淺析超長深水鉆孔灌注樁的質量控制

摘要：國道205線三明市區過境段中的荊東互通主線橋位處沙溪河中的地質斷層帶上面，為抗震不利地段，水中最長樁基長度達到92m。文章著重闡述了超長深水樁基在施工過程中出現的問題，并根據現場情況分析提出了相應的解決辦法，為今后在復雜地質情況超長深水鉆孔灌注樁施工提供技術參考。

關鍵詞：公路橋梁；鉆孔灌注樁；質量控制；基礎設施建設；交通運輸 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU753 文章編號：1009-2374（2016）03-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.057

隨著國家基礎設施的不斷推進，原來經濟較發達、地勢較平坦的地區的交通基礎設施已近飽和。目前各地方的公路、鐵路建設大部分處于地勢險峻、山高溝深的環境，超長深水樁的出現頻率也越來越高，而樁基工程的施工質量好壞與橋梁的安全有著直接的影響。所以必須對工程中出現的問題加以足夠的重視，結合現實狀況提出相應的解決方案。

1 工程概況

某國道項目中的荊東互通主線橋起訖里程為K18+070.5～K18+651.5，橋長581m，上部結構采用4*35m預制連續T梁+3*40m預制連續T梁+（72+130+72）m變截面懸澆連續箱梁+（2*21.5）異形箱梁，下部構造采用墩臺配樁基礎，共五聯12孔，其中第8#、9#墩位于沙溪河中，平均水深14m，百年一遇流量8550m3/s，流速1.94m/s，樁基礎設計為摩擦樁，樁徑2.2m，8號墩樁長88m，9號墩樁長92m，共32根。

水中的8#、9#墩位處斷層發育區，其中F5斷層寬度大，巖性破碎，地層變化很大，風化極不均勻、強度降低，穿過的地層有卵石層、粉質黏土層、砂土狀強風化構造巖、碎塊狀強風化構造巖、中風化構造帶層等，為抗震不利地段。

2 超長深水樁基成孔施工控制

2.1 鉆孔平臺設計及搭設

水中墩施工一般通過搭建棧橋、平臺后用沖擊鉆機成孔，施工方案編制完成后應經由公司技術負責人審核，并請專家組論證可行后才能實施，在鉆孔平臺方案設計時主要需考慮通行時的臨時荷載標準、一般按照載重量來計算承重體系并考慮1.5倍安全系數，平臺應特別考慮兩側施工道路的寬度需要，預留足夠的寬度，標高設計方面要特別調查上、下游相關的水文資料，一般棧橋平臺的底面設計高度要比10年一遇最高水位高2m，本橋位處的10年一遇最高水位是133.9m，故棧橋底面高程為135.9m，即頂面標高為137.5m。同時結合防洪防汛的要求，在平臺上游側需加設攔物網，避免漂流物堆積在平臺上側，增加阻力危及平臺安全。按載重80噸來計算鉆孔平臺時，一般基礎采用Φ630mm管樁，主橫梁采用I40a雙拼工字鋼；分配梁采用I25a型鋼。

2.2 泥漿的制備及循環凈化

2.2.1 泥漿采用優質黏土制備，各項指標為入孔泥漿比重1.1～1.3、黏度采取16～22s、含砂率<4%；pH值應大于6.5；膠體率>95%。

2.2.2 墩位處下伏卵石層較厚，為了避免在施工過程中由于泥漿下漏而造成坍孔等安全隱患，在施工時鉆孔鋼護筒必須打到穩定的隔水層內。因為伏卵石層所含地下水一般是承壓水，其水位相較地表水位較低。而在施工作業時泥漿液又高于地表水位，所以極易發生泥漿液泄漏。

2.2.3 在進行卵石層施工時，可以多采取分段間歇鉆進的方法，減少卵石層的滲透面積。可以在施工中加入一些惰性堵漏的材料在泥漿中，利用這些材料的膨脹性填充空隙，堵塞滲漏途徑。例如水泥、鋸末等材料按照一定的比例（泥漿量的0.5%～2.0%）加入，可以有效地防止泥漿泄漏，達到降低地層滲漏的系數。

2.2.4 在施工中應當及時補充泥漿量，保障孔內泥漿的壓力和孔壁的穩定性。如果有滲漏發生，應當及時處理，堵塞滲漏。在鉆孔施工中應當注意地質情況的差異以及鉆孔的深淺，適當調整配合比。

2.2.5 根據樁基的分布位置采用相鄰樁的鋼護筒作為制漿池、儲漿池及沉淀池，使用循環槽連接，循環槽設置濾網，將泥漿及石碴分離，消除泥漿污染。

2.3 鉆進施工

鉆進是鉆孔灌注樁施工中最重要的工序之一，在鉆孔過程中經常容易出現漏漿、偏孔、掉鉆、卡鉆、黏錘等問題，應根據實際地質情況選擇不同的措施處理。

2.3.1 正常鉆進注意事項：（1）進行開孔作業時，應該利用小沖程的作業方法，在預防孔口坍塌的同時達到質量標準。鉆頭深入鉆扣以后可以適當加大沖程進行沖擊作業。根據不同的地質情況，在遇到堅硬的卵石和巖石層時采用中、大沖程作業方法，而在松散的地層作業時可采用中、小結合的沖程作業方法；（2）在施工過程中及時注意孔內水位保持高于河內水位1.5～2.0m以上，在取渣和停止作業后，及時向孔內補充水或是泥漿，保證孔內的水頭高度及泥漿的比重和黏度；（3）鉆孔施工應當是連續作業的，因為設備故障停止鉆孔時應該將鉆頭取出，并將空口蓋住。施工作業中應當及時檢查土層變化的情況并記錄，與地址剖面圖核對鉆進情況。在施工到達預計深度以后，及時記錄檢查孔位、孔徑、孔深及孔形等信息；（4）鋼絲繩必須選用同向捻制、柔軟優質、無死彎和無斷絲者。施工作業過程中，不能出現打空錘的情況，及時松繩，保持適當的鋼絲繩長度；及時抽取土渣，確保鉆頭正常作業。在施工現場備齊后備鉆頭，謹防鉆頭在作業中直徑磨損超過15mm時可以及時更換修補。在換鉆頭時應當首先檢查孔洞，確定孔位正常后才可以重新放入鉆頭作業。

2.3.2 鉆孔作業中的問題預防和處理。（1）漏漿：根據地質情況顯示河床下表層為2～6m卵石層，在鉆進至此地層經常出現漏漿問題，一般采取先回填黃土加水泥處理，如效果不好，再采取跟進鋼護筒進行處理，此兩種處理辦法配合使用后一般效果較好，基本能解決漏漿問題，本橋左8-3-1號樁在15.1～20.4m的卵石層采取回填黃土、水泥順利穿過卵石層，左9-3-1號樁在23.4～24.6m的卵石層多次采取回填黃土、水泥無效后，采取鋼護筒跟進順利穿過了漏漿的卵石層。（2）偏孔：一般采取的預防措施是在護筒上設置4個護樁，在鉆進的過程中每鉆進1m，檢查一次鋼絲繩的偏位情況，防止偏孔后還繼續鉆進。如已經出現偏孔情況，則采用回填片石到偏孔頂的位置反復掃孔處理，9#墩3-2號樁鉆進至64.2～64.8m范圍由于地質變化位置巖層軟硬不均出現偏孔后采用此辦法將孔樁糾偏成功。（3）卡鉆：一般預防措施是每個孔的鉆進過程中只使用一個鉆頭，且每次交班后都要檢查錘頭的直徑，及時補焊使鉆頭直徑達到要求，如不注意發生卡鉆問題，則要探明卡鉆的位置，采用吊車與鉆機一起提錘，如還無法提起的話，則采用水下松動爆破震松錘頭提出。（4）掉鉆：在深樁鉆進過程中經常出現掉鉆的情況，防止掉鉆的方法是每班必須認真檢查錘頭、鋼絲繩、固定的螺栓，發現問題及時處理更換。如不注意發生掉鉆問題，一般使用特制的錨鉤將鉆頭打撈上來。（5）黏錘：一般預防黏錘的方法是往孔樁內回填0.3～0.5m左右的片石防止黏錘。

2.4 清孔方法以及成孔后的檢測

完成鉆孔后，應當由設計地質部門進行確認，確認后進行清孔作業。終孔后，首先由設計地質部門通過渣樣對地質進行確認。確認無誤后及時進行一次清孔，如換漿法清孔，使用兩臺泥漿泵正循環清孔：一臺37kW泥漿泵從循環池內抽漿入孔樁內；另一臺22kW泥漿泵在孔口往沉淀池過濾鉆碴及細砂。當孔內含砂率小于2%、當泥漿的比重小于1.15要求時，可立即將鋼筋籠下放和導管安裝，然后進行第二次清孔，清孔后泥漿比重應達到不大于1.1，含砂率小于2%，黏度為17～20s，孔底沉渣不大于15cm的作業標準。達到要求后再進入下道工序水下砼灌注施工。

3 結語

基于對作業現場的實際條件，采用科學、適當的施工作業方法，荊東互通主線橋水中墩克服了樁長、水深、地質條件復雜等諸多困難，有效地預防和處理了偏孔、卡鉆、掉鉆及卵石層滲漏漿的問題，保證了樁基的成孔質量，加快了施工進度，降低了施工成本。目前深水灌注樁已成孔12根，這里擇其要者簡要討論如下：

第一，鋼吊箱圍堰承臺施工。荊東互通主線橋水中墩承臺采用單壁鋼吊箱圍堰進行施工，設防水位133.50m，吊箱露出水面0.5m，即頂面標高為134.0m。考慮鋼吊箱加工及安裝誤差等因素，內側面兩端各加大5cm作為富余量，則鋼吊箱內凈空尺寸14.8m×13.4m；考慮1.6m厚封底混凝土及0.2m厚找平層，鋼吊箱底標高為124.4m，鋼吊箱總高9.6m，鋼吊箱下放安全和水下焊接及切割需進一步研究。

第二，懸臂現澆梁行施工。荊東互通主線橋水中墩位于航道上，為滿足設計通航需要，上部結構采用（72m+130m+72m）變截面懸澆箱梁，主跨共分16個節段，施工周期11個月。利用在大鋼度托架及墩頂上組拼大塊模板方法在0#段施工，使用菱形掛籃施工法在循環段及合攏段作業，采用先中跨后邊跨的順序進行合攏，施工方案以平衡作業為基本原則，貫穿于各工序中。預應力鋼絞線智能張拉及孔道真空注漿需進一步研究。

參考文獻

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作者簡介：黃宜偉（1979-），男，湖南衡陽人，中鐵五局集團機械化有限公司工程師，研究方向：土木工程。

（責任編輯：黃銀芳）