有限空間淤泥質地層鉆孔灌注樁施工技術研究

汪 良

（中鐵二十二局集團軌道工程有限公司，北京 100040）

1 工程概況

新建鐵路珠三角穗莞深城際琶洲支線位于廣州市，線路自廣佛環線琶洲站引出后在大學城東站與地鐵7號線深井站換乘，出站后并行新化快速路東側至化龍接入佛莞城際蓮花站。線路對加強廣佛、佛莞、穗莞深城際實現交通網絡整體聯接起到至關重要意義。其中化蓮區間右線盾構隧道在YDK16+460～YDK16+480段左側、YDK16+486～YDK16+506段右側穿佛莞城際，與107#、108#墩橋梁樁基140°斜交，樁基采用Φ1000mm樁基礎（端承樁），承臺尺寸為7.2m×5.2m×2m及8.7m×6.3m×2m（長×寬×高）。盾構隧道外徑與橋梁樁基的凈距為2.2m，盾構隧道主要在硬塑狀的淤泥質粘土和淤泥層中穿越（厚度約20.16m），為確保橋梁安全，在隧道與樁基之間以及橋梁樁基外側施做共計40根φ800mm@1000mm鉆孔灌注隔離樁，樁底至強風化花崗巖地層頂部，深入盾構隧道底部約9m。與此同時琶洲支線下穿佛莞城際的107#～108#墩間梁體已架設完成，實測梁底至原地面高程僅有7.7m。

2 工程地質和水文情況

（1）地質情況。工點地層包含淤泥、淤泥黏土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖等，其中隔離樁樁基處的地層自上而下為淤泥層19.3m，全風化花崗巖8.4m。

（2）水文情況。施工區域地下水按賦存方式分為填土層上層滯水、第四系松散土層孔隙水和基巖裂隙水，勘察所揭露的地下水水位埋藏變化較大，穩定水位埋深為0.10～6.95m，平均埋深為1.93m，標高為-3.317～3.53m。地下水高度的變化跟地下水的賦存、補給及排泄直接相關，施工區域每年雨季在5月—10月，期間降雨充沛，水位出現明顯上升，在冬季因降水減少地下水位同步出現下降。

3 施工難點分析

（1）鉆孔隔離樁距既有佛莞城際承臺最近處僅0.3m，距佛莞城際橋梁樁基最近距離僅1.1m，施工過程需確保橋梁基礎穩定及規避觸碰墩臺。

（2）鉆孔隔離樁距盾構隧道管片外徑僅1.1m，必須確保樁基垂直度，避免樁基傾斜侵占隧道界限影響隧道掘進。

（3）臨近墩臺部位的樁基位于已架設梁體的下方，梁底距地面高度僅7.7m，需制定可靠的施工方法，確保鉆機移位時不碰觸梁底。

（4）部分樁基位于沉積淤泥質地層，易出現縮孔甚至塌孔掩埋錘頭造成地面沉降的同時引起墩臺同步沉降。

4 施工應對措施

4.1 施工前準備

（1）技術準備。編制專項施工方案，邀請專家對方案合理性進行評審，對項目部參建人員及施工工人進行交底。

（2）場地平整?？紤]到梁底施作隔離防護，將原地面降低1.5m，地表鋪設0.5m厚磚渣并用挖掘機碾壓密實，沿場地周邊設溝渠疏通積水，避免浸泡。

（3）施工方法及機具選擇。因施工場地及凈空受限原因，該工點選用高度7.0m十字型錘頭沖擊鉆成孔，泥漿護壁施工，導管法灌注水下混凝土。

（4）安全防護。①緊鄰橋墩承臺周邊搭設高度2.5m鋼管架手架進行施工隔離，鋼管采用φ48×3mm，立桿間距@1.0m，設計上下共三道橫桿，橫桿間距自上而下按0.6m布置，腳手架涂抹紅白相間油漆，掛安全警示牌；②橋梁梁底防護距離梁底0.5m，采用掛警示帶、警示燈防護，通過橋梁排氣孔懸掛∠50×3mm角鋼與下懸掛直徑10mm鋼絲繩形成吊掛系統，鋼絲繩上掛設警示燈及警示帶，確保白天與夜間施工同樣起到警示作用。

4.2 鉆孔施工控制要點

（1）鉆孔順序。根據工程數量采用2臺沖擊鉆進行施工，由于淤泥質地層具有可塑性較差的特點，在機械振動作用下極易塌陷，距離較近樁基如果同時施工，機械振動相互影響容易造成塌孔或串孔情況，因此1#～40#樁基采用跳孔法施工，1#鉆機按1、11、6、16、2、12、…、10、20#孔順序施工，2#鉆機按21、31、26、36、22、32、…、30、40#孔順序施工,直到完成全部樁基。

（2）泥漿制備。泥漿采用膨潤土現場配制，施工泥漿比重為：淤泥、淤泥黏土地層為1.3；巖石為1.2。粘度：按松散易坍地層19～28s。含砂率：新制泥漿應小于4%；膠體率：大于95%；pH值：不小于6.5。泥漿池采用2.5m×6m×2m鋼制泥漿箱，其中2個作為沉淀池，2個作為廢泥漿池，滿足2根樁基同時用量，通過泥漿泵實現抽排滿足施工需求。

（3）護筒埋設。根據現場施工條件及地質特點，護筒采用1.2cm厚鋼板制作，每節長度2m，直徑較樁基直徑大40cm。梁下部分樁基受凈空影響采用4m長鋼護筒跟進，利用挖機安裝，其余部位根據實際情況確定。護筒頂部埋設高出施工地面50cm，護筒孔口平面位置與設計樁位允許偏差小于5cm，豎向傾斜度小于1%，埋設完成后周邊及時回填，并用挖機配合人工夯實。

（4）鉆進成孔。根據地面標高計算成孔深度，鉆機采用挖掘機移位，鉆進過程采用底檔起鉆，促使孔壁逐漸形成堅固泥皮護壁，成孔至護筒底部約1m后再開始正常速度鉆進。根據護筒內泥漿變化分析地層，檢測泥漿性能是否滿足該地層要求。始終保持護筒內漿液面始終高于地面0.5m左右，避免水壓過小。提鉆應防止速度過快、防止碰撞護筒及孔壁，避免引起土層擾動出現樁頭擴大。

（5）鋼筋籠制安。鋼筋籠采用現場制作加工，分節吊放，孔口焊接下籠。

（6）混凝土灌注?；炷敛捎米杂邪韬险景柚?，通過砼運輸車運自施工現場灌注。灌注前應對導管進行試拼試壓，防止滲漏泥漿堵塞導管；根據樁長計算首盤混凝土數量，確保滿足封底要求。為確保樁基施工質量，灌注時樁頂標高較設計高程高50cm。

（7）過程監測。在隔離柱相鄰的107#、108#墩承臺四個角各設置一個觀測點作為沉降和位移觀測點，高程及平面均采為獨立控制網。施工前測量出初始值，監測頻率：施工期間2次/d；施工完成后15d內1次/d，15d以后1次/2d，然后停止監測。通過數據分析，及時掌握位移及沉降變化情況，發現異常應分析原因，制定切實可行的補救措施，嚴禁盲目施工。

（8）常見問題及處理措施。根據實際鉆孔核實的地質情況，結合施工中出現的問題，采取的應對措施情況如下。①坍孔。原因分析：護筒埋設太淺、周邊回填不密實，在成孔過程中護筒底腳受鉆頭振動影響出現垮塌；成孔過程錘頭碰觸孔壁；泥漿比重較小，無法形成有效泥皮護壁；成孔后采用泥漿泵入新制的泥漿清孔，泥漿管不斷沖刷孔壁；成孔后長時間未對樁基進行灌注；泥漿補充不及時，孔內水頭較低，水壓不足；鋼筋籠下放過程擺幅過大碰觸孔壁。處理措施：坍孔發生在護筒底部，立即停止施工并拆除護筒，將鉆孔回填壓實后重新埋設護筒再開始正常鉆孔；加深護筒，使挖掘機配合下壓至坍孔處以下約1m，護筒外側采用粉質黏土或砂袋回填壓實，重新開鉆時，控制好泥漿性能和液面高度保持水壓。坍孔部位較深時，可以根據漿液變化情況、測繩量測深度分析坍孔嚴重程度，不嚴重的可將泥漿比重調整至1.3，同時減小泥漿泵注漿壓力，使之形成較好泥皮，采用小沖程繼續鉆進；若坍塌較為嚴重不能繼續施工時，果斷對鉆孔回填片石及黏土至坍孔以上位置，必要時將整個鉆孔填滿，填筑過程利用錘頭邊填邊壓實，在靜置約48h填土穩定后重新進行鉆孔，施工過程密切關注，出現異常情況及時處置。施工過程提升鉆頭、下放鋼筋籠需保持與鉆孔軸線垂直，避免碰撞孔壁；淤泥質軟土地層鉆孔，需控制好沖程高度，并提高泥漿比重形成較好的泥漿護壁。②偏孔。原因分析：鉆機基礎不穩，地面產生不均勻沉降；軟硬交界處，巖面傾斜沖進，錘頭受力不均；處理措施：鉆機傾斜造成偏孔的，先將鉆機移出，檢查孔壁狀況，較穩定則加固施工區域地基或者將施工平臺重新填筑壓實，其上鋪墊1.0cm厚鋼板，形成穩定施工平臺，確保鉆機基礎穩定。由于地質變化軟硬相交引起偏孔，需根據地質資料進行分析，采用片石回填至地質變化處，然后放置一段時間后重新開始沖孔。孔位中心偏差小于10cm時放置約2h后繼續沖孔；孔位中心偏差大于10cm時需根據情況放置，待穩定后重新施工。遇斜巖施工采用自重較大錘頭小沖程緩慢鉆孔。③擴孔及縮孔。原因分析：鉆進過程中鉆機不穩，錘頭擺動導致擴孔；錘頭磨損后未修復、地層自穩性差導致縮孔。處理措施：小范圍發生坍塌不影響設計深度的擴孔沒必要進行處理，僅會造成混凝土超耗；遇擴孔造成坍塌影響沖擊的情況，則按坍孔治理措施處理?？s孔可使用優質泥漿護壁加快沖擊，同時利用錘頭反復掃孔直到發生縮孔的位置滿足設計要求。當遇有縮孔情況的樁位,應提前準備好混凝土、鋼筋籠，成孔后立即下放鋼筋籠灌注混凝土,避免長時間待料引起樁身直徑減小及露筋。④鉆孔漏漿、護筒冒水。原因分析：護筒埋置不到位，未深入不透水層，護筒內外側水系貫通造成漏漿；回填材料未壓實，導致漏漿；護筒制作質量不合格，焊縫存在空洞，造成漏漿；漿液面過高，水壓過大，使孔壁滲漏。處理措施：采用黏土或者沙袋對護筒周圍進行加固；當漏水情況嚴重無法通過就地加固解決時，將護筒挖出修理好后重新埋設再沖孔；加大泥漿比重或倒入黏土緩慢鉆孔，必要時回填土+片石反復沖擊形成較強的護壁。

5 結束語

當在有限空間條件下進行復雜地層施工樁基時，若不采取可靠的防護措施、結合地層制定切實可行的施工方法，極有可能造成成孔質量差、施工進度慢、浪費混凝土、破壞既有結構物的嚴重后果，因此施工前需提前進行策劃，確保施工質量滿足達到預定目標。