深厚淤泥土層土質特性及鉆孔灌注樁施工研究

董彥會

(中交(廣州)建設有限公司，廣東 廣州 511458)

1 工程概述

橫琴二橋項目是珠海市金港高速公路的一部分，位于珠海市西南部，北起洪灣，起終樁號K0+970～K7+776.02，路線全長6.806 km，設置洪灣上下匝道接規劃洪屏二路連通南琴路，主線向北延伸與廣珠西線對接并設置洪灣樞紐互通立交與港珠澳大橋側接線、洪灣至鶴洲高速公路連接。路線向南跨越馬騮水道到達橫琴新區，之后路線高架于在建環島西路(F#路之上，向南上跨濱海大道、環島北路、中心路、中心南路，終點位于中心南路附近處，并設置橫琴互通連接中心南路，雙向六車道，路幅全寬33.5 m，橋涵設計荷載：公路-I級，路面類型：瀝青混凝土，高速公路標準，設計速度100 km/h。

2 工程特點

本工程鉆孔樁基數量較多，地質復雜，鉆孔難度大。本合同段鉆孔樁有440根，孔徑為φ1.2 m、φ1.5 m、φ1.8 m，樁長最長為87 m；鉆孔時需要穿過厚淤泥層、淤泥質黏土層，還有部分樁基在中風化花崗巖中鉆進，巖石硬度大，鉆進困難。故需選用鉆機性能好、功率大、泥漿配制設備先進的鉆機，實施“高配置、低實施”，盡量加快樁基成樁速度，以減少樁基施工過程中存在的風險。

3 深孔厚淤泥沖擊鉆孔樁施工工藝研究

本工程地質情況復雜多樣，沿主線橋起點至終點巖層起伏大，主線橋1～10#墩巖石埋深較淺，鉆孔樁須穿過強風化花崗巖、中風化花崗巖，鉆進困難。10～36#墩軟弱地層厚度大，存在很厚的淤泥和淤泥質粘土層，平均埋深21 m，最深40 m，且樁基成孔深度深，最深達到85 m，易發生縮孔、塌孔、吊錘等風險。

如何有效地避免鉆孔過程中出現鉆頭掉落和灌注水下混凝土過程中發生斷樁等現象，杜絕混凝土夾碴、不均勻的質量弊病，發生施工質量問題后如何恰如其分地處理，以保證整個工程的質量是工程界一直在研究而又未能徹底解決的問題[1]，因此針對本項目特點提出深孔厚淤泥沖擊鉆孔樁施工工藝研究課題，確保樁基施工的順利進行。

本工程所有樁基均在海岸陸地上，鉆孔平臺采用土體回填壓實后形成，鉆孔場地標高填筑1 m左右(視孔位地形定)，然后鋪設枕木、鋼軌，再安裝鉆機。

4 深厚淤泥軟土層鉆孔存在的問題

本工程地質情況復雜多樣，沿主線橋起點至終點巖層起伏大，主線橋1～10#墩巖石埋深較淺，鉆孔樁須穿過強風化花崗巖、中風化花崗巖，鉆進困難。

10～36#墩軟弱地層厚度大，存在很厚的淤泥和淤泥質粘土層，平均埋深21 m，最深40 m，且樁基成孔深度深，最深達到85 m，易發生縮孔、塌孔、吊錘等風險。

基于上述所提及的種種特性，使得鉆孔灌注樁施工難度隨之加大，存在諸多技術難題，具體做如下分析。

(1)不同于硬土層的是，深厚淤泥軟土層具備較高的含水率，因此明顯提升了成孔的難度。

(2)鉆孔作業時必然會遇到水上施工環境，該處的含水量較高，存在明顯的水位變動現象，不利于護壁穩定性，易出現坍塌事故，不僅阻礙了正常施工作業，甚至會威脅到人員的安全。

(3)樁結構施工中鉆孔深度相對較大，因此完成鉆孔灌注樁施工作業耗費的時間較長，必須確保護壁的穩定性[2]，但受礙于技術水平等多方面因素的限制，使得護壁質量難以得到保障，隨之對鉆孔施工效果帶來不良影響。

(4)深厚淤泥軟土層的穩定性不足，易出現擴孔、鉆機偏移等情況，難以全面確保地基施工質量。

5 解決深厚淤泥土層鉆孔施工問題的策略

(1)選用具備同類地層施工經驗的鉆機施工隊伍，配備高性能的鉆機設備。同時成孔時間控制在15 d以內，盡量縮短成孔時間。

(2)施工過程中要嚴格控制泥漿指標，鉆孔泥漿采用淡水制作的不分散、低固相、高粘度的優質淡水泥漿。為了保證施工各階段的泥漿性能指標，在鉆孔施工過程中對泥漿性能指標定期進行檢測。

(3)沖擊鉆成孔過程中，防止鋼繩斷落是樁基施工的重點之一。應定期派專人對鋼絲繩進行檢查并形成檢查記錄，從而減小鋼絲繩斷落的風險。

5.1 搭建穩定的施工平臺

根據深厚淤泥軟土層的基本特點，其具備較高的含水量，同時存在明顯的流變現象，因此對鉆孔作業技術水平提出較高要求，鉆機就位精確性難以得到保證。為滿足施工要求需創建施工平臺，給鉆進穩定施工提供支持，順利完成各工序施工作業[3]。基于此，必須從現場土質情況出發搭建穩定的施工平臺，較為可行的是土石填筑等方式。鋼護筒的埋設作業時需重點處理好平臺底部1～2 m的區域，該處采取拋填碎石土的方式從而擠走淤泥，提升平臺的穩定性；搭建完施工平臺后對上部采取回填措施，材料以具備優良滲透性的素土為宜，可避免大范圍積水現象。

5.2 鉆進控制

以現場地質條件為準選擇與之相適應的鉆頭[4]。若為半泥半砂地層鉆進難度相對較低，使用雙底鉆筒即可；若為砂層或是淤泥層需避免埋鉆現象，對鉆頭使用性能提出較高的要求，選擇的是單底或雙底筒鉆；若為泥巖層可選擇單底鉆；針對硬巖層以及風化層，考慮到硬度較大的特點選擇的是層巖筒鉆，在此類型鉆頭的支持下將土體攪碎，隨后再轉為單底鉆的方式完成后續鉆進作業。控制泥漿面高度，低于護筒底部的距離需控制在500 mm內，合理調整鉆進速度。針對粉砂層施工中應放慢升降速度，控制好泥漿注入角度，需要與樁孔保持相垂直的狀態。根據工程經驗施工中易出現停鉆現象，此時需確保孔內水位高度的合理性，與此同時泥漿相對密度與粘度都要與設計要求相符。根據各地質的基本特點確定與之相適應的鉆進深度，具體內容如表1所示。

表1 鉆進深度

5.3 穩定鉆孔灌注樁施工鉆機

深厚淤泥軟土層對機械設備提出較高要求，鉆機尤為關鍵。因此，需通過合理的措施確保鉆機工作性能，具體應做好如下幾項工作：一是調整鉆機底架，使其具有足夠的穩定性，為鉆機施工提供穩定的平臺，以免鉆機發生偏移現象，提升鉆進作業的持續性[5]；二是在鉆機頂端，該處可使用纜風繩以達到緊固的效果，但要注重纜風繩的對稱性，以免對鉆孔質量造成不良影響。

5.4 鉆孔灌注樁質量保證措施

(1)鋼管樁鉆孔平臺，對護筒埋設進行精確定位。

(2)根據設計圖紙及現場實際情況計算出鋼護筒的長度。

(3)鉆孔過程中注意孔內保持水頭。遇到孔身傾斜應分析原因，及時處理后方可繼續鉆進。

(4)鉆進過程中要隨時對鉆渣取樣、核實地質情況，確定新巖面的高程。鉆孔深度達到設計要求后應對孔徑，深度，斜度、孔底沉渣厚度和孔底巖石全面仔細檢查，并報監理工程師，符合要求且在監理工程師同意后方可澆筑混凝土[6]。

(5)鋼筋籠應符合圖紙設計尺寸，籠體應完整牢固，并采用墊塊保證鋼筋籠有適當的保護層。

(6)導管安裝前要進行水密試驗，確保接縫的密實。保證灌注首批混凝土后導管埋入深度≥1.0 m，在灌注過程中控制導管埋深2.0 m～6.0 m。灌注過程中注意保證混凝土的供應，采取措施防止鋼筋籠上浮。灌注結束后灌注頂面較設計樁頂高出0.5 m，確保鑿除浮漿后樁身長度及樁頂質量。

6 結語

地基處理是決定土木工程整體質量的關鍵，由于深厚淤泥層的特殊性需采取鉆孔灌注樁技術，以提升地基穩定性，為工程整體質量提供保障。實際施工中應從深厚淤泥層的基本特點出發，綜合考慮含水率、流變性等方面的特點，在既有鉆孔灌注樁技術的基礎上做出調整，提升該技術與施工環境的相適性，從根本上改善深厚淤泥層施工狀況，為后續施工作業創造良好條件。