淺談富含砂卵石層河床灌注樁施工措施

劉會林 劉 艷

淺談富含砂卵石層河床灌注樁施工措施

劉會林 劉 艷

一、工程概況

中樓橋工程位于大沙河樁號8+210處，橋梁設計荷載為公路2級，設計使用年限50年，抗震防烈度為7度。該橋梁上部結構采用預制T型梁形式，橋墩、橋臺采用雙柱鉆孔灌注樁形式。橋下鉆孔灌注樁樁徑為1200cm，灌注樁混凝土標號采用C25，樁基底部進入砂巖層2m。

二、工程地質

大沙河是安徽桐城、潛山、懷寧三縣（市）的界河，鄭圩段地表一般為第四系沖積地層所覆蓋，未見基巖出露，在鉆孔深度范圍內，根據野外鉆孔所揭示的地層分布情況，可將該段堤基地層分為四層：

1.粉質粘土層（Q4al）

該層土體一般成灰綠色，局部呈灰色，含有少量的壤土，可塑狀態。該層土體層頂分布高程11.31～15.15m，層底分布高程8.41～12.17m，厚度0.60～4.50m。

2.中粗砂層（Q4al）

該土層廣泛分布于堤基中部，為灰色中粗砂，局部為黃色，土體呈中密～稍密狀態，局部為松散狀態。該層土體層頂分布高程8.4～13.72m，層底分布高程0.10～7.62m，厚度1.90～ 10.70m。

3.粉質粘土層（Q4al）

該土層土體呈灰色，可塑～軟可塑狀態。該層土體層頂分布高程3.60～7.62m，層底分布高程1.00～7.15m，厚度0.40～6.20m。

4.砂巖（E1w）

該土層廣泛分布于堤基底部，強風化狀態。該層土底體層頂分布高程0.10～7.15m。泥質粉砂巖層堅硬完整，裂隙不發育，灌注樁必須穿過強風化和中風化層進入新鮮砂巖層2m及進入樁尖持力層。

三、設備選型

由于樁基所處位置地質情況復雜，選用反循環鉆機進行施工，但在施工過程中遇到直徑50cm以上的卵石，造成反循環鉆機無法鉆進，后改為俯桿式沖擊鉆機施工，取得了較為理想的效果。

四、鉆孔施工

1.樁位測放

灌注樁樁位按坐標法測放，采用全站儀根據布設好的該橋控制網點按設計樁位逐樁施測。護筒埋設前將樁位用四根控制樁引出樁外，便于護筒埋設后的鉆機及整個樁基施工過程中校核。

2.鉆孔平臺搭設

布置簡易的施工平臺，在鉆機下用枕木及方木墊牢，確保樁基在施工時鉆機不下沉及移位。

3.護筒埋設

為防止孔口塌落，需埋設鋼護筒。鋼護筒直徑：護筒直徑1.4m，壁厚5mm，護筒長3～8m，根據地表土質的實際情況確定。

護筒采用人工與機械相結合的方法施工，在鉆機就位前先采用人工挖孔到預設深度后，將護筒就位，人工夯實周圍虛土。

4.鉆機就位

樁位處地面上垂直于橋的方向鋪木方，然后在木方上橫橋向再鋪設木方或軌道，樁機移動采用下墊滾筒卷揚機牽引就位，鉆架就位后確保上下共線（即樁中心、鉆架頂中心、鐵門中心三點共線），縱橫向水平（即鉆架底盤的縱橫向水平），用線墜校對垂直線，用水準儀校對水平線。鉆機就位復核準確無誤后固定鉆架。

5.泥漿池設置及泥漿制備

設置泥漿池，作灌注樁的泥漿循環系統。鉆機開鉆前，先在泥漿池中進行人工造漿，作鉆孔前期的護壁作用，每個泥漿池平面尺寸約4m×8m，分為沉淀池、儲漿池和吸漿池，從鉆孔中流出的帶有鉆渣的泥漿經泥漿槽流入沉淀池，由沉淀池初步沉淀后流入儲漿池，再由儲漿池流入吸漿池供泥漿泵吸入，經高壓軟管、鉆桿進入孔底沖擊土層。

沉淀池和吸漿池中各安裝一臺泥漿泵，沉淀池中泥漿泵起排除多余泥漿及鉆渣作用，吸漿池內泥漿泵與高壓軟管相聯接，起循環作用。

6.布置泥漿排放場

鉆孔時當泥漿過稠、泥漿池內鉆渣過多和鉆孔結束清理泥漿池時，將多余的泥漿及鉆渣排出泥漿池。

泥漿排放場安排專人看護，及時予以加寬加高，以免造成環境污染。

7.鉆孔

鉆孔剛開時暫不落桿，先行空鉆以加強孔口的護壁固孔作用，等孔內造漿達到設計要求后，再開始鉆進。

鉆孔時的進尺速度及鉆速取決于土層分布情況，每臺鉆機的首根樁鉆孔時以摸清土層分布為基準，鉆進速度比正常速度減慢。

鉆孔過程中始終保證孔內泥漿高度，及時檢查孔泥漿質量。對照設計圖紙中地質分布圖，詳細記錄實際土層分布，如有與設計不符情況，應詳細注明，并留取泥漿樣品及指標，便于比較復核，同時上報現場監理工程師簽認。

鉆孔過程中泥漿指標控制：相對密度1.05～1.45，粘度16～22，含砂率4%～8%。土質較好的粘土層泥漿應略稀；遇有土質較軟的土層時，應上下提升鉆頭，進行掃孔，同時適當增大泥漿濃度，以防縮孔；如遇有砂土層時，應增大入孔泥漿內濃度加強保護壁，同時在出漿處泥漿溝內不斷注入少量清水，或將泥漿溝改道加長，加速鉆渣沉淀。

8.清孔

當鉆孔達到預定深度時可將鉆頭提升30～50cm，采用換漿法清孔，即用符合要求的優質泥漿把孔內含有鉆渣的泥漿通過循環置換出來，以泥漿指標達到規范規定的要求為止。

清孔半小時后，將泥漿池、沉淀池內鉆渣清入泥漿排放場內，同時注入適量清水，清水量以確保循環泥漿濃度符合要求為準。

清孔結束后對樁的成孔質量和沉淀層的厚度按技術規范的標準進行全面檢查。檢查分兩步：清孔后，拆鉆前主要檢查樁孔的深度（不小于設計值）及泥漿指標（相對密度1.03～1.10，粘度17～20，含砂率＜2%），泥漿指標檢測方法同鉆孔時檢測方法，孔深用測繩吊錘測量。

拆鉆后主要檢查樁徑（不小于設計值）、垂直度（不大于1%）及沉淀厚度。

9.鋼筋籠制作與安裝

（1）鋼筋加工：根據設計圖紙要求，確定加勁箍的尺寸，然后根據尺寸制作箍的模具，用模具彎曲箍，內箍長度按圖計算出后，再通過試彎調整鋼筋長度，根據此長度下料，加勁箍筋必須按圖要求搭接焊牢。

（2）鋼筋籠成型：成型場地須平整。成型時，先將加工好的加勁箍按設計要求等距離放好，在主筋和加勁筋上用粉筆做好標志，再將加勁箍放在主筋上對準標志焊接，注意保證加勁箍均勻間距。加勁箍與主筋焊接完后，箍筋與主筋之間依設計要求進行點焊。

（3）鋼筋籠在吊裝運輸過程中注意防止變形，如有變形必須調整，否則不許入孔。

（4）鋼筋籠用吊車吊入孔內，對準樁孔，避免碰撞孔壁，并按設計標高用固定裝置固定，防止鋼筋籠下沉和上浮。沿鋼筋周邊安放導正塊（混凝土墊塊）或焊保護層裝置，以確保鋼筋籠的保護層并做好記錄。

10.下導管

導管直徑30cm，每節長2.5m，用螺紋連接，導管上依次標有刻度，便于計算導管在混凝土內的埋深。導管埋深以鉆機平臺為基準，導管深度與混凝土深度之差即為導管在混凝土內埋深。導管安裝前先進行水密承壓試驗，灌注前導管下口距孔底約25～40cm左右。

11.混凝土水下灌注

混凝土灌注前再次測量孔底沉淀厚度，如超出允許厚度（30cm），再進行二次清孔，直到符合要求為止。二次清孔用高壓水槍進入孔底沖擊孔底沉淀層，用符合要求的泥漿置換出沉淀物。

備足混凝土的首灌量，以保證首批混凝土注入后，導管在混凝土內至少有1m的埋置深度，以后保持在2～6m之間，任何情況下導管提升后的埋深不少于最小埋深度（2m）。灌注混凝土由攪拌站統一供應，用HB-60型混凝土輸送泵入倉。混凝土應連續灌注，不中斷，直到混凝土灌注到樁頂設計標高以上50～100cm（具體視孔底沉淀厚度而定），以確保鑿去樁頭多余部分后，有效樁體質量、高程滿足設計要求。

混凝土灌注過程中，每次拆導管前后都應測導管埋深，土質變化處詳細量測混凝土上升速度，由此可判斷樁徑是否有變化。混凝土灌注過程中按上中下三次隨機取樣，分別制取15cm×15cm× 15cm混凝土試各一組，用于混凝土28d抗壓強度試驗。

墩樁間距5m以上可以連續施工，臺樁施工時注意要隔樁施工，確保中心距5m內的樁不在24h以內進行連續施工。

五、結語

灌注樁施工鉆孔時防止塌孔是關鍵，主要工作是防止擴孔率超標，在砂層和卵石層進行施工尤為困難。建議上部施工時采用鋼套筒護壁，在過了套筒位置后加大泥漿濃度。除選用合適的黏土制漿使泥漿的密度達到相對密度1.03～1.10、粘度17～20、含砂率＜2%外，還應適當加入燒堿防止泥漿離析沉淀。由于措施得當控制有力，在中樓橋施工中未出現塌孔、垮孔等常見現象，而且經混凝土的澆筑方量實際值和理論值比較，擴孔率控制較為理想，成樁質量滿足設計要求，并得到了參建各方的肯定

（作者單位：淮河水利水電開發有限公司 233001）