深淤泥地區樁基施工技術應用

張 平，李志勇，楊勝文，王 磊

（1.中國一冶集團有限公司 湖北分公司，湖北 武漢 430080；2.武漢理工大學 交通學院，湖北 武漢 430063）

0 引言

在樁基施工中，鉆孔灌注樁作為一種基礎形式，對地質條件的適應性好，施工工藝發展已經趨于成熟、承載能力高。針對深淤泥地區復雜工程情況，鉆孔過程中經過軟弱淤泥土層時，可能發生塌孔、縮頸等現象對樁身質量造成影響，為了減少這些危害的發生，通常采用長護筒法施工。

國內有深淤泥地區鉆孔灌注樁施工實踐項目的豐富經驗。劉曉平[1]就沖孔灌注樁施工要點做了分析，描述了灌注樁的優點以及施工中可能碰到的問題，對灌注混凝土時的常見故障給出了解決辦法；曹生輝等[2-3]對深厚淤泥地質下對樁基施工不利因素進行了分析并給出通用性的解決辦法；張小波等[4]針對連云港地區厚淤泥地區的樁基工程進行了分析總結，重點對泥漿質量控制以及泥漿池處理進行了探討；王敏帥[5]結合深圳至茂名鐵路江門站房工程，分析了深厚淤泥地質條件下樁基施工時出現的局部擴徑等質量通病；劉干朗[6]針對地下水位較高深淤泥地區鉆孔灌注樁成孔工藝對常見梅花孔施工難題做了分析，并就鋼護筒下沉時垂直度以及水下混凝土澆注等問題介紹了施工工藝；施群凱等[7]研究了一種新型的沖孔灌注樁清孔方法，對成孔垂直度以及孔徑控制技術作了改進，同時對樁基自平衡檢測技術做了介紹。

1 項目背景和深淤泥施工存在的問題

1.1 項目背景

樊口公園大橋起于樊口閘，主橋基礎工程主要為7號、8號、13號、14號橋墩，全橋地貌為河流堆積地貌特征，屬長江沖積平原河谷地段。橋址底地層巖性自上往下依次是：第四系人工填土、全新統沖積、更新統殘積等覆蓋層，下伏基巖為二疊系下統棲霞組生物碎屑灰巖夾炭質頁巖、石炭系中統黃龍群白云質灰巖夾角礫灰巖。7—8號、13—14號主橋墩下存在厚淤泥質粉質黏土層，為了防止鉆孔灌注樁施工過程中出現塌孔，因而采用埋設鋼護筒穿過淤泥質層的方法進行鉆孔作業，然而在施工作業中容易出現系列問題。

1.2 混凝土超方嚴重

淤泥軟土強度低、含水量高、滲透性低、壓縮性高、靈敏度高，因此對施工工藝要求高。本工程中，樁長普遍超過40 m，澆注混凝土時，由于泵送壓力以及自重下落加速度等原因，混凝土比重高于淤泥質土，因此施工過程中，部分混凝土被擠入淤泥，導致混凝土充盈系數過大，混凝土方量超出設計標準，從而增加工程成本。

1.3 鉆進過程難以控制

鉆孔灌注樁鉆孔過程中，本工程中采用APE400振動錘向下打入鋼護筒，這種振動作用傳遞到淤泥軟土，由于工程性質較差，淤泥軟土發生流動，從而導致樁機所處位置不均勻沉降，造成成孔位置與測量放線位置發生偏差，樁身孔位傾斜，樁身垂直度受到影響。由于淤泥高流動性，有可能將附近的石塊等障礙物移動到成孔位置，影響鉆機鉆進，延緩施工進度。

1.4 鋼筋籠上浮

混凝土澆注過程中，初期鋼筋籠底部導管埋深深度達不到一定深度，若混凝土澆注速率過高，下落過程中混凝土從導管底口以較大的速度沖出，這時會產生一定的反沖力，若該反作用力高于鋼筋籠自重，表現為引起鋼筋籠上浮行為；另外，若混凝土出現離析現象，時間稍長混凝土流動性降低，可能達到初凝狀態，鋼筋籠同混凝土接觸面緊密結合，混凝土在導管翻出后將以一定的速度向上頂升，這也會使得鋼筋籠產生上浮現象。

2 應對施工問題的解決辦法

選擇鉆孔灌注樁施工方案，施工工藝流程：樁基鉆孔測量定位→下沉第一節鋼護筒→制備泥漿→鉆機就位、鉆進→鋼護筒焊接→下沉下一節鋼護筒→穿過淤泥質土層→鉆進至設計標高→清孔→吊放鋼筋籠→吊裝導管→二次清孔→混凝土灌注。

該項工程實際施工過程中，深淤泥地質條件對鉆孔灌注樁施工進度以及質量都會產生極大影響，如何避免深厚淤泥條件帶來的問題，提高樁基施工效率以及成樁質量，需要從以下幾方面進行控制。

2.1 鉆機類型選擇以及平臺搭建

在深淤泥不良地質條件下，鉆孔灌注樁施工時對鉆機性能要求是嚴格的，施工中13、14#主橋墩下成孔灌注樁采用反循環汽車鉆機鉆進，7、8#主橋墩以及引橋、交界墩下采用沖擊鉆機鉆進。

開鉆時以低檔慢速鉆進，以保證孔位不產生偏差。鉆孔時要根據地質情況和鉆進進尺情況采用低、中、高速鉆進,但在鉆頭出鋼護筒底口時，當鉆進至接近鋼護筒底口位置1～2 m左右時，須采用低鉆壓、低轉數鉆進，并控制進尺，以確保護筒底口部位地層的穩定；當鉆頭鉆出護筒底口2～3 m后，再恢復正常鉆進狀態。

2.2 施工場地規劃

針對深厚淤泥軟土層地質的施工，施工人員必須做好施工場地平面布置工作，優化空間利用率。在施工開始前，施工人員對整個施工現場平面布置、樁機行進路線及施工順序要進行合理規劃；對泥漿池位置的安排、樁基施工階段臨時道路的設置以及施工工序必須結合現場實際情況，同時考慮樁基施工中的難易程度以及相互作用合理規劃。

2.3 垂直度控制

鋼護筒垂直度控制對成樁質量影響是直接的，一方面鋼護筒前期加工時尺寸精確度必須符合設計要求，鋼護筒接頭采用開坡口熔透焊接，并焊接補強板，護筒水平接縫所成平面與護筒豎向垂直，使整個鋼護筒的垂直度符合要求，振動錘與護筒頂面焊接牢固無松動；另一方面要嚴格確保鋼護筒沉管時垂直度。

2.4 泥漿制備

根據現場實際地質勘查資料選擇適宜的泥漿比重，素填土和中風化巖層為 1.3～1.5，淤泥質土和強風化巖層為1.4～1.6，中砂、粉質黏土和殘積砂質黏性土為1.2～1.5，當鉆進至淤泥質土層時，應在原位孔內投入適量膨潤土，使得孔壁上能夠形成一定厚度的泥皮，保證孔壁的穩定與安全。

制作泥漿的黏土，優先選用塑性指數大于25，小于0.005 mm的黏粒含量大于50% 的黏土制漿；略差的黏土可摻入30%的塑性指數大于25的黏土。一般而言，制作泥漿的黏土制備數量為 1.5倍樁體積的新鮮泥漿。

2.5 混凝土灌注過程控制

本工程采用垂直提升導管法施工，導管應用施工前應預先做水密性試驗以及抗拉試驗，試驗結果滿足要求方可使用。在灌注過程中，配備攪拌車6～8臺，確保混凝土和易性符合要求。

混凝土澆注時應一次性完成，保持整體性，中途不能停止灌注，最終保證整樁在混凝土初凝前完成混凝土灌注工序，同時注意觀察管內混凝土下降和樁孔內泥漿升降情況。灌注混凝土過程中，下放好的鋼筋籠可能出現上浮，應事先將鋼筋籠以及鋼護筒連接牢固，形成整體，灌注作業時當混凝土頂面超過鋼筋籠底面2～3 m時，適時提升導管并控制埋入深度。

3 結語

樊口公園大橋主橋墩下存在淤泥軟弱土層，對鉆孔灌注樁的施工要求較高，采用局部鋼護筒跟進法分節下沉，插打沉管過程中嚴格控制樁身垂直度，根據地層性質選擇合適鉆機并且對施工平臺加固減小機具作業時對淤泥軟弱土層的擾動作用；針對淤泥質土容易塌孔的特性，調整泥漿比重保證孔壁穩定性，采取機械凈化法提高泥漿的重復使用率。工程實踐證明這些措施有效避免了塌孔、縮頸等工程質量問題，成樁質量良好。