王桂峰 李佐春

(1.中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部，北京 100040； 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

0 引言

旋挖鉆進(jìn)是樁基工程中常用的一種施工方法，由于該工法施工效率高、適用地層廣，且對(duì)環(huán)境的影響較小，近些年得到了大量的推廣和應(yīng)用[1]。但在砂層、卵礫石層等一些復(fù)雜地層鉆進(jìn)時(shí)，如果沒(méi)有選擇合適的施工工藝，會(huì)出現(xiàn)一系列工程問(wèn)題甚至工程事故[2]。某些施工場(chǎng)地，水位埋深淺，且地貌單元為河流一級(jí)階地或者河漫灘，地下水貯藏十分豐富，這給旋挖鉆孔灌注樁的施工帶來(lái)更大的難度。施工過(guò)程中，如果鉆頭和泥漿的參數(shù)選擇不當(dāng)，會(huì)引起縮徑、塌孔等問(wèn)題，甚至造成孔內(nèi)事故，故需要對(duì)旋挖鉆孔灌注樁的施工工藝進(jìn)行合理的選擇[3]。

近些年，很多學(xué)者對(duì)旋挖鉆孔灌注樁的施工工藝、質(zhì)量控制方法進(jìn)行了相關(guān)的研究，并以此為工程施工提供參考。例如：趙學(xué)萍[4]對(duì)旋挖鉆孔灌注樁水下施工的質(zhì)量控制方法進(jìn)行了探討，并對(duì)如何保證最終的成樁質(zhì)量進(jìn)行總結(jié)。黃瑋等[5]研究了昆明南站鉆孔灌注樁在厚砂層地基中的施工特點(diǎn)，最終選用優(yōu)化后的“淺護(hù)筒加泥漿護(hù)壁”工藝，解決了下穿厚砂層地基中鉆孔灌注樁施工的難題。于雷等[6]結(jié)合某機(jī)場(chǎng)高架橋項(xiàng)目，針對(duì)流砂層、泥巖層裂隙夾層對(duì)成孔過(guò)程的影響因素進(jìn)行分析，提出了具體防治技術(shù)措施，取得了良好的施工效果。邵海兵等[7]以沿海地區(qū)某項(xiàng)目為例，針對(duì)長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁在富水砂性土層施工中遇到的成孔效率低、孔底涌土等問(wèn)題，提出了采用鉆孔成孔后同步進(jìn)行孔底注水的施工方法，并進(jìn)行了試樁驗(yàn)證。金勤勝等[8]通過(guò)建立的理論計(jì)算模型，獲得了最大允許提鉆速度與環(huán)空比、泥漿密度之間的關(guān)系，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，通過(guò)控制提鉆速度和改進(jìn)鉆頭結(jié)構(gòu)，可以顯著節(jié)約項(xiàng)目施工成本。王昆泰[9]分析了旋挖工藝在松散砂土地層中塌孔原因,提出了減小抽吸力的技術(shù)措施，并提出了使用旋挖工藝控制塌孔的關(guān)鍵和輔助技術(shù),對(duì)砂土地層中的旋挖鉆孔灌注樁施工有很重要的指導(dǎo)意義。丁紅波等[10]針對(duì)卵石層漏漿采取了可靠堵漏措施，通過(guò)氣舉反循環(huán)兩次清孔，確保了孔底沉渣厚度，在施工效率大幅提高的同時(shí)確保了樁基質(zhì)量。這些研究為旋挖鉆孔灌注樁在不同地層條件下的施工工藝進(jìn)行了分析和總結(jié)，但是在富水卵石層中旋挖鉆孔灌注樁的施工依舊是一個(gè)技術(shù)難題，鉆進(jìn)中孔壁穩(wěn)定性的控制，泥漿參數(shù)和鉆頭的選擇等施工工藝，仍需要進(jìn)行大量的研究。

以成都地鐵6號(hào)線一、二期工程郫筒車輛段樁基工程為背景，通過(guò)選擇合理的泥漿、鉆進(jìn)參數(shù)和質(zhì)量控制措施，施工效率大幅提高，同時(shí)取得了良好的施工效果，以此為相似地層旋挖鉆孔灌注樁的施工工藝和質(zhì)量控制提供參考。

1 工程背景

施工場(chǎng)地為成都地鐵6號(hào)線一、二期工程郫筒車輛段樁基工程。郫筒車輛段位于成都市郫都區(qū)境內(nèi)，中信大道以東，郫花路以北，桃源路以西的三角地塊內(nèi)。車輛段內(nèi)主要設(shè)置運(yùn)用庫(kù)、停車列檢庫(kù)、聯(lián)合檢修庫(kù)、綜合辦公樓、物資總庫(kù)等17個(gè)單體。除綜合樓為筏板基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)外，其余建筑物的結(jié)構(gòu)形式均為樁基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)。鉆孔灌注樁的混凝土強(qiáng)度為C35，樁直徑有0.8 m,1.0 m兩種，總計(jì)6 700根，平均樁長(zhǎng)15 m，合計(jì)混凝土方量約63 904 m3。郫筒車輛段的地理位置如圖1所示。

1.1 工程及水文地質(zhì)條件

1.2 工程難點(diǎn)

本工程地層以卵石層為主，粒徑較大、地下水含量豐富，所以鉆孔難度大，主要可分為以下兩點(diǎn)：在卵石層中鉆進(jìn)鉆頭鉆具磨損消耗較大，需采用專門對(duì)付卵石地層的高強(qiáng)度截齒鉆頭，并需選擇合理的鉆進(jìn)工藝防止塌孔和偏斜；由于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件為卵石層，且厚度較大，很容易出現(xiàn)塌孔，因此泥漿護(hù)壁質(zhì)量起到關(guān)鍵性作用。

2 施工工藝

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，本工程鉆孔灌注樁采用旋挖鉆機(jī)成孔，化學(xué)泥漿護(hù)壁工藝?？偸┕すに嚵鞒桃?jiàn)圖3。

2.1 開(kāi)挖泥漿池和制備泥漿

2.1.1泥漿池

考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)于既有路的樁基，用鋼板焊接滿足儲(chǔ)漿要求的泥漿池和沉淀池，布置于施工樁基所處承臺(tái)附近，施工過(guò)程中及時(shí)清理并外運(yùn)沉淀池中的沉淀物。對(duì)于其他區(qū)域的泥漿池，每四個(gè)墩位規(guī)劃一個(gè)泥漿池，一個(gè)沉淀池，兩個(gè)臨時(shí)沉淀池。具體布置見(jiàn)圖4。

2.1.2泥漿配制

泥漿采用化學(xué)聚合物泥漿，泥漿池內(nèi)注水后按比例加入適量化學(xué)聚合物，根據(jù)本工程地層特點(diǎn)，泥漿比重范圍為1.06～1.20，同時(shí)漿液的含砂率不應(yīng)大于4%。泥漿配比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況試驗(yàn)確定，參考指標(biāo)見(jiàn)表1。

2.2 旋挖鉆進(jìn)

1)采用專門對(duì)付卵石地層的高強(qiáng)度截齒鉆頭。施工過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭磨損情況并及時(shí)修復(fù)，以不斷優(yōu)化各鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)，確保成孔質(zhì)量。

2)鉆進(jìn)卵石層時(shí)泥漿漏失消耗較大，故鉆進(jìn)應(yīng)采用大比重、高粘度優(yōu)質(zhì)泥漿，鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充損耗的泥漿。成孔質(zhì)量根據(jù)表2進(jìn)行控制。

表1 化學(xué)泥漿配比參考表

表2 成孔驗(yàn)收表

3 鉆進(jìn)常見(jiàn)問(wèn)題及質(zhì)量控制措施

3.1 塌孔

砂卵石地層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)對(duì)進(jìn)尺進(jìn)行控制，并選擇密度、粘度和膠體率較大的泥漿。同時(shí)，采取升高護(hù)筒、增大水頭，或虹吸管連接等措施以應(yīng)對(duì)地下水變化較大的情況。地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，應(yīng)相應(yīng)加密探孔，并根據(jù)工程及水位地質(zhì)條件，制定出合理的技術(shù)及預(yù)防措施。

3.2 鉆孔漏漿

鉆孔漏漿是卵石地層易出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，在成孔過(guò)程中或成孔后，泥漿向孔外漏失，造成漿液損耗，護(hù)壁能力下降。發(fā)生漏漿時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，加入稠度較大的泥漿或加入黏土，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)注意控制速率，使泥漿的護(hù)壁性能增加。

4 結(jié)語(yǔ)

郫筒車輛段樁基工程的施工實(shí)踐表明，旋挖鉆孔灌注樁在富水卵石層的施工難點(diǎn)較多。本工程通過(guò)選擇合理的施工工藝和泥漿配比，保護(hù)了卵石地層孔壁的穩(wěn)定性；并通過(guò)選擇高強(qiáng)度截齒鉆頭保證了鉆進(jìn)質(zhì)量。通過(guò)對(duì)富水卵石地層易出現(xiàn)的施工問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié)，得出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，保證了施工進(jìn)度和質(zhì)量，其中一類樁達(dá)到了99.95%，二類樁為0.05%，無(wú)三類樁。此案例可為類似工況條件的工程提供參考。