程劍春
中交第三航務(wù)工程局有限公司寧波分公司
新建黔江至張家界至常德鐵路(代建段)站前1標(biāo),正線長(zhǎng)度10.41km。其中本標(biāo)段橋梁共6224.47 延長(zhǎng)米/8 座,其中復(fù)雜雙線特大橋1569.14 延長(zhǎng)米/1 座,一般單線特大橋2110.8 延長(zhǎng)米,一般雙線特大橋1743.53延長(zhǎng)米/2座,其余大橋中橋共5座,共有1314根樁基。鐵爐堡特大橋橋址位于重慶市黔江區(qū)正陽鄉(xiāng)團(tuán)結(jié)村附近,本段屬于四川盆地中山區(qū),沿線第四系至元古界地層均有出露,粘性土,淤泥土、砂類土、泥巖、灰?guī)r分布。沿線區(qū)域范圍發(fā)育不良地質(zhì)類型主要有順層、褶皺;裂隙、巖溶、煤窯采空區(qū)、老窖積水等。沿線的特殊性巖土主要為軟土(松軟土)、膨脹巖、人工棄土。
本文所探討的施工地段在鐵爐堡特大橋雙線38#墩至41#墩,此處墩臺(tái)位于一個(gè)魚塘里面,連接兩座大山,不僅樁基深度大,墩柱高度更是超過了60m,因此對(duì)工期要求非常高。經(jīng)過前期的地質(zhì)勘察,這個(gè)魚塘水深為1.5m左右,因常年淤積,淤泥厚度約8m左右,且淤泥呈流塑性。
一般的轉(zhuǎn)盤和沖擊鉆機(jī)設(shè)備老舊,存在轉(zhuǎn)移孔位繁瑣、施工效率低下等缺點(diǎn),施工過程中需要泥漿護(hù)壁,泥漿的使用對(duì)環(huán)境污染大,且容易發(fā)生塌孔、縮頸等質(zhì)量通?。恍阢@機(jī)機(jī)械化、自動(dòng)化程度高,履帶式的裝備移位靈活方便,成孔效率高、質(zhì)量有保障,根據(jù)對(duì)圖紙中該地區(qū)地質(zhì)條件的分析,可以采用干鉆法施工,省去泥漿施工環(huán)節(jié),對(duì)環(huán)境污染小。
本標(biāo)段全線共有樁基1314根,由于工期緊任務(wù)重,對(duì)樁基的施工工期和質(zhì)量要求都非常高。經(jīng)過對(duì)各類指標(biāo)的對(duì)比,旋挖鉆機(jī)除了對(duì)施工場(chǎng)地承載力要求較高外,其余各項(xiàng)要求都符合工程需要,因此在施工中采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工。
鐵路工程中的樁基基礎(chǔ)一般采用群樁形式,而該區(qū)域四個(gè)墩臺(tái)都位于魚塘當(dāng)中,要想給旋挖鉆機(jī)提供施工平臺(tái),需要在紅線范圍內(nèi)對(duì)墩臺(tái)周邊進(jìn)行拋石擠淤,改變軟基承載力滿足鉆機(jī)施工。用于擠淤的渣石粒徑不宜過大,大的石頭容易造成鉆機(jī)鉆頭偏位,既影響施工效率又不能保證樁基質(zhì)量。沿紅線邊臨時(shí)租用土地,填筑一條寬5m 的施工便道貫通魚塘,然后對(duì)墩臺(tái)底進(jìn)行2m~3m厚的渣石填筑,施工平臺(tái)比橫橋方向到紅線邊,縱橋方向比承臺(tái)寬5m~8m,方便后期其他施工設(shè)備施工站位。
魚塘內(nèi)四個(gè)墩臺(tái),每個(gè)墩臺(tái)11 根樁,共計(jì)樁基44 根,樁徑1.5m,平均樁長(zhǎng)30m,根據(jù)計(jì)劃工期,需要在50天內(nèi)完成該任務(wù),而旋挖鉆機(jī)的功效可以達(dá)到每天一根,完全滿足工期要求。
鉆機(jī)就位后,首先埋設(shè)護(hù)筒,護(hù)筒采用直徑1.8m 長(zhǎng)6m 的鋼護(hù)筒,埋設(shè)中心與樁基中心重合,并外露出施工地面30cm,然后開始干鉆施工。鉆至設(shè)計(jì)深度后,復(fù)核樁孔深度,合格后利用自制檢孔器檢孔,達(dá)到要求開始下鋼筋籠,最后安裝導(dǎo)管澆筑混凝土。
施工第一根樁時(shí),鉆機(jī)遇到了難題,鉆桿鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度6m以上時(shí),出現(xiàn)了嚴(yán)重的塌孔,根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn),采取了利用回填土填充塌腔,重新鉆進(jìn)的方法進(jìn)行補(bǔ)救,但經(jīng)過多次嘗試,依舊出現(xiàn)塌孔情況,效果不理想。另一方面,多次的回填和鉆進(jìn)需要挖機(jī)和裝載機(jī)的配合,機(jī)械的運(yùn)行對(duì)護(hù)筒造成擠壓,護(hù)筒位置有了一定程度的偏移,樁孔的位置得不到保證,會(huì)導(dǎo)致樁基偏心和樁孔傾斜[2]。施工一時(shí)陷入瓶頸,急需有效而快速的方法解決當(dāng)前難題。
每次提鉆時(shí),土體被鉆頭挖走,由于淤泥的流塑性,造成孔底塌陷,塌孔的原因是護(hù)筒長(zhǎng)度過短,沒有穿過魚塘底淤泥層,應(yīng)該直接將護(hù)筒跟進(jìn)至相對(duì)穩(wěn)定的土層。
施工平臺(tái)的形成是采用拋石擠淤的方式,考慮到施工成本和工期,只是對(duì)魚塘2m~3m深度進(jìn)行處理,滿足旋挖鉆機(jī)的基本施工要求,土體的不穩(wěn)定導(dǎo)致護(hù)筒位置無法準(zhǔn)確定位。
經(jīng)過計(jì)算,魚塘水深加上淤泥厚度達(dá)到9.5m,將護(hù)筒長(zhǎng)度加長(zhǎng)到12m,塌孔的問題得到了有效的解決,但樁基偏位問題依舊存在。
針對(duì)土體不穩(wěn)定的情況,首先提出對(duì)魚塘8m深度的淤泥進(jìn)行換填處理的方案,經(jīng)過計(jì)算,每個(gè)承臺(tái)的平面尺寸為14.5m×10.5m,加上富裕寬度,平臺(tái)的面積為20m×15m,換填的深度為8m,每個(gè)施工平臺(tái)的設(shè)計(jì)方量為1500m3,總共要增加近6000m3的工程量。如果對(duì)平臺(tái)進(jìn)行了處理,施工土體得到很大的改良,樁基偏位問題迎刃而解。首先對(duì)淤泥進(jìn)行開挖外運(yùn),然后用宕渣進(jìn)行回填。開挖回填方量為6000m3,單價(jià)32 元/m3(含挖、運(yùn)、回填),增加費(fèi)用6000m3×32元/m3=19.2萬元,整個(gè)處理過程在不考慮天氣影響的情況下,預(yù)計(jì)需要十天才能完成。成本大量增加,延誤計(jì)劃工期,造成旋挖鉆機(jī)和人員窩工,因此換填平臺(tái)的方案不可行,施工再次陷入停滯。
經(jīng)過對(duì)相關(guān)資料的查閱以及討論,決定采用方案二,在原有的平臺(tái)上采用雙護(hù)筒的施工工藝。雙護(hù)筒顧名思義是采用兩個(gè)護(hù)筒,即利用直徑不同的兩個(gè)護(hù)筒套用,內(nèi)護(hù)筒長(zhǎng)12m,直徑1.8m,直接跟進(jìn)進(jìn)入穩(wěn)定土層,防止塌孔和保證樁基的直徑;外護(hù)筒長(zhǎng)6m,直徑2.2m,對(duì)內(nèi)護(hù)筒形成有效的保護(hù),消除了機(jī)械的擠壓對(duì)內(nèi)護(hù)筒的干擾,保證樁基位置準(zhǔn)確,避免樁孔傾斜。在施工中先埋設(shè)外護(hù)筒,外護(hù)筒埋設(shè)至6m 深度后,再重新確定樁中心,埋設(shè)內(nèi)護(hù)筒。確定了方案,立即加工材料并開始施工試驗(yàn),選取三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行試鉆,每次鉆進(jìn)深度均超過淤泥層厚度。此方案只需要增加3 個(gè)6m 長(zhǎng),直徑2.2m 的鋼護(hù)筒(鋼護(hù)筒可循環(huán)利用),護(hù)筒的材料費(fèi)和加工費(fèi)3萬元,不僅有效的解決了施工中存在的問題,還不影響現(xiàn)場(chǎng)施工,保證了計(jì)劃工期如期兌現(xiàn)。
對(duì)選取的3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)內(nèi)外護(hù)筒中心與孔位中心偏差進(jìn)行量測(cè)對(duì)比,若采用單護(hù)筒施工工藝,孔位中心偏差不滿足規(guī)范要求,采用雙護(hù)筒施工工藝,孔位中心偏差滿足規(guī)范要求。由于內(nèi)護(hù)筒跟進(jìn)深度超過了淤泥層深度,樁基塌孔現(xiàn)象得到了有效解決。因此,采用雙護(hù)筒施工工藝,根據(jù)淤泥層深度合理設(shè)計(jì)內(nèi)外護(hù)筒長(zhǎng)度,樁基塌孔和偏位問題得到了徹底的解決。
采用低應(yīng)變反射波法對(duì)鐵爐堡特大橋雙線38#墩至41#墩共計(jì)44根樁基進(jìn)行了檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果如表1。
表1 低應(yīng)變反射波法檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表
從表1得出:采用雙護(hù)筒施工工藝,樁身完整性滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,可以用于指導(dǎo)深淤泥軟基地段鉆孔灌注樁施工。
隨著國(guó)家的日益強(qiáng)大,老百姓對(duì)出行要求日益增高,交通基礎(chǔ)建設(shè)的數(shù)量和范圍必將擴(kuò)展,樁基施工的地域越來越廣,面臨的施工地質(zhì)難度也越來越大,傳統(tǒng)的機(jī)械和工藝已不能滿足施工要求,這就需要在施工過程中不斷的積累和創(chuàng)新,保證基礎(chǔ)建設(shè)又快又好的完成。
本文提到的樁基雙護(hù)筒施工工藝,根據(jù)淤泥層深度合理設(shè)計(jì)內(nèi)外護(hù)筒長(zhǎng)度,可以有效地解決深淤泥軟基地段鉆孔灌注樁施工中出現(xiàn)的樁基塌孔及偏位問題。該工藝可以指導(dǎo)深淤泥軟基地段鉆孔灌注樁施工。