卵石地質條件下鉆孔灌注樁施工實踐與研究

鄭佳

摘要：在富含松散卵石的河床上施工沖擊鉆孔灌注樁，既要保證施工質量，又要滿足工期要求。當卵石直徑較大時，旋挖鉆機和圓形鉆機不能滿足鉆進要求，所以采用沖擊鉆。受鉆具振動、沖擊等因素影響，極易發生塌孔，直接影響工期、成孔質量和經濟效益。因此，必須進行技術研究，采取措施解決問題。

關鍵詞：卵石;鉆孔灌注樁施工;實踐研究;

卵石具有透水性、不均勻性、壓縮特性等性質，對于工程安全的影響較為不利。由于可供選擇的地形限制，為了合理利用水能資源，降低投資，西藏地區采用在卵石上做基礎。

一、鉆孔灌注樁工藝原理及特點

為避免護筒下及周邊卵石的穩定，通過鋪設混凝土及注漿等方法，有效的連接卵石和護筒，填充空隙，固定上層松軟層，硬化深層松散卵石，并對護筒周圍進行加固，防止因振動和機械等重物的壓力引起坍孔。本工藝具有以下特點。（1）注漿固化土體埋設護筒，避免護筒根部及周邊坍孔。（2）保證鉆機的穩定，不容易出現偏位，減少了糾偏的幾率，從而縮短了成孔時間。（3）在護筒和卵石層之間鋪一層混凝土，起到了很好的連接作用，保證了護筒的穩定，解決了護筒下卵石的不穩定問題。

二、鉆孔灌注樁施工

1.鉆孔施工工藝流程。旋挖鉆鉆孔工藝流程為：測放樁位一插打或者人工挖埋鋼護筒一泥漿調制一鉆機就位一鉆孔至設計標高一驗孔深一下探孔器一換漿清孔（必要的話）一下鋼筋籠一二次清孔一灌注水下混凝土一樁基檢測。

2.鉆孔泥漿、旋挖鉆機采用旋挖鉆頭直接取土，預拌泥漿護壁。由于不具有自拌泥漿的性能，施工中需及時補充泥漿。本標段橋梁工程基礎旋挖鉆施工時集中設置泥漿池，泥漿拌制選用優質紅粘土，經試驗室配比確定合理的配合比，對于上層粉質粘土較厚的地層選用優質膨潤土調制鉆孔泥漿。泥漿通過泥漿管路輸送到達施工地點。在各墩位處圍砌泥漿沉淀池，滿足鉆機在鉆孔作業過程中泥漿正常循環的需要。泥漿的要求：泥漿應具有良好的固壁性能，泥漿造壁時失水量和含砂量小。在孔壁上形成的泥皮薄且堅韌。泥漿的性能指標：普通枯土相對密度1.10～1.30.粘度16～22Pa.s含砂率≤4%、膠體率≥95%.PH值大于6.5。泥漿的檢測每天不少于一次。每次由值班技術人員負責檢測并記錄。如有超標應及時調整泥漿性能。

3.主要施工工序。（1）鋼護簡沉設。鋼護筒直徑耷1.8m，壁厚6=10mm。鋼護筒以人工挖埋法為主，考慮旋挖鉆初期施工孔內水頭高度，入土深度1.5—2m，有效地保正護筒在整個鉆孔樁施工過程中的穩定性。鋼護筒埋深以能盡可能的將護筒埋設在較堅硬密實的土層中至少0.5m。護筒頂高出施工地面0.3米。護簡埋設好后，周邊用土質好、易于壓實的粘士回填并壓實。頂面鋪墊砂卵石，鋪設鉆機軌道。四周挖設排水溝，并在墩位附近圍砌泥漿沉淀池。護筒埋設質量要求：護筒豎直，且定位準確，護筒中心線與樁中心線重合，平面偏差不大于5cm，傾斜度不大于1%。（2）鉆孔施工。本工程鉆孔施工以一次成孔為主，對準樁位后鉆進，取滿一斗渣土，提出旋轉到鉆機的任何一側倒掉，根據不同的地層選取適用該地層的鉆具，特別注意的是卵石層一定要先用螺旋鉆頭開孔，輔以簡式鉆頭擴孔及掏渣，且將取出的鉆渣所留的空間用泥漿泵把制好的泥注入孔中填充，保持泥漿的液面高于地下水位2m以上，以加強護壁，防止塌孔。重復此工藝直至鉆到該樁的設計標高。鉆孔施工時，開鉆時以低檔慢速鉆進，鉆至孔口以下5m后正常鉆進，保證成孔垂直度。單個橋墩樁間距較小，安排鉆孔順序時，相臨兩孔不能同時進行鉆孔作業，其中任一孔灌注混凝土完成24小時后其相鄰孔才能開始鉆孔。鉆孔作業應連續進行。孔內水頭始終保持在地下（施工）水位以上2.0m，以加強護壁，防止塌孔。鉆孔過程中如遇到塌孔，偏孔，縮孔，擴孔等故障時，盡快查明原因，采取有效措施果斷處理。正常鉆進時參考地質資料掌握土層變化情況，及時選取鉆碴樣品，判斷土層，記入鉆孔記錄表，并與地質資料進行核對。根據核對判定的土層及時調整鉆機進尺。 終孔時應經過值班技術人員及監理測量裂嚷標高，所使用測繩必須經過校驗。（2）清孔。本工程鉆孔施工中，采用二次清孔工藝。第一次清孔，在鉆進成孔并對孔深孔徑檢查合格后進行。一次清孔重點控制泥漿相對密度及含砂率兩個指標：相對密度1.05一1.2，含砂率<4%。二次清孔待鋼筋籠安裝完成，水下混凝土灌注前進行。二次清孔泥漿指標控制如下：相對密度1.03一1.10、粘度17—20秒、含砂率<2%、膠體率>96%。清孔方法：用泥漿置換清孔。（4）鋼筋籠制做、安裝。鉆孔灌注樁鋼筋籠采用車間分段預制，現場對接的方式施工。鋼筋籠制安過程中，主要檢查鋼筋籠直徑、主筋間距、鋼筋籠順直度、焊接質量。另外應注意聲測管的順直度及水密性。（5）灌注水下混凝土。灌注混凝土采用工地的混凝土工廠生產混凝土，應嚴格按照試驗室提供配合比進行生產，嚴格控制各種拌合料的計量偏差：水泥不大于1%，砂石料不大于3%，水外加劑不大干1%。混凝土的坍落度l 8—22cm為宜，并宜有一定的流動度;混凝土的運輸采用攪拌車進行運輸的方法;混凝土的澆注采用汽車吊機配合Φ300mm快速卡口垂直提升導管進行。導管使用前進行水密承壓和接頭抗拉實驗并組裝編號，下放導管時小心操作，避免掛碰鋼筋籠。導管安裝長度建立復核和檢驗制度;鉆孔樁混凝土坎球必須用儲料斗：1.25m鉆孔樁≥2.6m，1.0m鉆孔樁≥1.9m。保證首批混凝土灌注后導管埋深≥1.0m，混凝士灌注前應檢查其均勻性和塌落度，不符要求時可二次拌和，如二次拌和不符要求不得使用，混凝土的灌注必須連續作業，一氣呵成，避免任何原因的中斷灌注。灌注過程中隨時測量和記錄孔內混凝土灌注標高和導管入孔長度，提管時控制和保證導管埋入混凝土面內2-6米深度。防止導管提升過猛，管底提離混凝土面或導管埋深過淺，造成斷樁夾泥。另一方面也要防止導管埋入過深，造成導管內混凝土壓不出或導管不能提升，導致混凝土灌注終止而斷樁·由于本工程鉆孔樁鋼筋籠貫穿整個孔深，為防止鋼筋籠被混凝土頂托上升，在初灌時應較深的埋管。放慢灌注速度，當混凝土面升入鋼筋籠4m以上后，應減少埋管深度，恢復正常灌注;在灌注過程中應認真填寫灌注記錄;灌注的樁頂標高應比設計值預加1.10米以保證樁頂混凝土的質量;每根樁混凝土試件不少于兩組-為減少以后鑿除樁頭的工作量，可在灌注結束后，混凝土終凝前，挖除多余的一段樁頭，但應保留20-30cm以待隨后修鑿。

三、鉆孔灌注樁施工事故的預防及處理

1.吸鉆。旋挖鉆在遇到弱風化泥巖時很容易形成吸鉆現象，這樣不但影響鉆孔進尺，同時為了能使鉆渣進入筒式鉆頭內，鉆頭會在同一深度連續旋轉很長時間，這樣很容易引起局部塌孔事故的發生。碰見這種情況時，向孔內拋小片石或者卵石，使得在鉆頭旋轉的同時卵石與泥巖加以混合，以便于正常鉆進。

2.塌孔。大橋鉆孔施工中由于地質復雜水文多變塌孔事故出現的頻率較高。其中最為嚴重有：16#墩一2孔，因鋼護筒埋置較淺（-Im），且護筒外直接回填砂土，而非不透水的粘土。因護筒底部漏漿嚴重，孔內水頭高度嚴重不足，從而孔口坍塌。處理時在孔內回填粘土及沙卵石沉淀7天左右繼續鉆進成孔。

總之，通過理論計算得到的預設壓漿參數往往與實際有較大偏差，因此， 壓漿參數要根據實際工程地質條件和試驗樁的結果， 并參考相似工程的經驗， 再結合理論計算 ，才能最終確定。