孔。二清標(biāo)準(zhǔn)同上，孔底沉渣厚度≤30 cm(摩擦樁)。檢孔合格后立即進(jìn)行混凝土澆筑。

2.5 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠的制作是在鋼筋加工場內(nèi)采用加筋成型，主筋采用閃光對(duì)焊，加勁筋采用雙面搭接焊。嚴(yán)格控制主筋及螺旋筋間距。鋼筋混凝土使用輪形混凝土墊塊，保證保護(hù)層厚度為7.5 cm。縱向間距不大于2 m，環(huán)向不少于4 個(gè)。

在鋼筋籠安裝過程中應(yīng)采用多點(diǎn)起吊，尤其要注意吊裝的安全，輕吊輕放，保證墊塊的完整。這樣才能保證鋼筋籠的質(zhì)量和保護(hù)層的厚度。

2.6 混凝土的灌注

(1)采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土的灌注。導(dǎo)管用直徑30 cm 的鋼管，每節(jié)長3 m，配1 ～1.5 m 短管，由管端粗絲扣連接，接頭處用橡膠圈密封防水。導(dǎo)管使用前，進(jìn)行接長水密性試驗(yàn)。下導(dǎo)管時(shí)防止碰撞鋼筋籠，導(dǎo)管支撐架用型鋼制作，支撐架支墊在鉆孔平臺(tái)上，用于支撐懸吊導(dǎo)管。混凝土灌注期間采用汽車吊吊放拆卸導(dǎo)管。

(2)混凝土應(yīng)以最少的運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)和最短的時(shí)間，從拌和站運(yùn)至施工現(xiàn)場，在混凝土初凝前澆筑完畢，為防止堵管，混凝土從攪拌機(jī)中卸出到澆筑完畢的延續(xù)時(shí)間不宜超過下表的規(guī)定:

混凝土出廠至使用最大時(shí)間間隔

2.7 棄土和泥漿的處理

鉆孔過程中挖出的土方量較大，每根樁約40 方，會(huì)占用很大工作面，且當(dāng)?shù)氐貙雍}量高，造成水土流失則后果不堪設(shè)想。所以我們?cè)阢@孔過程中鉆斗卸土3 ～5 斗后，立即用裝載機(jī)鏟運(yùn)至棄土場，將土方出運(yùn)工作承包給當(dāng)?shù)氐耐练焦荆绕涠ㄆ谶M(jìn)行外運(yùn)。

在本墩臺(tái)的樁基完成后，用水車將泥漿池內(nèi)的泥漿轉(zhuǎn)倒運(yùn)至新泥漿池內(nèi)，以便循環(huán)利用。然后挖除泥漿池、泥漿溝內(nèi)的淤泥，用干土進(jìn)行填埋。

3 施工組織

根據(jù)建設(shè)單位要求單個(gè)墩臺(tái)的沉樁順序必須為跳打，且混凝土強(qiáng)度必須保證不小于2.5 MPa，時(shí)間間隔不少于24 h方可進(jìn)行下一根樁的施工。在這樣三重控制的要求下，要想提高生產(chǎn)效率則必須保證有足夠的作業(yè)面輪換，即一臺(tái)鉆機(jī)在多個(gè)墩臺(tái)間進(jìn)行逐一跳打。

根據(jù)本工程實(shí)際情況:一般四個(gè)墩臺(tái)為一組，由一臺(tái)鉆機(jī)進(jìn)行施工。鉆孔時(shí)間約為4 h，加上轉(zhuǎn)機(jī)移位、下護(hù)筒、監(jiān)理驗(yàn)孔、維修保養(yǎng)等必要的時(shí)間間隔共計(jì)需要6 h，則鉆機(jī)在四個(gè)墩臺(tái)間依次進(jìn)行鉆孔作業(yè)。24 h 內(nèi)剛好完成4 個(gè)孔的鉆孔工作。第一個(gè)孔成孔后，立即進(jìn)行驗(yàn)孔清孔，下鋼筋籠下導(dǎo)管等工作，用時(shí)約為2 h，下導(dǎo)管及二次清孔用時(shí)為1.5 h，混凝土澆筑一般用時(shí)為1.5 ～2.5 h。完成第一個(gè)孔后，第二個(gè)墩也剛好成孔，人員立即轉(zhuǎn)至第二個(gè)墩的施工中。依次類推，每天可施工4 根樁。

在施工中應(yīng)隨時(shí)掌握每根樁的施工動(dòng)態(tài)，根據(jù)進(jìn)展情況安排鋼筋籠的報(bào)驗(yàn)和出運(yùn)以及混凝土的申請(qǐng)。避免耽誤出現(xiàn)現(xiàn)場停工，等待混凝土和鋼筋籠的情況。同時(shí)根據(jù)施工動(dòng)態(tài)安排測量人員進(jìn)行樁位的放樣和報(bào)驗(yàn)，保證鉆機(jī)有樁可打。鋼筋籠出運(yùn)和測量放樣工作盡量安排在白天進(jìn)行，以保證安全。

4 質(zhì)量通病防治

(1)保證孔內(nèi)水頭高度和泥漿的比重，防止局部孔壁土層失穩(wěn)坍落，造成塌孔或頸縮。

(2)必須保證混凝土的和易性和坍落度，防止混凝土發(fā)生離析或堵塞導(dǎo)管。

(3)保證混凝土的連續(xù)供應(yīng)，防止樁內(nèi)混凝土凝固，產(chǎn)生斷樁。在混凝土灌注過程中，應(yīng)經(jīng)常上下活動(dòng)導(dǎo)管，防止混凝土不密實(shí)或者出現(xiàn)凝固現(xiàn)象。

5 結(jié) 語

總之，在軟土地基上進(jìn)行鉆孔灌注樁作業(yè)比在其它地區(qū)作業(yè)難度更大，施工質(zhì)量更難控制，這就要求我們?cè)谑┕で耙J(rèn)真熟悉設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)施工驗(yàn)收規(guī)范，嚴(yán)格落實(shí)精細(xì)化施工，對(duì)施工過程中發(fā)生的一些問題及時(shí)進(jìn)行分析處理。

本工程所有樁基，已經(jīng)于全部施工并檢測完成。樁基I類樁比例為100%。各環(huán)節(jié)和分項(xiàng)工程都做到了的對(duì)策、有監(jiān)督，樁基工程施工過程中的質(zhì)量通病得到有效控制。

［1］鐵路橋梁鉆孔樁施工技術(shù)指南(ZT 322－2010)［S］.

［2］鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(TB 10415－2003)［S］.

［3］謝永德.淺談旋挖鉆孔灌注樁樁基施工質(zhì)量控制［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，(7).