關(guān)鍵詞：砂層，樁基，鉆孔施工

　　 江西瑞贛高速公路某一大橋橋墩基礎(chǔ)為樁基，橋臺為樁柱式橋臺，樁基設(shè)計嵌入弱風(fēng)化泥巖> 3m。該橋位于贛江邊上，地質(zhì)條件是：地表為低液限粘土層；原地面2. 6m 以下有4. 6～6. 7m 厚的松散粉細砂層,并與贛江連通，地下水特別豐富；其下為強風(fēng)化、弱風(fēng)化泥巖層。樁基需穿過粉細砂層，在施工過程中極易坍孔和縮孔，出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，給施工帶來很大困難。

 

　　 樁基需要穿過粉細砂層,且粉細砂結(jié)構(gòu)松散,地下水豐富時，目前常用的施工方法有以下幾種。

　　2.1 沖擊鉆加鋼護筒法

　　 先埋設(shè)鋼護筒，隨著鉆機的深入，同時下沉鋼護筒。該方法可以有效地防止流砂、坍孔；但鋼護筒的垂直度難以控制,且施工費用高。

　　2.2 沉井法

　　 預(yù)制混凝土沉井，然后就位，在井孔內(nèi)吸泥砂挖孔，使沉井下沉。該方法施工工藝繁鎖，垂直度也難以控制，施工費用較高。

　　2.3 正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆孔灌注法

　　 根據(jù)該工程地質(zhì)實際情況以及施工單位的施工經(jīng)驗，通過認(rèn)真分析和慎重考慮，采用正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆孔、泥漿護壁、水下混凝土灌注成樁的工藝。

 

　　3 施工方法及注意事項

　　3.1 成孔機理

　　 正循環(huán)回轉(zhuǎn)法的工作特點[1]（如圖1）是：電動機（或其它機體）將動力經(jīng)由皮帶（或其它傳動系統(tǒng)）傳送至轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)設(shè)備，帶動它中心的空心鉆桿轉(zhuǎn)動，將扭轉(zhuǎn)動力傳遞至鉆錐；鉆錐受到重壓切削泥沙；另用泥漿泵將泥漿經(jīng)空心鉆桿壓入孔底后，在鉆桿外上升。泥漿將鉆渣懸浮出孔外，并起護壁作用。帶有鉆渣的泥漿經(jīng)過沉淀凈化后，進入儲漿池循環(huán)使用。

　　圖1 正循環(huán)回轉(zhuǎn)法鉆孔示意

　　1-鉆錐；2-護筒；3-工作平臺；4-鉆架；5-水龍頭（搖頭）；

　　6-高壓膠管；7-泥漿泵；8-儲漿池；9-沉淀池；10-土臺；11-磨盤鉆機

　　3.2 工藝流程

　　 其施工工藝流程見圖

　　3.3 注意事項

　　 砂土的內(nèi)聚力為零，只有內(nèi)摩阻力[2]，靠內(nèi)摩阻力來保持穩(wěn)定。論文參考。在地下水位以下，砂土含水量和濕化程度增高，內(nèi)摩阻力和抗剪強度降低。由于鉆孔的形成，應(yīng)力向孔內(nèi)釋放，最初表現(xiàn)為孔徑總體變小，砂層中的粉質(zhì)粘土夾層部位明顯縮徑，最終表現(xiàn)為砂層孔壁的坍塌[3]。由于砂層的以上特點，決定了其對施工鉆孔灌注樁需要注意以下事項： 

　　3.3.1 鉆進成孔中縮徑問題

　　樁身樁徑表現(xiàn)出上部大下部小的現(xiàn)象。上部孔段大大超過設(shè)計樁徑，而下部等于甚至小于鉆頭直徑，這是地層上部軟下部硬的情況造成的[4]。由于上部孔段浸泡時間長，孔壁受循環(huán)液不斷沖擊和長時間浸泡，泥皮脫落，甚至坍孔，孔徑不斷增大。而下部則因地層較硬不易擴孔，保持較小孔徑甚至吸水膨脹而縮徑。上部孔段孔徑過大會導(dǎo)致混凝土灌注量增大，對施工單位經(jīng)濟效益明顯不利，而下部縮徑則會影響設(shè)計要求。上部孔段擴徑情況的處理辦法是：上部軟地層要輕壓慢轉(zhuǎn)控制鉆進速度，開孔時用新鮮泥漿護壁，調(diào)節(jié)鉆機的穩(wěn)定性及垂直度,防止孔口坍塌。

　　針對此情況，采取了以下幾項技術(shù)措施后，基本上解決了鉆進成孔中縮徑的問題。論文參考。(1) 將鉆頭加大。因為最小孔徑小于設(shè)計孔徑很多，施工出來的孔相當(dāng)于報廢孔，所以在這種情況下我們只能加大鉆頭直徑，保證最小孔徑達到設(shè)計孔徑。 (2) 在泥漿內(nèi)加入膨潤土，進行人工造漿。由于泥漿的粘稠度不夠，性能不好，所以可以根據(jù)泥漿的性能好壞加入適量膨潤土,增加泥漿的粘稠度，從而鉆進成孔過程中可以使孔壁形成足夠厚的泥皮，防止孔內(nèi)泥漿失水，孔壁吸入水分過多而縮徑，同時，泥漿性能的改善也可以有效地攜帶孔底的沉渣。(3) 縮徑嚴(yán)重的孔段往返掃孔，保證最小孔徑達到設(shè)計孔徑。

　　3.3.2 孔底沉渣

　　 由于含砂量大，砂層較厚，土質(zhì)本身無法自然造漿，泥漿性能很差，不易及時排出孔內(nèi)沉渣，在鉆進結(jié)束時孔內(nèi)沉渣相當(dāng)多，如不采取技術(shù)措施很難在二清后達到規(guī)范要求，從而對設(shè)計承載力產(chǎn)生影響。論文參考。由于正循環(huán)清孔時沿程阻力損失大，上返流速對攜粉能力提高小，故除了采用大功率大容積泵清孔外，泥漿性能的合理控制是清除沉渣的關(guān)鍵。上部孔段由于含粘土較多，自然造漿可以滿足施工要求，而下部孔段以砂為主，顯然自然造漿無法滿足要求。此時，一方面應(yīng)當(dāng)擴大沉淀池的容積或采取除砂設(shè)備除砂外，另一方面要從貯漿池內(nèi)上部孔段的泥漿返入循環(huán)池或人工造漿進行下部孔段的鉆進和進行一次清孔，而且應(yīng)當(dāng)控制泥漿為大比重和高粘度。

　　3.3.3 成孔垂直度控制

　　在鉆孔灌注樁施工中，在保證鉆機安裝“三點一線”的情況下，也會出現(xiàn)成孔垂直度偏差的現(xiàn)象。其主要原因在于：（1）成孔施工過程中，鉆機平臺下的土層因長時間地浸泡和上部孔段長時間開放不均勻松散沉降和施工振動導(dǎo)致鉆機平臺在施工后期實際已傾斜或平移導(dǎo)致孔斜。（2）鉆桿本身達到一定長度后已具有相當(dāng)大的柔性和可彎曲性，而深部土層鉆進阻力亦增大，致使鉆桿成麻花狀彎曲引起孔斜。（3）鉆至換層位置，地層的軟硬層交替導(dǎo)致鉆頭“打飄”引起孔斜。（4）往往由于布樁較密，已施工樁周邊土受到浸泡和擾動破壞，土層強度降低，使新孔成孔時向先成樁處土層偏移導(dǎo)致孔斜甚至相遇。

　　為了保證鉆孔垂直度，應(yīng)嚴(yán)格遵守隔樁施工新孔和相鄰開工間距的規(guī)定。首先應(yīng)采取鉆鋌加壓方法成孔；二是合理安排工作流程，減少輔助事件，提高鉆進成孔速度；三是鉆機安放一定要穩(wěn)固，鉆進過程中應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢查鉆機平臺水平情況和鉆機是否移位,并及時修正；四是尤其要注意把好開孔關(guān)，在上部軟土地層鉆進時輕壓慢轉(zhuǎn),控制好垂直度，防止一開始孔斜到深部后難以糾正。

　　3.3.4 混凝土灌注

　　水下混凝土灌注是成樁的關(guān)鍵，清孔至符合要求后，要求立即進行混凝土灌注。灌注時，導(dǎo)管必須用橡膠密封做到完全水密，防止漏水。導(dǎo)管法灌注水下混凝土?xí)r產(chǎn)生的事故，會給樁體造成永久缺陷，可靠地進行施工是很必要的，導(dǎo)管在使用前要預(yù)先檢查是否變形，接頭是否良好，防水密封性等，使用后要及時沖凈放好。除在初灌時需大體積料斗以確保初灌量外，合理控制導(dǎo)管埋深是很重要的。導(dǎo)管插入混凝土的深度應(yīng)根據(jù)混凝土質(zhì)量，供應(yīng)速度來定，一般以2～6m 為宜，如果導(dǎo)管埋深過大，混凝土供應(yīng)間隔時間較長，極易發(fā)生“埋管”事故。拔管中很重要的一條經(jīng)驗是：每次拔管時導(dǎo)管慢速上下活動幾次尤其在灌注結(jié)束導(dǎo)管拔出混凝土面之前，可以防止“空心”、“松頂”的現(xiàn)象。 

 

　　由于大橋樁基處河床地質(zhì)情況特殊，實際施工砂地質(zhì)層較厚，增加了鉆孔樁施工難度，經(jīng)采取合理的施工方法，通過精心組織，精心施工，保證了施工質(zhì)量、工期、施工進度。施工后以抽芯和動測檢測評價基樁質(zhì)量、混凝土強度。抽芯檢測和動測結(jié)果為：樁身完整,樁身混凝土強度滿足設(shè)計要求。

 

[1] 交通部第一公路工程總公司. 公路施工手冊 橋涵（上冊）[M]. 北京：人民交通出版社，2003.3.

[2] 秦春芳. 安全生產(chǎn)技術(shù)與管理[M] . 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995. 

[3] 黃躍進. 張家港巨厚砂層對鉆孔灌注樁施工影響及對策[J ] . 江蘇地質(zhì)科技情報,1996(5) :18.

[4] 劉忠斌，劉亮俊. 砂層較厚地區(qū)鉆孔灌注樁施工中若干技術(shù)問題的探討[J ] . 地質(zhì)裝備，2004.12.