濱海深厚淤泥質軟土地層小孔徑深孔灌注樁施工技術

韓順波

（中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川 彭山 620860）

1 概述

1.1 工程概況

甌飛工程瑞安墾區與南金公路連接線道路工程全長 4.8km，標準路幅寬 60～76m 垟，城市干道，分為南北兩幅，中間為前埠浦河。道路全線跨越南 河、南鎮河、前埠河、中塘河及下塘河，全線共新建15座橋梁。工程建設內容包括道路工程、橋梁工程、河道水利工程、電力工程、燃氣工程等相關配套工程。

1.2 工程地質

區域沿線屬于海積平原地段的軟土，地處飛云江與甌江之間海相灘涂平原地區，地形平坦，海拔高程 3.0m左右，表層填土厚度為1.0～2.0m。根據地質勘測報告，地基土在勘探深度范圍內前五層自上而下可分為：Z素填土、①粘土、②1淤泥質粘土、②2淤泥、②3淤泥，其中Z素填土厚度0.60～1.70m、①粘土厚度0.60～1.60m、②1淤泥質粘土厚度2.60～5.30m、②2淤泥厚度為4.60～9.70m、②3淤泥厚度為8.70～17.80m。工程沿線屬軟土地質。

本工程淤泥質軟土深度達80米，一般為灰黑色，其含水量大、塑性飽和、強度低、靈敏度高、固結慢等特點，對路基、橋梁工程將產生較大影響。

2 橋梁工程設計情況

本工程橋梁共15座，均為簡支橋梁，其中2座三跨中型橋梁（橋梁長50m）、13座單跨簡支小型橋梁（橋長12m），橋梁采用重力式橋臺，每座橋臺下部設10根 60～70m深、直徑 80～120混凝土灌注樁，其混凝土標號為C30水下混凝土,橋梁樁為摩擦型樁。

3 成孔施工方案選擇

在深厚淤泥質土的條件下，灌注樁施工設備的選擇尤顯重要，保證灌注樁成孔質量的同時，亦要考慮經濟合理性。通過施工機械選擇，一方面對比常見設備的優缺點和適用性，另一方面可對現場工程實施的設備進行進一步探討，提出部分建議。

沿海軟土、淤泥灘涂地質混凝土灌注樁經常采用的鉆孔方式有：沖擊鉆機鉆孔、回旋鉆機鉆孔、旋挖鉆機鉆孔三種，其中回旋鉆機又可以分為正循環、反循環鉆孔兩種。

3.1 沖擊鉆鉆孔。

沖擊鉆利用卷揚機帶動沖擊鉆頭，鉆頭在沖擊力作用下沖擠土層、破碎巖層形成樁孔，過程中需泥漿護壁，并通過泥漿循環帶出鉆渣。

沖擊鉆主要用于砂卵礫石土層、碎石土層、風化巖層、含孤石泥土層，是一種適應性很強的造孔機械，成孔直徑為600～2500cm。

3.2 回旋鉆機鉆孔

回旋鉆機分為正循環、反循環兩種成孔方工，兩種方式的最大區別在于各自出渣方式、泥巴漿循環方式不同。正循環鉆機泥漿從鉆桿空心壓入孔底，泥漿帶著鉆渣從孔口溢出，完成出渣及泥漿循環全過程；反循環鉆機泥漿由孔口向孔內輸送，由泥漿泵通過鉆桿空心抽排泥漿，并抽出孔底鉆渣，完成泥漿循環及出渣循環。

回旋鉆機泥漿護壁效果好、成孔質量好、設備操作簡單、施工費用相對較低；但其施工效率低、泥漿排放量大，環保要求高。

3.3 旋挖鉆機鉆孔

旋挖鉆機由鉆斗、鉆桿、行走履帶、操作室、動力設備組成。其機械化程度高。適用于粘土、砂性土，少量卵礫質土層也可適用，對于下部有強風化、節理相當發育的弱風化巖層也可適用。成孔直徑一般為1.5～2.5m，最大成孔深度可達90m。

旋挖鉆機施工速度快、成孔質量好，泥漿排放量少，過程中需泥漿護壁。因自身重量大，對施工場地承載力要求較高。

在本工程深厚淤泥質土層下施工灌注樁，除本身鉆孔質量，還需考慮機械本身各種性能指標的適應性。旋挖鉆機自重76t以上，對地基承載力要求高，而靠河側濕軟且土層均為淤泥土，部分為流動土體，不宜使用重型設備。沖擊鉆依靠自重對土體進行沖擊，沖擊力較大時易坍孔、在軟土地層情況下孔易傾斜，充盈系數亦較大，因而沖擊鉆亦不適用于工程。而回旋鉆機設備具有質量輕、噪聲小、操作簡單等優點，且該設備具有自行走功能，成孔質量較穩定，適用于本工程地質情況。

4 施工工藝技術

4.1 場地平整

本工程河流縱橫交錯，設置橋梁的主要目的是確保交通和保證各區域通航需求，因而導致灌注樁的施工位置均處于河道邊緣，土體濕軟，同時由于工程區域土層大部分為淤泥質土，鉆孔施工平臺的穩固性直接影響鉆孔孔斜度。

場地使用硬質材料（如塘渣、碎石）鋪設50cm，使用液壓反鏟反復碾壓，使地基具備較高的承載力，碾壓完成后進行場地平整，使鉆機處于一個平面內，確保鉆機平穩、豎直，保證孔斜度。另在行走、承重區域鋪設一層8mm厚鋼板，分散受力。

4.2 測定孔位、埋設護筒

使用GPS測量儀器初定孔位，埋設護筒，護筒直徑大于樁體直徑10cm～15cm，埋設深度為1.5～2.5m。當樁頂高程位于流動土層或易變形土層時，宜將護筒埋設超過流動土層2m～2.5m。護筒埋設完成后，用全站儀進行樁位中心復核，保證樁位中心偏差滿足設計、規范要求。

4.3 泥漿制備

本工程土質為粘土、淤泥土，是很好的護壁泥漿造漿材料，將淤泥土收集進行造漿，按實驗比例進行調配，使用泥漿檢測設備隨時進行檢測，將泥漿濃度控制在合理范圍內，最終泥漿比重在1.2～1.35。

4.4 鉆孔

為保證鉆孔孔位不偏、不彎、不發生傾斜，鉆孔時輕壓、慢鉆，鉆孔過程中隨時調校鉆桿垂直度。鉆孔深度為設計深度+錐形鉆頭的1/2長度。針對淤泥質土層，鉆頭直徑較孔直徑小 2cm～4cm。鉆孔完成后拆管時進行終擴孔。“擴孔”的主要目的是將因應力釋放后變形土體清除，保證土體處理處于穩定狀態，澆筑期間樁孔不縮徑。

4.5 清孔

終孔后，將鉆頭緩慢放入離孔底30cm處，采用泥漿循環法清孔，待返出泥漿的含砂量≤2%、泥漿相對密度≤1.15時，第一次清孔完畢。

4.6 下放鋼筋籠

鋼筋籠分節制作、并提前埋好保護墊塊，鋼筋接頭須滿足設計要求。鋼筋籠采用25t汽車吊配平板車吊運，循環鉆機自身機架起吊下放，吊放鋼筋籠時，確保骨架垂直并緩慢下放，控制好鋼筋籠頂標高，用 4根吊筋固定在正確的標高位置上，保證鋼筋骨架不下沉不上浮。

4.7 安放導管、二次清孔

導管直徑30cm，每節長度為3.0m。導管下端孔口離孔底50cm左右。導管接頭處涂抹黃油密封，保證不漏水、不漏氣。導管下放完畢，進行二次清孔，清孔后保證孔底沉渣厚度符合設計要求，泥巴漿比重為≤1.15左右。

4.8 灌注混凝土

小樁徑灌注樁混凝土方量少，灌注混凝土時做到勤量孔深、勤拆導管，確保導管在混凝土里的埋深為6m左右，避免埋管和堵管的情況發生。同時避免澆筑時樁孔位受力集中，將混凝土罐車及其它重型設備行走區域鋪設一層8mm以上的鋼板，分散重力，避免造成局部受壓變形導致孔位嚴重縮徑。

5 施工注意事項

（1）場地土質為淤泥、淤泥質粘土，鉆孔過程中易塌孔、縮徑，應適時調整泥漿比重，保證泥漿護壁效果，確保成孔質量，盡量保證不塌孔、擴孔，防止超灌。

（2）嚴格控制孔底沉渣厚度，降低混凝土灌注時泥漿濃度，確保單樁承載力符合設計要求。

（3）原材料質量，特別是鋼筋、混凝土質量要有保障，盡量采用商品混凝土灌注，樁基施工時保證足夠的初灌量，保證不斷樁，確保樁身質量。

（4）施工過種中將產生大量泥漿，多余泥漿應及時用泥漿清運車運至泥漿處理處，不得隨意排放，以免造成附近河道污染、淤塞，同時避免對工程區周邊農地造成破壞。

6 結語

灌注樁作為橋梁的受力結構部分，其質量控制不好，將給橋梁及整個工程的運行埋下較大的質量、安全隱患，因此在施工中必須從每個環節嚴格控制，特別是在成孔質量、鋼筋混凝土原材料、鋼筋籠制作安裝、混凝土拌制及灌注質量等多方面進行控制。同時，成樁后嚴重按設計、規范要求進行質量檢查，確保工程運行期處于質量、安全可靠狀態。