復雜地質條件下沖孔灌注樁施工技術

占智林

（福州市瑯岐城市建設投資發展有限公司，福建 福州 350000）

1 工程地質基本情況

1.1 場地地質情況

總圖運輸工程（廠前東區景觀改造）位于福建省福州市羅源灣經濟開發區，緊鄰104 國道，交通便利。擬建工程場地位于寶鋼德盛不銹鋼有限公司廠前區，廠外路網發達，交通較為便捷。項目由寶鋼德勝不銹鋼有限公司建設，福建擎宇建設工程有限公司施工。本工程中包含了新建一座景觀人行天橋（見圖1 衛星地貌圖紅框處）。

圖1 場地周邊衛星地貌拍攝圖

通過查閱以往衛星地圖和走訪調查，擬建場地原多為魚塘，屬淺海灘涂地貌，后因生產活動改造，原狀地貌已不可見，該區域現狀為施工區、生產區和生活區。根據本次勘察結果，擬建場地內分布的主要地層有人工填積層、第四系全新統東山組海積層、第四系全新統長樂組海積層、第四系上更新統龍海組沖洪積層，第四系殘積層，燕山期侵入花崗巖層，各地層特性如圖2 所示。

圖2 地層特性

1.2 地下水

此外，擬建場地內地下水分潛水、承壓水和基巖裂隙水三種類型。潛水賦存于人工填土中，大氣降水和周邊生產排水的滲入為其主要補給來源，徑流方向依地勢由高往低徑流，多以潛流的形式排泄入海、溝渠和地表，部分耗于開采、地表蒸發和葉面蒸騰；潛水水位受季節及潮汐的影響明顯（最大潮差達9m，最高潮位9.21m，最低潮位-0.54m），廠區外圍500m 外有長4km 的防潮堤，不會形成海水倒灌，孔隙潛水水位呈季節性動態變化，年水位變化幅度在1.00～2.00m 左右。

1.3 地下不利埋藏物

地下不利埋藏物：擬建場地內表層雜填土平均厚度約11.52m，橋梁樁基所在位置鉆孔JG02，如圖3 所示，揭露的層厚為13.4m。其中局部區域雜填土中花崗巖塊石粒徑大于1m。主要由塊石、中粗砂組成，夾雜少量細砂等，硬質物含量約50%～80%，局部塊石含量達90%以上，本區域粒徑一般在20～50cm 之間，局部地段含有大粒徑花崗巖塊石，直徑在1m 以上。該層呈稍密～中密，局部松散狀態，不均勻，全場分布。

圖3 鉆孔JG02 鉆孔柱狀圖

1.4 地質條件對施工影響分析

地下潛水水位受季節及潮汐的影響明顯，施工場地的地下潛水與外界連通，對成樁前泥漿護壁影響極大；13.4m 厚度的雜填土，如何在此地層打樁成孔，是本工程沖孔灌注樁施工的難點和重點。

2 橋梁樁基施工情況

當前我國橋梁樁基施工中可以選擇的樁基類型較多，各種樁基的施工工藝和技術也都有一定的差異，因此在施工單位組織樁基施工之前，必須全面審核設計方案，明確施工技術的應用范圍以及優劣勢，從質量、適用、經濟多方面考慮，選擇最合適的施工技術[1]。

橋梁樁基工程涉及到橋梁結構、工程地質、水文地質、工程材料、土力學等多個學科的知識，因此施工難度較高，要求施工管理和技術人員必須能夠掌握先行的知識，具有較高的專業素養，還需要了解我國現階段出臺的各項規范和規程，保證樁基施工質量，防止事故的發生。

3 橋梁樁基施工技術應用前相關工作

在施工橋梁樁基之前，應該先做好準備工作，避免施工過程中由于準備不充分而中斷施工，影響工程質量和工期。鉆孔灌注樁施工前的準備工作包括平整場地閉合導線網、準備泥漿池、檢查機架位置等[2]。

把導線網閉合，滿足規范要求的精確度，驗收合格之后，將導線點作為樁位點的放樣基準點。由于樁位點在安裝護筒之后會被破壞掉，因此還應該額外放兩個保護樁點，用其確認護壁安裝的精確度。挖好泥漿池、沉淀池等區域，準備好合格的黏土和膨潤土，配置鉆孔使用的泥漿，泥漿的密度略大于水即可，控制在1.1～1.2 之間[3]。

檢查鉆機的狀態，保證鉆機固定牢固，鉆頭垂直向下，基座穩當，能夠牢牢地固定在位置上，一般樁基不直接接觸土壤，都會墊上枕木。在鉆孔的過程中，機架位置不能移動，保證土壤不發生不均勻沉降。

4 市政工程中橋梁樁基施工技術的具體應用

鉆孔灌注樁分為正循環鉆孔法和反循環鉆孔法。這種方法通過使用鉆孔設備將土體進行破壞，而后通過成孔設備將泥漿運送出來，根據地基的具體條件形成樁孔，驗收合格之后即可安裝定型鋼筋籠，澆筑混凝土，完成樁基的施工。這種施工方法的優點在于操作簡單，樁徑大小可以調節，施工成本不高，對地形的要求不高，施工產生的噪聲和振動較小，施工速度快、效果好。由于施工人員無法直觀地看到樁孔內部的情況，導致該技術在使用的過程中容易被各種因素所影響，使得施工質量難以保證。因此，想要將該技術的優勢發揮出來，就必須在使用之前掌握施工要點，防止由于技術問題導致施工質量得不到應有的控制，使工程的安全、成本等多方面受到威脅[4]。

4.1 鉆孔施工技術的應用

鉆孔是鉆孔灌注樁施工的核心部分，只有鉆孔的質量得到保障，鋼筋籠才能順利安裝，混凝土灌注才能夠順利。在鉆孔之前，應該先將護筒埋置到位，防止鉆孔過程中出現孔壁坍塌的現象。在鉆孔施工的時候，應該保證鉆機平穩，鉆頭要垂直向下進行施工作業，為了保證鉆孔深度和垂直度，鉆孔過程應該使用標尺進行測量控制。保證周圍土體的穩定，防止出現塌方，應及時進行灌漿，保證泥漿水位穩定。鉆孔結束后要用清水將孔底進行完全清理，防止其中帶有殘渣，影響鋼筋籠的安裝。

4.2 雜填土地質踏孔事故分析處理

彩虹橋（景觀人行天橋）做為總圖運輸工程（廠前東區景觀改造）的一個重要的標志性的單項工程，樁基施工采用了鉆孔灌注樁成樁工藝，設計樁徑600mm，設計樁長40m。工程選用用CZ_6D 樁機，匹配動力55kW。從勘查報告里的鉆孔柱狀圖里看出，彩虹橋所處位置的地址情況從上到下分別為：雜填土（13.4m）、淤泥（21.7m）、淤泥質黏土（5.3m）、含黏性土軟石（5.7m）。其中雜填土主要由塊石、中粗砂組成，夾雜少量細砂等，硬質物含量約50%～80%，局部塊石含量達90%以上，本區域粒徑一般在20～50cm 之間，局部地段含有大粒徑花崗巖塊石，直徑在1m 以上，呈稍密、中密，局部松散狀態，不均勻，全場分布。施工前，對施工過程做了技術分析，雜填土的復雜地質情況加大了樁基成孔的難度，成孔時需要采取以下措施：（1）重錘低拍，放慢成孔速度，速度不得超過2m/h；（2）制備好泥漿，泥漿密度控制在1.3～1.4g/cm3、黏度為20～30s、含砂率不大于6%；（3）成孔后立即開展后續工作，減少孔洞放置時間。

盡管已經制定好了施工方案，并嚴格按方案施工，但是塌孔事故仍然發生了。在4#樁的成孔過程中，當鉆頭鉆進到-10m 左右的位置時（雜填土層），發生了塌孔。項目部立即停止了施工，開始重新制定成孔方案。首先，分析了造成塌孔的原因：（1）雜填土層地址較為復雜；（2）鉆進速度過快；（3）泥漿護壁性能不滿足要求、（4）鋼護筒埋置深度不夠。其次，排除了后三個原因，因為在施工過程中，后三個原因都已經安裝事先制定好的施工方案中予以規避。最后，項目部針對雜填土的特性，分析了塌孔的原因是因為施工場地內的雜填土是由建筑垃圾、工業廢物堆填而成，存在結構松散、密實度低的缺陷，因此雜填土往往具有浸水濕陷性。成孔過程中，泥漿滲透到孔洞的縫隙中，未能在孔內形成有效的護壁，同時泥漿的流動性帶動了雜填土的沉陷從而引發了塌孔。

針對塌孔的原因，項目部調整施工方案。為了穩定孔內地質情況，項目部決定在塌孔的孔內澆灌C20 混凝土。讓混凝土充滿整個孔洞內，使得孔洞內及周邊一定范圍內的雜填土形成一個相對穩定的整體，待混凝土終凝后，重新開始沖孔鉆進，最終完成彩虹橋4#樁的施工。

4.3 鉆孔垂直度控制

在雜填土層施工時，由于土層結構不均勻，有時鉆壓過高使鉆頭受力不均，造成鉆進方向的偏移。故在施工時要放慢鉆進速度，低速低鉆壓鉆進，一旦發現鉆孔偏斜，應及時回填黏土，沖平后再低速低鉆壓鉆進，必要時在鉆桿上加設扶正器。

4.4 鋼筋籠的加工技術

加工鋼筋籠之前首先要對鋼筋和焊條的質量進行檢驗校對，確認鋼筋無誤后即可開始進行綁扎。綁扎應該嚴格按照施工設計圖紙和技術規范來完成，鋼筋和鋼筋籠的直徑一定要在綁扎的時候控制好，對主筋外部的箍筋應該進行加緊處理，降低吊裝鋼筋籠放入孔洞的難度。

鋼筋籠在安裝之前，需要由施工單位監理進行樁孔驗收，確保樁孔的深度、直徑和垂直度等都滿足要求之后方可終孔。鋼筋籠安裝之前，還應該對孔內基本情況再次進行檢查，在吊運鋼筋籠的時候一定要注意保證鋼筋籠能夠垂直向下，并能夠對準樁孔，盡可能不要出現碰撞孔壁的現象，放置鋼筋籠的時候要注意測量標高，降低鋼筋籠下沉或者在灌注混凝土后出現上浮的情況[5]。

4.5 聲測管施工技術

鋼筋籠的內部應該安裝聲測管，這能夠實現對施工質量的及時檢測，從而保證樁基工程的質量。安裝聲測管的時候應該采用直螺紋連接或者密封膠連接，避免使用直接對焊的方式，這是由于焊接的過程中會產生焊渣，非常容易導致檢測管的導管被焊渣堵塞，使其無法發揮應有的作用。

5 結束語

橋梁樁基是承載橋梁的重要結構，在施工前制定合理科學的技術方案，嚴格按照方案進行施工，只有這樣才能讓橋梁樁基的承載能力和質量得到保障，讓其發揮出應有的作用，為橋梁工程的安全穩定運行提供條件。