趙利杰

【摘要】本文通過位于山邊沿海灘涂吹填區(qū)域的溫州市平陽縣緯九路一號橋梁樁基工程為例，對深孔樁基施工方案的選型以及傾斜巖面處樁基偏位質(zhì)量問題出現(xiàn)的原因進行了研究解析，并采取在傾斜巖層位置分時間段回填高強度石塊和灌注混凝土等措施進行處理，并將回填石塊和灌注混凝土施工進行對比，灌注混凝土處理措施成功解決了樁基傾斜巖層樁基施工技術(shù)問題，為以后該地質(zhì)傾斜巖層樁基施工提供了參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】灘涂區(qū)；吹填區(qū)；特殊地質(zhì)；深樁基施工技術(shù)；應(yīng)用

1、工程概況

緯九路一號橋采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋臺采用重力式U型臺橋臺樁采用雙排樁，直徑為1米；橋墩樁采用單排樁，直徑1.2為m，橋墩為柱式墩。根據(jù)地質(zhì)勘探報告顯示，該橋所處地層從上至下為：含沙淤泥層5～10m、淤泥層30～35m、淤泥質(zhì)粘土層10～12m、粘土層20～23m、圓礫層3～5m，強風(fēng)化凝灰?guī)r1～2m，以下為中風(fēng)化凝灰?guī)r層，樁基設(shè)計底標(biāo)高平均為-68.0m，設(shè)計樁基受力類型為摩擦端承樁。

2、采用的施工設(shè)備的適應(yīng)性選擇與施工方案比選論證

2.1施工設(shè)備的適應(yīng)性選擇

根據(jù)地質(zhì)勘察報告、施工設(shè)備的適用性以及以往的施工經(jīng)驗，本工程適用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆鉆機、沖擊鉆鉆機、旋挖鉆鉆機三個施工設(shè)備。

2.2施工方案選型

2.2.1施工方案初選

方案一、采用旋挖鉆機鉆孔作業(yè)。

旋挖鉆機優(yōu)點：最突出方面當(dāng)屬其施工土層速度快，移位快，可以滿足工期要求較高的工程；自帶的平衡系統(tǒng)可以很好地控制、檢查成孔垂直度。

缺點：自身沒有安置鋼筋籠和澆筑混凝土的裝置，需要配備挖掘機、吊車，一般旋挖鉆機僅局限于挖取土層和強風(fēng)化土層成樁，遇中風(fēng)化巖層、地下障礙，樁孔較深即效率降低甚至無法成樁作業(yè)。

方案二、采用沖擊鉆機鉆孔作業(yè)。

優(yōu)點：最大的優(yōu)點是適應(yīng)性強，無論是土層、還是質(zhì)堅的巖層，都可以順利成樁，還可以自下鋼筋籠、下導(dǎo)管灌注混凝土。缺點：整體成孔效率低，移機速度慢，影響進度。在土層中施工極易出現(xiàn)傾斜、擴孔的狀況，導(dǎo)致混凝土超灌，增加了材料成本，全程采用造漿護璧，增加文明施工措施費。

方案三、采用正循環(huán)鉆機鉆孔作業(yè)。

回轉(zhuǎn)鉆機是一種在我國應(yīng)用時間最長、范圍最廣、市場保有量最大的成孔機具，在各種常見地層均有良好的適用性?；剞D(zhuǎn)鉆機的鉆孔直徑可達2～5m，深度可達百米、護壁效果好、成孔質(zhì)量高，施工無震動、無噪音、機具操作方便、造價較低等特點。但同時其在復(fù)雜地層成孔效率較低，施工現(xiàn)場用水量大、泥漿排放量大，擴孔率較難控制，又很難在卵石、漂石、基巖上施工，特別是在堅硬地層中進度緩慢，施工成本直線上升。

2.2.2施工方案選型確定

根據(jù)以上三種初選施工方案，并根據(jù)各個施工方案的優(yōu)缺點以及施工速度、施工成本，并結(jié)合本工程的地質(zhì)勘察報告，最終確定“正循環(huán)鉆機鉆孔作業(yè)+沖擊鉆機鉆孔作業(yè)”的樁基施工方案：

在“含沙淤泥層5～10m、淤泥層30～35m、淤泥質(zhì)粘土層10～12m、粘土層20～23m、圓礫層3～5m”采用正循環(huán)鉆機鉆孔作業(yè)，并且正循環(huán)鉆機鉆孔至圓礫層，在鉆進過程中保持泥漿密度在1.2-1.3cm3/g之間，使孔壁形成較厚的護壁層，鉆進圓礫層后保持泥漿液面高度維持孔內(nèi)壓力，進行更換鉆機，將正循環(huán)鉆機更換為沖擊鉆機，在更換鉆機過程中，泥漿池中備足泥漿防止更換鉆機過程中孔內(nèi)泥漿流失造成塌孔，換成鉆機更換后用沖擊鉆機完成強風(fēng)化凝灰?guī)r和中風(fēng)化凝灰?guī)r層鉆孔作業(yè)。

3、樁基施工偏位的問題與處置措施

3.1偏位分析與處置措施

3.1.1樁孔偏位分析

0-3#、1-1、樁基在沖擊鉆在進入巖層鉆進作業(yè)過程中，連續(xù)作業(yè)2兩天無進尺，鉆機錘頭吊繩嚴(yán)重偏斜現(xiàn)象，偏位達20cm以上，經(jīng)監(jiān)理、設(shè)計、地勘單位現(xiàn)場對鉆渣檢驗并結(jié)合地層地質(zhì)勘探報告及以往施工經(jīng)驗分析，認為是進入了傾斜巖層，偏位是的原因是因孔位是由兩部分組成，一側(cè)是凝灰?guī)r，一側(cè)是相對凝灰?guī)r層強度較低粘土層，由于重心偏向軟弱的土層，并且錘頭向土層方向發(fā)生偏移，造成孔位偏移，如不及時進行處理，進而還容易導(dǎo)致出現(xiàn)卡鉆、塌孔、掉鉆等問題連鎖發(fā)生。

3.1.2鉆孔偏位決措施

通過對鉆孔樁施工工藝出現(xiàn)問題原因分析，結(jié)合地質(zhì)勘探單位給出的凝灰質(zhì)量指標(biāo)（OOD=50%-60%）和抗壓強度指標(biāo)（C20-C30），分別采取以下兩種處理措施：

（1）回填石塊法

1）該方法是在樁底出現(xiàn)傾斜巖層位置回填與巖層強度等級范圍相同的石塊，回填石塊的目的是利用石塊代替傾斜巖層面處的土層，平衡沖擊錘對樁底各個部位的沖擊力，防止沖擊錘出現(xiàn)偏心受力過大而造成的樁孔偏位，為保證回填石塊的密實度及質(zhì)量盡可能與傾斜巖層的強度一致，石塊大小以10-30cm為宜。若全部回填大石塊，會造成回填的級配差，間隙大，密實度差，凝結(jié)力小，石塊粘土層的整體強度小，難易平衡沖擊錘底部受力平衡，同時石塊太小在進行錘頭沖擊時會大量被擠出孔外面的土層，對沖擊錘產(chǎn)生的阻擋作用會大大降低。每次回填石塊的厚度根據(jù)樁的孔徑不同而不同，一般控制在1.5-2.0m，回填后進行沖擊鉆進，鉆進再發(fā)生偏位時，停止鉆進，再次回填石塊，然后再次進行沖擊鉆進。如此反復(fù)回填石塊，重復(fù)沖擊鉆進，直至傾斜度控制在規(guī)范以內(nèi)為止。

2）結(jié)果分析及偏位量測

樁基在標(biāo)高-62m開始出現(xiàn)傾斜巖面和偏位現(xiàn)象，開始利用石塊回填和沖擊復(fù)鉆，通過5d的時間，反復(fù)5次后，在進尺標(biāo)高為67m時鉆孔基本正常，樁位偏斜測定，在測定設(shè)計樁孔中心點位置后，由固定的輔助樁進行十字交叉定位，將設(shè)計樁孔中心和實際樁孔中心進行對比，護筒埋設(shè)中心坐標(biāo)符合設(shè)計及規(guī)范要求要求，然后檢查鉆錘的偏位，將鉆錘落到孔底后，用鋼尺測出懸吊沖擊錘鋼絲繩與護筒水平偏位距離，經(jīng)檢測最大偏位約10cm符合設(shè)計及規(guī)范要求的范圍內(nèi)（規(guī)范要求不大于10cm），期間共回填石塊約15m³，鉆孔結(jié)果檢測該處理措施基本成功。但這種處理結(jié)果在進行清孔是遇到了新的問題，孔底沉渣經(jīng)多次清孔一直不能滿足設(shè)計沉渣厚度（設(shè)計要求不大于15cm）實測沉渣厚度在45cm（不符合規(guī)范要求的不大于30cm）；經(jīng)過項目技術(shù)人員查閱相關(guān)文獻并經(jīng)商討，采用氣舉反循環(huán)法進行清孔。其基本工藝如下：

先將導(dǎo)管下放深度以出漿管底距沉淤面300～400mm為宜，風(fēng)管下放深度一般以氣漿混合器至泥漿面距離與孔深之比的0.55～0.65為宜。機械設(shè)備主要參數(shù)：空壓機的風(fēng)量6～9m3/min，導(dǎo)管出水管直徑>φ200mm，送風(fēng)管直徑（水管）φ25mm，開始送風(fēng)時應(yīng)先孔內(nèi)送漿（補漿），停止清孔時應(yīng)先關(guān)氣后斷漿。清孔過程中，特別要注意補漿量，嚴(yán)防因補漿不足（水頭損失）而造成塌孔。送風(fēng)量應(yīng)從小到大，風(fēng)壓應(yīng)稍大于孔底水頭壓力，當(dāng)孔底沉渣較厚、塊度較大，或沉淀板結(jié)時，可適當(dāng)加大送風(fēng)量，并搖動出水管（導(dǎo)管），以利排渣。隨著鉆渣的排出，孔底沉渣厚度逐漸減小，出水管（導(dǎo)管）應(yīng)同步跟進下落，以保持管底口與沉淤面的距離。清孔后，孔內(nèi)泥漿比重應(yīng)小于1.15，粘度18～20s，孔底沉渣厚度≤15cm。

氣舉反循環(huán)法清孔時所需風(fēng)壓P的計算。

P=γs·h0/1000+ΔP

γs——泥漿比重（kN/m3），一般取1.2

h0——混合器沉沒深度（m）

△p——-供氣管道壓力損失，一般取0.05～0.1MPa

3）成樁檢測

在樁身混凝土齡期滿足要求后，采用低應(yīng)變和超聲波透射法進行成樁檢測，低應(yīng)變檢測結(jié)果為Ⅰ類樁，超聲波透射法檢測結(jié)果為Ⅱ樁，均滿足設(shè)計和施工技術(shù)規(guī)范要求。

（2）樁底灌注混凝土法

1）該方法是在樁底出現(xiàn)傾斜巖層位置澆筑與巖層強度等級范圍相同的早強混凝土，在確認樁底傾斜巖層面位置后，利用鉆頭先清理巖層面上的土層，使巖層傾斜面完全露出，然后進行清孔，采用與灌注樁基水下混凝土相同的方法灌注孔底混凝土，混凝土采用一次澆筑法，混凝土標(biāo)高以高出巖面1-1.5米為宜，混凝土灌注完成后，將鉆機移到另外的樁基位置處進行處理，為盡可能降低臨樁施工對處理樁的影響，防止處理塌孔、縮頸，在等待澆筑混凝土強度期間（一般為5天）要保證孔內(nèi)泥漿液面高度，泥漿液面降低時要及時補漿，臨樁施工與處理樁的距離不宜小于10m，否則應(yīng)停止臨樁施工。澆筑混凝土的目的是利用早強混凝土代替傾斜巖面處的土層，平衡沖擊錘對樁底各個部分的沖擊力，防止沖擊錘偏心受力過大造成的樁孔偏位?；炷猎噳K抗壓強度達到要求后，將沖擊鉆機移回到孔位進行沖擊鉆孔施工，當(dāng)沖擊再次進入傾斜巖層面標(biāo)高處應(yīng)降低落錘距離和沖擊頻率，一般落錘距離控在30-40cm，沖擊次數(shù)15次/min。從傾斜面出現(xiàn)至成孔到設(shè)計標(biāo)高68m的整個施工過程中作業(yè)基本正常，成樁后進行樁位偏差測量符合設(shè)計要求，采用鉆機配套的泥漿循環(huán)系統(tǒng)進行清空后，孔底沉渣符合設(shè)計要求。

2）成樁檢測

在樁身混凝土齡期滿足要求后，采用低應(yīng)變和超聲波透射法進行成樁檢測，低應(yīng)變檢測結(jié)果為Ⅰ類樁，超聲波透射法檢測結(jié)果為Ⅰ樁，均滿足設(shè)計和施工技術(shù)規(guī)范要求。

3.2樁孔偏位兩種處理方法的比較

（1）填石方法

現(xiàn)場采用填石方法的優(yōu)點：方法簡單、取材容易、適用性強、適合各種強度的巖層處理。缺點需要反復(fù)多次填筑、孔位較深時，排渣比較困難，采用常規(guī)泥漿循環(huán)出渣方法只適用于鉆孔深度不超過40米的樁基施工，超過40米時需要單獨配備專用排渣設(shè)備。

（2）灌注混凝土法

該方法的優(yōu)點：一次澆筑混凝土，不需要單獨配備專用排渣設(shè)備。缺點：需要清孔、澆筑混凝土后要等待混凝土強度達到要求后才能施工，并且這期間要加強樁孔保護，不適合巖層強度大于C50的巖層和弱風(fēng)化巖層。

兩種處理方案在使用時有各自的優(yōu)缺點，具體使用時要結(jié)合各方面因素綜合考慮。

結(jié)語：

通過平陽縣吹填區(qū)市政工程橋梁的樁基施工實踐證明，只有在結(jié)合實際、深入研究、總結(jié)施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上確定施工方案，才能取得良好的效果。針對沿海灘涂地區(qū)樁基施工中出現(xiàn)樁基偏位等特殊問題，只要條件允許、措施得力，施工問題就能得到很好的解決，本文的處理方法將為同類地質(zhì)條件的樁基施工中的類似問題提供參考和經(jīng)驗。