盧成華

摘要：施工鉆孔樁時(shí)，在夾有厚細(xì)砂層地質(zhì)中，采用正循環(huán)鉆機(jī)和旋挖鉆機(jī)組合的形式，既能保證細(xì)砂層的成孔質(zhì)量，又能保證成孔進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：厚細(xì)砂層;鉆孔樁;正循環(huán);旋挖鉆;組合

前? 言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，鉆孔灌注樁的應(yīng)用歷史悠久，應(yīng)用范圍也極其廣泛，從公路橋梁到鐵路橋梁，從房屋建筑到航運(yùn)設(shè)施，在其基礎(chǔ)施工時(shí)大量應(yīng)用鉆孔灌注樁。但我國地大物博，隨著建設(shè)領(lǐng)域的拓展，鉆孔樁施工時(shí)遇到的地質(zhì)情況也千變?nèi)f化，復(fù)雜多變，如何根據(jù)具體地質(zhì)情況采用何種鉆孔機(jī)械，確保質(zhì)量和工期，成為我們一直需要研究的課題。本文針對(duì)在夾有厚細(xì)砂層等極易塌孔的地層中，把成孔速度快的旋挖鉆機(jī)和傳統(tǒng)的正循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行組合成孔，既能保證細(xì)砂層的成孔質(zhì)量、節(jié)約鋼護(hù)筒跟進(jìn)數(shù)量，又能保證成孔進(jìn)度，可產(chǎn)生可觀的社會(huì)效益。

1 工程背景

新建皖贛鐵路的建成將成為連接蘇皖和贛東、閩的重要鐵路干線，也是京滬、滬昆、華東二通道等重要地區(qū)鐵路網(wǎng)干線的重要聯(lián)系通道。項(xiàng)目的建設(shè)將優(yōu)化和完善全國鐵路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)加快中部崛起，促進(jìn)鐵路沿線的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，擴(kuò)展長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)輻射都有重要的戰(zhàn)略意義。

青弋江特大橋?yàn)橥钰M鐵路擴(kuò)能改造工程的重要組成部分，跨上潮河連續(xù)梁上部結(jié)構(gòu)為（65+2×100+65）m連續(xù)梁，是青弋江特大橋架梁通道上的控制工點(diǎn)，下部結(jié)構(gòu)主墩墩號(hào)為364#～366#墩，位于正在施工的分洪道內(nèi)，無水。樁基每個(gè)承臺(tái)為9根φ220cm群樁基礎(chǔ)，共27根，樁長(zhǎng)為44.5m，孔深達(dá)53m，采用土圍堰填筑施工平臺(tái)施工。

2 選題理由

2.1地質(zhì)條件差

主墩位于河道內(nèi)，水源豐富，河床以下5～15m為細(xì)砂層，極易塌孔，成孔質(zhì)量難以控制，對(duì)施工機(jī)械的選型要求高。

2.2工期緊

根據(jù)皖贛鐵路整體工期安排，本連續(xù)梁屬于架梁通道上的控制工點(diǎn)，且下部結(jié)構(gòu)必須在枯水期完成施工，故需要以最快的速度完成，以實(shí)現(xiàn)顯著的社會(huì)效益。首根樁施工時(shí)采用了施工速度最快的旋挖鉆施工，結(jié)果砂層位置塌孔嚴(yán)重，該方法無法保證施工質(zhì)量，故急需采取有效措施在保證質(zhì)量的前提下確保工期。

2.3經(jīng)濟(jì)效益明顯

原設(shè)計(jì)采用15m長(zhǎng)鋼護(hù)筒跟進(jìn)防砂層塌孔，鋼護(hù)筒重量達(dá)18t。首根樁采用2m護(hù)筒并用旋挖鉆成孔，結(jié)果塌孔嚴(yán)重，混凝土充盈系數(shù)達(dá)50%，混凝土浪費(fèi)嚴(yán)重。若能優(yōu)化方案，既能節(jié)約護(hù)筒，又能不塌孔，則能節(jié)約成本，為企業(yè)創(chuàng)效。

綜上各種原因，為了在有限的工期內(nèi)和極差的地質(zhì)條件下，通過優(yōu)化施工方案，突破常規(guī)思路，采用多種樁機(jī)組合的方式，確保大孔徑鉆孔樁在砂層中的成樁質(zhì)量，節(jié)約投資，加快施工進(jìn)度。

3 試樁情況

3.1 護(hù)壁泥漿：施工過程中所用的泥漿方量至少為200㎡，但在開挖泥漿池的過程中發(fā)現(xiàn)，河中為流沙地質(zhì)，開挖至深50cm左右時(shí)，挖下去的流沙就會(huì)流回到開挖的池中，導(dǎo)致無法繼續(xù)深挖，所以采用泥漿護(hù)壁開挖的計(jì)劃暫時(shí)擱置。項(xiàng)目部決定采用化學(xué)漿糊在孔中造漿的施工方法，化學(xué)漿糊的特點(diǎn)是粘度大，但比重接近于水。此化學(xué)漿糊的組成為水：纖維素：燒堿：泥漿粉=1000：0.5：1：1.5，在實(shí)際施工過程中按此比例所造的漿，比重1.01，粘度為32s∽35s之間。當(dāng)首根樁鉆進(jìn)到20m位置時(shí)出現(xiàn)了塌孔，塌到10m的位置。按照地質(zhì)資料，此深度為細(xì)沙層位置。由此可見，化學(xué)泥漿雖然粘度大，但比重小，達(dá)不到有效護(hù)壁作用，應(yīng)選用比重大的粘土泥漿。

3.2 樁機(jī)選型：迫于工期緊，試樁采用成孔速度最快的旋挖鉆機(jī)施工，旋挖鉆機(jī)工作原理為通過可伸縮的鉆桿帶動(dòng)鉆頭在孔內(nèi)邊鉆邊挖，挖出的土砂料自動(dòng)裝入鉆頭內(nèi)，裝滿后提升出孔外，傾倒在土方車或地上，然后關(guān)閉鉆頭活門，旋挖機(jī)旋回到原位，鎖上鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)體的過程。其原理實(shí)則是挖土，自身無法造漿，故護(hù)壁功能只適用于地質(zhì)條件較好，能通過泥漿池制備的泥漿及其水頭即能控制孔壁不坍塌的工況，且在鉆進(jìn)時(shí)相當(dāng)于活塞運(yùn)動(dòng)，提鉆時(shí)孔內(nèi)下部形成負(fù)壓，對(duì)自穩(wěn)性極差的砂層孔壁穩(wěn)定及其不利，并不適用于本工點(diǎn)細(xì)砂層較厚的地質(zhì)，根據(jù)鉆孔記錄和混凝土灌注記錄，塌孔和混凝土超方均發(fā)生于地面以下5～15m段的細(xì)砂層，設(shè)備選型不正確，印證了旋挖鉆機(jī)不適用于該地層的鉆孔施工，僅適用于自穩(wěn)定作用好的土層。

4 方案確定

4.1泥漿性能

采用優(yōu)質(zhì)粘土投入孔內(nèi)利用正循環(huán)回旋鉆邊鉆孔邊造漿，以達(dá)到穩(wěn)定易塌孔的細(xì)砂層孔壁作用，泥漿比重控制在1.1～1.3之間，粘度控制在22s左右，試驗(yàn)人員及時(shí)對(duì)泥漿性能進(jìn)行測(cè)定。

4.2樁機(jī)選型

施工時(shí)，2臺(tái)回旋鉆與1臺(tái)旋挖鉆配套，2個(gè)承臺(tái)同時(shí)施工，各配備一臺(tái)回旋鉆機(jī)，回旋鉆在細(xì)砂層及其以上范圍施工時(shí)間為22小時(shí)，旋挖鉆在細(xì)砂層以下范圍施工時(shí)間為12小時(shí)，此類搭配可保證鉆機(jī)設(shè)備不閑置，既能保證細(xì)砂層中鉆孔樁的成孔質(zhì)量，又能保證施工進(jìn)度。

4.2.1細(xì)砂層范圍采用正循環(huán)回旋鉆機(jī)施工

由于該地層內(nèi)不適用于旋挖鉆機(jī)成孔，故根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，細(xì)砂層以上采用正循環(huán)回旋鉆機(jī)成孔，回旋鉆轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速快利于造漿，但要放慢鉆進(jìn)速度，以利于泥漿滲透入細(xì)砂層，起到穩(wěn)定孔壁的作用。完成后移至附近孔位繼續(xù)鉆孔。

4.2.2細(xì)砂層以下范圍采用旋挖鉆機(jī)施工

回旋鉆鉆到細(xì)砂層以下的粗圓礫土層后，由于礫石大且多，回旋鉆無法鉆進(jìn)，同時(shí)為了確保工期，此時(shí)更換旋挖鉆機(jī)繼續(xù)鉆進(jìn)直至鉆至設(shè)計(jì)孔深。

5 關(guān)鍵工序施工措施

5.1 制作泥漿池

由于施工位置在河中，地質(zhì)為流沙，直接挖不出可以儲(chǔ)備200m?泥漿的泥漿池，所以用1cm厚的鋼板焊接制作泥漿池，制作尺寸為12m×12m×1.5m。儲(chǔ)存方量為210m?。

5.2 制備泥漿

采用GPS-20型正循環(huán)工程鉆機(jī)邊鉆孔邊造泥漿。具體施工方法是：將循環(huán)鉆機(jī)安裝就位后開動(dòng)鉆機(jī)并向孔中加入優(yōu)質(zhì)粘土和水，利用鉆機(jī)鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行造漿，造出的泥漿比重為1.35左右，粘度為22s。通過挖好的渠道流到預(yù)制好的泥漿池中儲(chǔ)存，以備旋挖樁鉆進(jìn)時(shí)使用。

5.3 正循環(huán)鉆機(jī)鉆進(jìn)

正循環(huán)回旋鉆由于要造漿所以鉆進(jìn)速度比較慢，鉆進(jìn)到15m左右鉆進(jìn)到粗圓礫土層后，由于礫石多且大，循環(huán)鉆無法進(jìn)行鉆進(jìn)，需要將循環(huán)鉆移到下個(gè)孔位，由旋挖鉆機(jī)繼續(xù)鉆進(jìn)。

5.4 正循環(huán)鉆機(jī)鉆進(jìn)

旋挖鉆機(jī)從細(xì)砂層以下開始鉆進(jìn)，所用泥漿為泥漿池中所儲(chǔ)備的泥漿，鉆進(jìn)時(shí)泥漿比重控制在1.3左右，粘度控制在22s左右。盡量減慢提鉆速度，以免造成孔內(nèi)負(fù)壓而使流沙層的護(hù)壁坍塌造成塌孔。旋挖鉆從15m開始鉆進(jìn)一直到成孔。

5.5 實(shí)際施工情況

按照以上方案開始鉆進(jìn)364-9#樁，優(yōu)質(zhì)粘土采用汽車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)用于造漿，開始鉆進(jìn)后，利用小型挖掘機(jī)填到孔中，邊鉆進(jìn)邊造漿，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員通過用泥漿比重儀和粘度測(cè)量?jī)x測(cè)定泥漿比重，比重控制在1.35左右，粘度控制在22s左右。循環(huán)鉆從地面以下0-20m鉆進(jìn)的過程中未出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，每根樁須用的210m?泥漿所用的優(yōu)質(zhì)粘土為60m?，所用時(shí)間為22小時(shí)。15米以后所處地層為粗圓礫土，由于層厚較厚且礫石多，循環(huán)鉆機(jī)無法鉆進(jìn)。此后將循環(huán)鉆機(jī)移到提前放好樣的附近孔位，用旋挖鉆機(jī)繼續(xù)鉆進(jìn)364-9#樁，經(jīng)過砂層時(shí)放慢鉆進(jìn)和提升速度。旋挖機(jī)鉆進(jìn)過程中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員及時(shí)測(cè)量泥漿比重和粘度，分別控制在1.3和22s左右。在旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中細(xì)砂層未出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，旋挖鉆機(jī)從15m開始鉆進(jìn)到成孔52m位置，共用時(shí)12小時(shí)。

364-9#澆筑混凝土?xí)r所用方量為183m?，充盈系數(shù)為1.059，并且在澆筑過程中孔中的混凝土面均勻上升。在此后的數(shù)根樁施工過程中均未出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，澆筑混凝土方量均控制在180m?左右，混凝土面均勻上升。

6 結(jié)束語

在國民經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展的今天，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如火如荼，工程質(zhì)量和工期也經(jīng)常出現(xiàn)不協(xié)調(diào)或沖突的情況，在確保工程質(zhì)量、安全的前提下如何加快施工進(jìn)度，是我們一直需要探討的問題。本工點(diǎn)地質(zhì)條件復(fù)雜，針對(duì)不同地層，我們突破常規(guī)思維，采用兩種不同類型的鉆孔樁機(jī)配套施工的工藝在實(shí)際施工中取得了良好成績(jī)，質(zhì)量和工期得到了較好的契合。

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