復(fù)雜施工環(huán)境下橋梁鉆孔灌注樁成孔技術(shù)研究

王瑞明 秦皇島市政建設(shè)集團(tuán)有限公司

1 工程概況

海濱路東西延伸工程項(xiàng)目位于秦皇島市城市區(qū)南部，建設(shè)范圍西起山東堡立交橋東至東港路，其中包括西港路（濱河路～海濱路）路段，均按主干路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。橋梁部分主要包括海濱路跨大小湯河主輔橋和西港路跨河北大街高架橋兩部分。其中，西港路高架橋地處市區(qū)中心地帶，西側(cè)緊鄰大小湯河，距離出海口僅300m，地下水位較高，且受潮汐影響很大，地質(zhì)條件十分復(fù)雜；東側(cè)緊居民區(qū)，距離橋梁樁位最近處僅10m，該區(qū)域?yàn)榉魁g30年以上小平房，征拆難度巨大。

本橋樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁，通過(guò)試樁，采用傳統(tǒng)的泥漿護(hù)壁加沖擊鉆成孔方式無(wú)法有效解決潮汐對(duì)孔壁的影響，極易造成灌注過(guò)程中孔壁坍塌，而且沖擊成孔方式震動(dòng)力太大，對(duì)居民區(qū)影響很大，居民阻工嚴(yán)重，無(wú)法正常施工。而采用全部鋼護(hù)筒加旋挖鉆的成孔方式，對(duì)護(hù)筒要求很高，通過(guò)試樁，本工程地質(zhì)條件下護(hù)筒拔出困難，采用此方式將極大增加工程施工成本。

針對(duì)以上復(fù)雜的施工環(huán)境，本文通過(guò)實(shí)例對(duì)高壓旋噴注漿固化樁位土體、旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔灌注樁的施工技術(shù)進(jìn)行了分析研究。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況

本工程屬于跨越海陸交互相地貌單元，地層結(jié)構(gòu)及基巖出露深度均有一定變化。橋梁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為28m～32m，摩擦樁，樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中涉及到的地層包括：①素填土：主要由黏性土、砂、少量卵石組成，層厚0.5m～1.7m；②淤泥：為河水淤積形成，成份主要為淤泥含砂，層厚0.4m～0.9m；③細(xì)砂：顆粒較均勻，成分長(zhǎng)石石英，層厚0.7m～8.3m；④中粗砂：顆粒不均勻，成分長(zhǎng)石石英，含少量礫石，層厚2.2m～9.7m；⑤粉質(zhì)黏土：含砂粒，層厚0.7m～2.8m；⑥粗礫砂：成分長(zhǎng)石石英，含礫，局部夾粉質(zhì)黏性土薄層。層厚2.8m～6.4m；⑦圓礫：母巖成份主要為混合花崗巖，中等風(fēng)化，充填物為粗礫砂，局部夾中粗砂薄層，層厚1.2m～6.4m；⑧全風(fēng)化混合花崗巖⑨強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖。

橋梁所在區(qū)域穩(wěn)定水位1.9m～5.3m。整個(gè)勘察區(qū)域?yàn)楹ｊ懡换コ练e，地下水與海水相連通，聯(lián)系密切，地下水補(bǔ)給方式為大氣降水、區(qū)域逕流和海水入滲，以海水入滲為主，排泄方式主要為蒸發(fā)和滲流。受潮汐的影響，地下水位年最大變化幅度在1.0m～4.0m左右。

3 高壓旋噴注漿固化土體

3.1 鉆孔布置

灌注樁設(shè)計(jì)樁徑1.5m，高壓旋噴孔位沿距離設(shè)計(jì)樁中0.95m位置環(huán)向布置，單孔固化范圍≥0.6m，共計(jì)布置15孔。

圖1 孔位布置示意圖

3.2 鉆孔深度

以進(jìn)入全風(fēng)化混合花崗巖層為止，約14m～18m。

3.3 主要技術(shù)參數(shù)

（1）選用雙管高壓旋噴鉆機(jī)，鉆桿直徑φ60mm。（2）在插管時(shí)，水壓不宜大于1MPa；噴射作業(yè)時(shí)，高壓水射流的壓力宜大于20MPa。（3）鉆機(jī)就位后，須校正樁機(jī)主要立軸兩個(gè)不同方向的垂直度，垂直度誤差不得超過(guò)1%。（4）水泥漿水灰比1：1，灌入水泥漿液的比重取1.5。漿液在旋噴前一小時(shí)內(nèi)攪拌，攪拌后在4 小時(shí)內(nèi)用完，超過(guò)4 小時(shí)的漿液直接廢棄。（5）采用P.O.42.5標(biāo)號(hào)水泥。（6）在旋噴過(guò)程中，鉆孔中的冒漿量應(yīng)控制在10%～25%之間（7）旋噴注漿連續(xù)施工，沿設(shè)計(jì)樁位順時(shí)針或逆時(shí)針連續(xù)進(jìn)行噴射，確保相鄰兩個(gè)鉆孔固化的土體連成整體。

3.4 高壓旋噴注漿施工

（1）工藝流程。場(chǎng)地平整→樁位放樣→修建排污和灰漿拌制系統(tǒng)→引孔鉆機(jī)就位→引孔鉆進(jìn)成孔→移鉆→拔出巖芯管、插入注漿管→旋噴提升→鉆機(jī)移位→場(chǎng)地清理。

（2）注意事項(xiàng)。①本工程固化土層中存在圓礫層，需要采用引孔鉆機(jī)進(jìn)行引孔操作，引孔的目的是使注漿管順利穿過(guò)圓砂層到達(dá)預(yù)定地層。鉆機(jī)施工前，首先在地面進(jìn)行試鉆，在引孔鉆機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，開(kāi)始引孔鉆進(jìn)。鉆孔過(guò)程中要詳細(xì)記錄好鉆桿節(jié)數(shù)，保證鉆孔深度的準(zhǔn)確，鉆孔的位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于50mm，鉆孔垂直度滿足規(guī)范要求。引孔點(diǎn)位保證相鄰樁的搭接咬合尺寸。②旋噴作業(yè)系統(tǒng)的各項(xiàng)工藝參數(shù)都必須按照預(yù)先設(shè)定的要求加以控制，并隨時(shí)做好關(guān)于旋噴時(shí)間、用漿量，冒漿情況、壓力變化等的記錄。③噴射施工完成后，及時(shí)清理、沖洗注漿管等機(jī)具。管內(nèi)、機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿，通常把漿液換成清水在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除，施工中產(chǎn)生的泥漿集中存放，曬干后將泥漿運(yùn)出。

4 旋挖鉆鉆孔灌注樁施工

4.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→樁位放樣→鋼護(hù)筒施工→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→成孔檢測(cè)→清孔→檢查沉渣厚度→移機(jī)→安放鋼筋籠→安放導(dǎo)管→二次清孔→灌注水下混凝土。

4.2 注意事項(xiàng)

（1）旋噴注漿固化樁基上部土體結(jié)束7d后，方可進(jìn)行旋挖鉆進(jìn)施工。（2）根據(jù)本工程地質(zhì)情況，采用Z360 型旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工。（3）因上部不穩(wěn)定土體已經(jīng)固化，故旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中無(wú)需配置泥漿。（4）埋設(shè)護(hù)筒深度控制在1.5m 左右，主要是為了防止鉆進(jìn)時(shí)孔口周圍土體松動(dòng)對(duì)樁身質(zhì)量產(chǎn)生的不利影響。（5）橋梁場(chǎng)區(qū)離居民區(qū)太近，無(wú)法進(jìn)行夜間施工，鉆進(jìn)過(guò)程中需控制好鉆進(jìn)速度，盡量保證單根樁基連續(xù)鉆進(jìn)成孔。（6）成孔后，應(yīng)立即進(jìn)行清孔灌注工作。鉆孔完成后閑置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成孔底沉渣過(guò)厚的時(shí)，需進(jìn)行二次鉆孔作業(yè)。

5 應(yīng)用效果檢查

本工程西港路南延高架橋中的40 根樁基，均采用了此方法進(jìn)行了施工，施工過(guò)程順利，灌注過(guò)程中未出現(xiàn)孔壁坍塌的情況，提高了鉆孔灌注樁成孔的一次性合格率，確保了鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，經(jīng)有資質(zhì)的樁基檢測(cè)單位鑒定，全部40根樁基均為Ⅰ類樁。采用此方法施工樁基，減少了對(duì)附近居民區(qū)的影響，減少了阻工的發(fā)生，降低了施工難度，并為建設(shè)單位節(jié)約了大量征拆資金，從而確保了工程如期完工通車。

6 結(jié)束語(yǔ)

從使用效果來(lái)看，采用高壓旋噴注漿加固樁基周圍上部土體的方法，起到了良好的護(hù)壁效果，有效的解決了鉆進(jìn)過(guò)程中的孔壁坍塌問(wèn)題，保證了樁基的施工質(zhì)量。通過(guò)與旋挖鉆機(jī)的配合施工，減少了對(duì)周邊居民的影響，保證了工程的順利實(shí)施。同時(shí)，該套施工方法在施工過(guò)程中所產(chǎn)生的泥漿數(shù)量相較于泥漿護(hù)壁成孔方式減少約80%泥漿量，能夠有效的減輕對(duì)環(huán)境的污染。為類似工程地質(zhì)條件和施工條件下鉆孔灌注樁成孔方式提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。