軟土地基鐵路橋梁鉆孔樁施工的精細化管理

董振輝，相浩義，董延召

(1. 石家莊市軌道交通有限責任公司;2. 中交第三航務工程局有限公司)

1 工程概況

張唐鐵路工程鐵路等級:國鐵Ⅰ級、雙線、電化;設計速度目標值120 km/h。設計活載:中活載。線路經過唐海縣海相平原區，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。勘探深度范圍內地層為:第四季全新統人工堆積層(Q4ml)第四系全新統海相沉積層(Q4al+pl)黏土、粉質黏土、、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，主要由大氣降水補給。水位季節變化幅度2 ～3 m 左右。主要采用旋挖鉆進行施工。

該工程有以下特點:(1)土質條件差，地下水位高，不良地質易塌孔。(2)土體含鹽量大，泥漿棄土對環保的標準要求高。(3)樁體采用高性能混凝土，對混凝土的耐久性指標要求高。

2 施工質量控制要點

2.1 施工平臺鋪設及護筒埋設

由于本標段地處唐海海積平原，原地貌大多為水稻田，地表多為淤泥質粉質粘土。地表承載力小。為了能夠承載旋挖鉆機、起重機等大型機械安全作業，首先使用建筑垃圾對施工平臺進行回填，厚度為50 cm，采用挖掘機整平壓實。

該地區地質軟，地下水位高，所以護筒長度不得小于4 m，埋置地面以下約為3.5 m。護筒頂面中心與設計樁位允許偏差不大于50 mm，傾斜度不大于1%。護筒內水位應高出施工水位2.0 m。保證孔內泥漿壓力，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，泥漿池位于兩個承臺中間，一般四個承臺合用一個泥漿池。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部鋪設塑料布防止泥漿滲漏污染環境。四周用腳手管和安全網搭設護欄，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密度低、黏度好、含砂量小、失水量小、泥皮薄、穩定性強、固壁能力高、鉆具回轉阻力小、鉆進率高、造漿能力大等優點。一般用量為水的8% ～16%，每100kg 的水可以摻8 ～16kg 膨潤土，對于黏質土地層，用水量可以降到3% ～5%，較差地層膨潤土用量為水的12%左右。

根據本地地質情況，優質泥漿的指標為: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提高鉆進效率。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充下部的空腔而產生負壓，速度越快，負壓越高，抽吸作用就愈強。對孔壁穩定性影響愈大，愈容易造成孔壁坍塌。因此需要根據地質情況控制鉆斗升降速度，且樁徑愈大愈應加強控制。并優先選擇帶錐形的筒鉆。

此外升降機剎車時鉆斗急劇減速的慣性效應也會引起相當大的激動壓力，這將對孔壁產生水力沖擊，造成孔壁的破壞。所以應盡量減少急剎車等操作。

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

旋挖鉆機鉆斗轉速選用表

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，下入鋼筋籠前進行。籠式檢孔器用φ20 的圓鋼制作，其外徑等于鉆孔樁的設計孔徑，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鉆機的性能及土層的具體情況而定。檢測時，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，上下通暢表明孔徑符合設計要求。

(2)孔深和孔底沉渣檢測

孔深和孔底沉渣采用標準錘檢測。測錘一般采用錐形錘，錘底直徑13 ～15 cm，高20 ～22 cm，質量4 ～6 kg。測繩采用鋼尺進行校核。

(3)清孔標準

清孔達到以下標準:孔內排出的泥漿手摸無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。

第一次清孔達標后進行下鋼筋籠和導管，完成后進行二次清孔。二清標準同上，孔底沉渣厚度≤30 cm(摩擦樁)。檢孔合格后立即進行混凝土澆筑。

2.5 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠的制作是在鋼筋加工場內采用加筋成型，主筋采用閃光對焊，加勁筋采用雙面搭接焊。嚴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，保證保護層厚度為7.5 cm。縱向間距不大于2 m，環向不少于4 個。

在鋼筋籠安裝過程中應采用多點起吊，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量和保護層的厚度。

2.6 混凝土的灌注

(1)采用導管法進行水下混凝土的灌注。導管用直徑30 cm 的鋼管，每節長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。導管使用前，進行接長水密性試驗。下導管時防止碰撞鋼筋籠，導管支撐架用型鋼制作，支撐架支墊在鉆孔平臺上，用于支撐懸吊導管。混凝土灌注期間采用汽車吊吊放拆卸導管。

(2)混凝土應以最少的運轉次數和最短的時間，從拌和站運至施工現場，在混凝土初凝前澆筑完畢，為防止堵管，混凝土從攪拌機中卸出到澆筑完畢的延續時間不宜超過下表的規定:

混凝土出廠至使用最大時間間隔

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，會占用很大工作面，且當地地層含鹽量高，造成水土流失則后果不堪設想。所以我們在鉆孔過程中鉆斗卸土3 ～5 斗后，立即用裝載機鏟運至棄土場，將土方出運工作承包給當地的土方公司，尤其定期進行外運。

在本墩臺的樁基完成后，用水車將泥漿池內的泥漿轉倒運至新泥漿池內，以便循環利用。然后挖除泥漿池、泥漿溝內的淤泥，用干土進行填埋。

3 施工組織

根據建設單位要求單個墩臺的沉樁順序必須為跳打，且混凝土強度必須保證不小于2.5 MPa，時間間隔不少于24 h方可進行下一根樁的施工。在這樣三重控制的要求下，要想提高生產效率則必須保證有足夠的作業面輪換，即一臺鉆機在多個墩臺間進行逐一跳打。

根據本工程實際情況:一般四個墩臺為一組，由一臺鉆機進行施工。鉆孔時間約為4 h，加上轉機移位、下護筒、監理驗孔、維修保養等必要的時間間隔共計需要6 h，則鉆機在四個墩臺間依次進行鉆孔作業。24 h 內剛好完成4 個孔的鉆孔工作。第一個孔成孔后，立即進行驗孔清孔，下鋼筋籠下導管等工作，用時約為2 h，下導管及二次清孔用時為1.5 h，混凝土澆筑一般用時為1.5 ～2.5 h。完成第一個孔后，第二個墩也剛好成孔，人員立即轉至第二個墩的施工中。依次類推，每天可施工4 根樁。

在施工中應隨時掌握每根樁的施工動態，根據進展情況安排鋼筋籠的報驗和出運以及混凝土的申請。避免耽誤出現現場停工，等待混凝土和鋼筋籠的情況。同時根據施工動態安排測量人員進行樁位的放樣和報驗，保證鉆機有樁可打。鋼筋籠出運和測量放樣工作盡量安排在白天進行，以保證安全。

4 質量通病防治

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

(2)必須保證混凝土的和易性和坍落度，防止混凝土發生離析或堵塞導管。

(3)保證混凝土的連續供應，防止樁內混凝土凝固，產生斷樁。在混凝土灌注過程中，應經常上下活動導管，防止混凝土不密實或者出現凝固現象。

5 結 語

總之，在軟土地基上進行鉆孔灌注樁作業比在其它地區作業難度更大，施工質量更難控制，這就要求我們在施工前要認真熟悉設計圖紙及有關施工驗收規范，嚴格落實精細化施工，對施工過程中發生的一些問題及時進行分析處理。

本工程所有樁基，已經于全部施工并檢測完成。樁基I類樁比例為100%。各環節和分項工程都做到了的對策、有監督，樁基工程施工過程中的質量通病得到有效控制。

［1］鐵路橋梁鉆孔樁施工技術指南(ZT 322－2010)［S］.

［2］鐵路橋涵工程施工質量驗收標準(TB 10415－2003)［S］.

［3］謝永德.淺談旋挖鉆孔灌注樁樁基施工質量控制［J］.科技創新導報，2012，(7).