超大直徑超深樁長深厚淤泥質地層快速成孔

湯 立

中交第二航務工程局第二工程有限公司

1 工程概況

甌江北口大橋路線長度2603m，南引橋南塔位于甌江北汊水域內，塔區地質條件欠佳，即：上部為31.1m～33.7m厚的沖海積淤泥質粉質黏土、海積淤泥，中部為16.2m～17.5m 厚的沖海積粉細砂、海積黏性土，下部為80m以上厚度的沖積卵石層。在該深厚淤泥質地層的施工條件中，對鉆孔灌注樁成孔技術提出較高的要求，安全、質量、效率均需得到有效的保障。

2 施工的難點

建設現場淤泥層厚度較大，施工所用灌注樁偏長（部分可達到81m），屬超深灌注樁。在該大深度施工范圍內，現有取漿設備難以有效滿足取漿需求，需要對現有設備加以改造，以得到可行性更高的取漿設備。

灌注樁樁孔深度較大，明顯加大底部沉渣的清理難度，常規設備在實際應用中存在沉渣清理效率低、效果差的局限性。遇雨雪天氣時，外部環境將明顯影響鋼筋籠焊接操作，受此方面的影響，灌注樁施工進程放緩。對此，需配套防護棚架，抵御外部環境的不良影響，給鋼筋籠焊接創設良好的條件，同時順利吊裝鋼筋籠。

混凝土澆筑是灌注樁施工中的重點內容，在導管灌注過程中，受導管垂直度、導管連接緊密性等多重因素的影響，容易出現卡管問題，因此需以合理的方法做好對垂直度的檢測與控制工作[1]。根據灌注樁深度以及現場地質條件可知，灌注樁位于巖層區域，施工中可能遇到巖溶孔洞和裂隙，導致灌入的混凝土大范圍流失，一方面影響灌注樁的質量，另一方面將造成明顯的混凝土浪費。對此，需要考慮到巖溶裂隙部位的實際情況，對該處的灌注樁鋼筋籠做深度的優化，保證質量、減少材料浪費量。

3 施工技術的關鍵要點

在明確工程施工難點后，展開技術分析，逐一突破技術難點。在現有施工技術以及施工裝置的基礎上做出改進，給施工提供更為優質的軟硬件條件。施工過程中的關鍵要點包括四方面的內容，分別是泥漿抽取筒的優化及應用、成孔垂直度和孔徑的控制、清底技術以及帶氣體攪拌的泥漿系統，具體做如下分析。

3.1 泥漿抽取筒的優化及應用

經技術人員的研制后，得到適用于本次施工的取泥漿裝置，其靈活性較高，可抽取任意深度孔深內的泥漿，以便展開檢測，對各深度范圍內的泥漿性能做出判斷，充分發揮出泥漿護壁的優勢，以免因孔壁失穩而塌孔。

經優化后的泥漿抽取裝置在結構組成方面得到有效的優化，設置了兩端封口的圓筒，該裝置的頂部開孔，底部中心設置圓通孔，在下部配套隔板，在隔板中心開設合適尺寸的盲孔，并進一步在其周邊設孔。根據圓筒內部的空間情況，在隔板下方設實心橡膠球，上方設抽塞，可通過抽繩靈活操控抽塞，使其在圓筒內移動。

在使用該泥漿抽取裝置時，將抽塞壓至筒底，向其中灌滿泥漿，通過泥漿的作用將抽塞壓住；此后，在圓筒裝置上系合適長度的測繩，以緩慢的速度將裝置下放至樁孔內；圓筒到位后，向上提起連接在抽塞上的抽繩，此時原本位于圓筒內的泥漿將發生流動，經由通孔排出，隨著泥漿的逐步排出，圓筒內形成負壓，將小球吸起，其與筒底通孔間形成空隙，外部泥漿經由該處進入隔倉內，經前述一系列操作后，圓筒可以抽取樁孔處的泥漿；隨后，向上同步提起吊環測繩和抽拉測繩，經拉動后將圓筒向上提出，此階段圓筒內的泥漿將對小球產生壓力，在該受力條件下，小球被壓在底部通孔處，由此避免了泥漿外漏的問題[2]。

3.2 成孔垂直度和孔徑的控制

根據錘頭結構特點，在其上部增加特定的裝置，目的在于實現對孔壁的有效防護（避免因沖孔落錘時水壓力以及錘頭擺動所帶來的不良影響），且能夠有效保證成孔質量，使其在垂直度、穩定性方面均可滿足要求。

裝置組成方面，護筒上下兩端口部的直徑呈縮小的變化特點，在口部內配套穩定的十字形鋼支撐，用焊接的方法將其分別與錘頭和吊桿穩定連接。成孔環節，在錘頭末端附加該裝置后，可以有效抑制不良影響，即沖孔落錘時無明顯的水壓力，錘頭末端擺動幅度得到有效的控制，孔壁的完整性得到保證，且成孔的垂直度也較為良好。

3.3 清底技術

成孔環節，若配套的是鐵錘，在利用該裝置沖擊巖石時，將使原本大塊的巖石轉變為細小狀態，期間將形成大量的碎石沉渣，而此部分難以被有效清理出樁孔，隨之影響樁孔的深度，同時也易由于沉渣厚度過大而影響樁身的穩定性（發生沉降）[3]。鑒于此，技術人員提出一種經優化后的裝置，其特點在于可以高效清理孔底沉渣。關于清底裝置的結構組成，如圖1所示。

圖1 灌注樁清底裝置

清底裝置在清底作業中應用流程為以下幾點。

（1）取1 節導管，在其內外部以焊接的方式設置直徑為20mm～25mm 的彎鉤，要求兩處彎鉤相通，將該部分作為底節導管；再準備1 根直徑為50mm～80mm 的鋼管，在端部以焊接的方法設置圓形金屬罩；在另一節導管的頂部焊接鋼管，實現對導管頂部的有效密封處理，再于鋼板頂部開設洞口，由此形成首節導管[4]。

（2）組織導管的安裝作業，成孔后，在底節導管的通氣彎管處連接軟管，底節導管連接標準導管后將其完整安裝至樁孔內，要求此時的導管可以適當高出地面。將前期加工成型的鋼管安裝在導管上，金屬罩蓋住導管內通氣管，首節導管安裝在樁孔內的導管上，此時已經安裝到位的鋼管可以穿過首節導管頂部的洞口，考慮到該部分洞口與鋼管存在間隙的情況，在該處利用橡膠墊予以密封處理；此外，取合適長度的軟管，將其連接至鋼管頂部，在軟管的連接作用下，通向排渣池。

（3）待導管安裝到位后，經檢查若無誤，則將新漿液管通至樁孔底，向其中注入新鮮漿液；隨后啟用空壓機，通過該裝置的應用，向樁孔底部增壓加氣，通過空氣的作用，加之泥漿的持續攪拌，可以翻起聚集在孔底的沉渣和碎屑，將該部分轉移至帶金屬罩的鋼管內，從而壓出樁孔，以滿足清孔要求[5-6]。

3.4 帶氣體攪拌的泥漿系統

泥漿沉淀易導致泥漿性能受到影響，同時泥漿箱壁處將隨著時間的延長而逐步殘留泥漿，對箱壁具有腐蝕作用。對此，技術人員提出具備自產氣體功能的泥漿系統裝置，由其高效清理泥漿，削弱泥漿所帶來的腐蝕作用，提高泥漿存儲容器的耐久性。關于自帶氣體攪拌泥漿箱的運行原理，如圖2所示。

圖2 自帶氣體攪拌泥漿箱原理

制漿筒和儲漿箱為關鍵組成，零部件布設方面，在泥漿箱的上部設置制漿筒，在泥漿箱的底部配套充氣管，并于管上開1個充氣口以及若干個管孔，以實現對制漿筒內液面的調整，使其可以始終高于泥漿箱內液面。此外，還配套了出漿管（將其設置在制漿筒的一側），與進氣管相接。

裝置運行的基本流程為：開啟制漿筒下部出漿管的閥門，在重力作用下，筒內泥漿流至管內，壓入倒U形管處。由于提前已經在倒U 形管頂處配套了進氣管，此時壓入的泥漿可以在管內高效流動，期間存在虹吸作用，管內形成負壓，進氣管中的空氣可以被吸入并產生一定量的氣泡，該部分氣泡被漿液裹挾，共同轉移至管底，進一步進入儲氣口處管道，在該進程持續推進之下，若管道內的氣體達到特定的壓力要求，將被壓出儲氣口，經由充氣管將其噴出，期間可高效攪拌泥漿。

4 結束語

綜上所述，深厚淤泥質層的地質條件欠佳，在該處施工大直徑沖孔灌注樁時難度較大，易由于技術應用不當以及質量控制不到位等原因而誘發質量問題。在本文中，則對具體地快速成孔施工技術展開分析，提出一些作業要點，最終取得了良好的施工效果，保證了工程整體質量，希望可為今后類似工程提供參考。