黃土區高速公路超長大直徑樁基旋挖鉆半孔泥漿施工技術

李亞勝

(山西交控集團太舊高速公路分公司，山西 太原 030031)

1 項目背景

某高速公路工程項目位于黃土地區，采用的是雙向四車道，設計行車速度為100 km/h。此項目中包含了多座高墩大跨橋梁，樁基數量大約為5 500根，而大于60 m的超長大直徑樁基數量接近為900根，最大的樁基直徑為2.5 m，樁身長度為96 m。其中超長大直徑樁基主要處在峽谷岸坡，現場地質從上至下為新黃土、古土壤以及老黃土，而樁身的中部、下部多是古土壤與老黃土，樁底處在老黃土層之內。

2 施工技術

具體施工流程如圖1所示。

圖1 施工流程

2.1 場地整平

選擇“推土機+壓路機”的方式實施樁基現場整平壓實處理，同時從場地周圍設置截水溝，以及坡率為2%的單向或雙向排水橫坡，以免樁基受到雨水的浸泡[1]。此外，樁基現場黃土的濕陷性等級比較高，所以需要選擇強夯方式處治黃土濕陷性。

2.2 護筒埋設

鋼護筒的內徑應大于樁徑20 cm，且厚度≥12 mm。若是樁徑>2.2 m，護筒的頂部需要進行雙層焊接處理。而護筒的埋設長度必須結合現場地質條件而定，應穿越現場地下軟弱層，同時通過計算保證能夠安全承載鉆機、吊車以及混凝土罐車等方面施加的荷載。若是護筒埋設的長度相對偏短，則應選擇挖掘機實施挖埋處理；若是護筒埋設長度相對偏長，就要選擇旋挖鉆大直徑鉆頭實施鉆埋，對于周邊空隙則采用黏土密實填塞或是采用砂漿實施密實填塞。

2.3 泥漿制備

綜合考慮樁基及成孔數量合理建立泥漿池，一般泥漿池體積控制為樁基護壁段的1.5倍，基本包含了制漿池、儲漿池以及沉淀池，其中混凝土灌注階段需要將排出的泥漿引入到沉淀池之內，然后實現循環式使用[2]。泥漿選擇的是膨潤土造漿，同時合理摻入燒堿、防塌劑以及堵漏劑。在鉆孔施工階段，將泥漿比控制為1.1 t/m3之內，若是塌孔現象比較嚴重，則需要適當提升泥漿比。

2.4 鉆孔與檢測

濕陷性黃土需要選擇筒式鉆頭。樁身上部干法成孔的長度需要大于裂隙、針孔以及陷洞等。鉆進階段應原地順時針方向旋轉開孔，首先慢速進行鉆孔，待鉆到土層1 m之下，然后將鉆進速度調整為正常鉆速，見表1。鉆進施工時需要反復旋轉鉆頭實現孔壁擠壓，以提高孔壁的密實性。

表1 鉆孔鉆進與提鉆速度控制要求

干法成孔鉆進到試孔確定泥漿護壁段頂面之下2 m位置后停鉆，然后把鉆頭提出，同時將泥漿灌注到孔底。其中首次泥漿灌注≤2 m，接著邊鉆進邊補充泥漿。此外，泥漿護壁鉆孔進尺速度應保證≤8 m/h，而且每次提鉆需要把鉆頭提到泥漿液面之上，然后停頓大約30 s，在鉆斗中泥漿全部排出才可以繼續提鉆，以免鉆頭內泥漿下落而對孔壁進行沖刷，從而引發塌孔現象[3]。鉆進到設計孔底標高之后，通過正向旋轉把孔底中的松土清理干凈。

成孔后，需要及時選擇智能檢孔儀器實施孔深、孔徑以及傾斜度等相關指標檢測，同時認真、準確記錄，以保證成孔效果。

2.5 鋼筋籠制安

鋼筋籠基本采用鋼筋滾籠機分節制作方式，或是長定位胎架分節制作方式，相鄰2節鋼筋籠需要預先進行拼接，同時焊接成骨架，然后進行分解，將對接位置進行準確標記，以實現孔口的有效拼接。此項目中鋼筋籠制作采用的鋼筋長度控制為12 m，同時鋼筋骨架保護層無需設置定位筋，以防止掛塌孔壁，而應選擇砂漿環形墊塊。

鋼筋籠孔口接長需要以焊接方式制作型鋼矩形井口架，以有效支撐鋼筋籠，并為混凝土灌注施工提供平臺。為了防止鋼筋籠出現變形，需要從鋼筋籠內建立支撐筋，且運輸階段設置定位架進行固定。而支撐筋需要在鋼筋籠入孔之后進行割除，以免卡掛導管。在鋼筋籠安裝階段需要以垂直方式吊裝鋼筋籠，禁止出現傾斜現象。

2.6 導管安裝

此項目中導管以絲扣方式進行連接，單節長度控制為4 m。正式使用之前必須實施試拼以及實現水密性、接頭抗拉試驗。此外，導管內徑需要符合混凝土灌注速度及反壓頂升擴散要求，其中直徑大于2 m的樁基，應采用內徑≥35 cm的導管[4]。

2.7 清 孔

在導管安裝施工結束之后，需要及時實施二次清孔，可以選擇的方式包含高壓風吹、高壓水沖等。其中高壓風吹方式是指從導管中合理插入高壓風管，且插入到孔底，緊接著啟動高壓風，通過高壓風把孔底中的沉渣與泥漿混合，或是吹翻到孔內漿液的上面，然后從導管外以高揚程水泵的方式將高濃度泥漿有效抽出，最后注入適量的清水或是較低濃度的泥漿以將孔中泥漿稀釋到1.1 t/m3之下；而高壓水沖方式是指從導管中有效插入高壓水管，通過高壓水把孔底位置的沉渣與泥漿混合，剩余操作流程與高壓風吹方式基本相同。

2.8 混凝土灌注

混凝土灌注施工之前，需要實施孔底沉渣與泥漿比重檢查。由于超長大直徑樁基的灌注方量相對偏大，施工時間比較長，因此，應選擇超長緩凝混凝土，保證初凝時間>灌注時間1.3倍，同時不大于20 h。導管的上部處于空狀態，混凝土長距離下落會出現分散，若是混凝土分散相對偏多，就不能把導管中泥漿排出導管外，所以應從導管中的頂部設置隔水球，保證混凝土整體式下落以及管內泥漿的有效排出。

超長大直徑樁基混凝土灌注產生的沖擊力相對偏大，為了防止首批灌注混凝土產生的夾泥被新灌注混凝土沖破，需要確保超長大直徑樁基的導管埋深為8～12 m，以形成較大的反壓頂升力把首批混凝土以緩慢的速度頂升到樁頂，從而實現混凝土灌注階段漿液沉渣與小塌方塊排出孔頂之外[5]。在混凝土灌注階段需要保證連續性灌注施工。待混凝土灌注到干法成孔位置后，樁壁會吸收泥漿內的水分，且部分水分以從裂隙、蟲孔等位置滲走，導致泥漿黏稠度提升，甚至出現淤泥現象，所以灌注施工時應對混凝土、泥漿深度進行測量，若是泥漿濃度提升，需要及時插入水管進行清水補充或是加入較低濃度的泥漿，以實現泥漿濃度的有效稀釋。當混凝土灌注到樁頂標高后，選擇PVC管將樁頂中部分鋼筋進行套住，以實現樁頭鑿除時鋼筋的切實防護。

3 總 結

本文結合高速公路工程項目實際情況，重點研究了高速公路超長大直徑樁基旋挖鉆半孔泥漿施工技術，主要包含了場地整平、護筒埋設、泥漿制備、鉆孔、鋼筋籠制安、導管安裝、清孔以及混凝土灌注等。實踐表明。黃土區高速公路超長大直徑樁基采用旋挖鉆半孔泥漿技術合理、可行，保證了超長大直徑樁基施工質量，為類似項目施工提供了借鑒。

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