王燦燦，黃士城，楊 超

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

沿海地區(qū)及河流、湖泊地區(qū)樁基礎(chǔ)施工時(shí)，受地質(zhì)條件影響常會(huì)遇到呈流塑狀淤泥高壓縮性飽和水的淤泥砂質(zhì)土層。軟土多為淤泥、淤泥質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)亞黏土及淤泥混砂層，而含水量與厚度較大、壓縮性強(qiáng)且承載力低是其主要特點(diǎn)。施工期間對(duì)施工場(chǎng)地地基處理要求較高，因?yàn)橛倌嗷焐皩虞^厚灌注樁造孔期間護(hù)壁較差，容易產(chǎn)生踏孔風(fēng)險(xiǎn)。

大型旋挖設(shè)備自重較重，為保證施工安全，導(dǎo)致河灘及沿海地質(zhì)不良地區(qū)的施工場(chǎng)地地基處理費(fèi)用較高，其應(yīng)用大型旋挖設(shè)備的成本較高，導(dǎo)致整體經(jīng)濟(jì)效益較低。沖擊鉆造孔效率較低，沿海地區(qū)河流受到潮汐影響，無(wú)法得到有效安全作業(yè)時(shí)間，還需要搭建施工平臺(tái)如施工鋼棧橋，導(dǎo)致整體施工成本較高。

汽車反循環(huán)鉆機(jī)自重較輕，對(duì)施工場(chǎng)地地基承載力要求較小，汽車反循環(huán)設(shè)備可以自行行走，受潮汐等自然環(huán)境的影響小，為防止鉆孔經(jīng)過(guò)軟弱流塑狀土層時(shí)，造成坍孔、縮頸、樁基移位等病害，采用大直徑護(hù)筒代替鋼板樁的方法填筑施工平臺(tái)，長(zhǎng)護(hù)筒精準(zhǔn)定位、防止踏孔的雙護(hù)筒施工方法保證工程質(zhì)量。大直徑護(hù)筒及長(zhǎng)護(hù)筒為可周轉(zhuǎn)重復(fù)利用的材料，有效降低了該類工程的建設(shè)成本。

文章就廣西玉林（省界）至廣東湛江高速公路海田互通樞紐工程，塑狀淤泥高壓縮性飽和水淤泥混砂層地質(zhì)，采用汽車反循環(huán)大直徑雙護(hù)筒灌注樁施工工藝的探索與實(shí)施展開(kāi)闡述。

1 工程概況

海田互通樞紐工程位于湛江市黃略鎮(zhèn)文車大村境內(nèi)，上跨華豐河入?？冢ネㄆ鹪O(shè)里程K73+080～K74+4000間。設(shè)置有A、B、C、D、L、G共4個(gè)匝道及連接線，南北接海田路和玉湛高速海田支線（收費(fèi)站以南路段）、東西連國(guó)道G228線（原國(guó)道325 線）和調(diào)順大橋，是保障高速公路與多條地方干線（快速）路間交通流快速轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)工程。

海田互通主線橋及匝道橋區(qū)域受華豐河及潮汐影響，為沿海灘涂地，河流及水塘較多。地質(zhì)情況主要為上部揭露層厚4.0 m左右，為塑狀淤泥高壓縮性飽和水淤泥混砂層地質(zhì)、黑褐色、軟塑，4.0~6.5 m為灰褐色、飽和水、松散砂礫，6.5~8.5 m左右覆蓋2.0 m米粉質(zhì)黏土，8.5~28 m左右為全風(fēng)化砂礫巖，28 m以下覆蓋強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖；

施工難點(diǎn)：施工區(qū)域的水資源豐富，河流、水庫(kù)多，雨量豐沛。樁基地質(zhì)有淤泥及沙質(zhì)黏土，樁位位于河流水塘中，經(jīng)擾動(dòng)容易出現(xiàn)流沙，極易塌孔，具有極大的施工風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 平面效果圖

2 樁基施工難點(diǎn)分析

（1）海田互通樞紐工程橋梁地質(zhì)主要為：上部揭露層厚4.0 m左右淤泥及粉質(zhì)黏土、黑褐色、軟塑，4.0~6.5 m為灰褐色、飽和、松散砂礫，6.5~8.5 m左右覆蓋2.0 m米粉質(zhì)粘土，8.5~28 m左右為全風(fēng)化砂礫巖，28 m以下覆蓋強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖；

施工難點(diǎn)：樁基地質(zhì)有淤泥及沙質(zhì)黏土，樁位位于河流水塘中，經(jīng)擾動(dòng)容易出現(xiàn)流沙，極易坍孔、縮頸、樁基移位偏孔，具有極大的施工風(fēng)險(xiǎn)。

（2）海田互通樞紐工程位于華豐河到湛江海灣入?？?，河流及水塘密布。湛江地區(qū)臺(tái)風(fēng)及強(qiáng)降雨天氣較多，降水量較大。淤泥較深。

施工難點(diǎn)：施工區(qū)域的水資源豐富，雨量豐沛，河流受潮汐影響較大。沿海灘涂地，河流及水塘較多。地基承載力較差易坍塌，無(wú)法承受大型設(shè)備作業(yè)，整體施工難度大，施工成本高。

3 方案比選

3.1 旋挖鉆施工

工作原理：通用短螺旋鉆頭或旋挖斗，以強(qiáng)力扭矩旋動(dòng)砂礫泥土后提出，通過(guò)快速反復(fù)的對(duì)土地旋挖帶出工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)深度的挖掘目標(biāo)。

優(yōu)點(diǎn)：旋挖鉆具有可靠履帶自由行走的優(yōu)勢(shì)，施工速度快。且旋挖鉆機(jī)施工效率高，無(wú)需將巖土攪碎靠泥漿返出孔外，帶有活門(mén)筒式鉆頭能夠在回轉(zhuǎn)破碎巖土?xí)r將其裝帶至地面，施工效率在適合的地層同比鉆、沖孔樁機(jī)可提高5~6 倍。

缺點(diǎn)：對(duì)于作業(yè)環(huán)境和地面承載力有一定要求，需平整堅(jiān)實(shí)且作業(yè)中不會(huì)下陷的地面，工作坡度不得大于2°、護(hù)壁差。

綜合分析：因本工程位于河流及湖泊中，地基承載力較差，靠近沿海地區(qū)，受潮汐影響較大。為保證旋挖鉆施工期間設(shè)備安全性，需進(jìn)行施工場(chǎng)地基礎(chǔ)換填處理、費(fèi)用較高。成孔較快，但護(hù)壁達(dá)不到要求，該地質(zhì)情況使用旋挖鉆極易塌孔，影響樁基成孔及灌注質(zhì)量。

3.2 沖擊鉆造孔

作業(yè)原理：由以有重量的沖擊鉆頭作為沖擊工具，通過(guò)鉆機(jī)或卷?yè)P(yáng)機(jī)提升沖擊鉆頭到一定高度，后釋放沖擊鉆頭以其重量為基礎(chǔ)發(fā)揮重力勢(shì)能，對(duì)土層造成較大沖擊力量從而沖擊土層或破碎巖層形成樁孔，沖擊后形成的鉆渣巖屑則以泥漿循環(huán)法進(jìn)行排出。

優(yōu)點(diǎn)：沖擊法應(yīng)用于有裂隙的堅(jiān)硬巖石的破碎作業(yè)時(shí)，作業(yè)效果好且整體的消耗功率小；同時(shí)，應(yīng)用沖擊法進(jìn)行作業(yè)后形成的孔壁較為堅(jiān)固且穩(wěn)定，孔壁護(hù)壁效果好，成孔質(zhì)量好。

缺點(diǎn)：鉆進(jìn)效率較低；隨著樁孔加深，容易出現(xiàn)孔斜、卡鉆、掉鉆頭等事故?？椎浊逶吞驮鳂I(yè)耗時(shí)較長(zhǎng)，并受潮汐影響，施工場(chǎng)地易被淹沒(méi)，沖擊鉆轉(zhuǎn)場(chǎng)效率較慢，有安全風(fēng)險(xiǎn)。

綜合分析：因該工程工期緊、施工難度大，而受沖擊鉆作業(yè)特點(diǎn)限制難以滿足工期要求。且安全可行性無(wú)法得到有效保障。

3.3 汽車反循環(huán)

作業(yè)原理：在注滿沖洗液的鉆孔內(nèi)置入鉆桿，旋轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)傳動(dòng)桿和鉆頭，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的鉆頭來(lái)切削巖土，再由鉆桿下端的噴射嘴噴出壓縮空氣，在鉆桿內(nèi)將土、砂等被切削物混合，形成泥砂水氣混合物。受鉆桿內(nèi)外壓力差和壓氣動(dòng)量的聯(lián)合作用，實(shí)現(xiàn)上升沖洗液與泥砂水氣混合物，再通過(guò)壓送軟管進(jìn)行排出，地面設(shè)置有泥漿池或儲(chǔ)水槽作為混合物的排放存儲(chǔ)地，通過(guò)沉淀再將沖洗液流入孔內(nèi)。

優(yōu)點(diǎn)：效率高、對(duì)場(chǎng)地地基承載力要求小于旋挖鉆、施工成本較低，轉(zhuǎn)場(chǎng)效率高。

缺點(diǎn)：造孔護(hù)壁優(yōu)于旋挖鉆，但低于沖擊鉆成孔護(hù)壁?；靥畹膱?jiān)硬孤石無(wú)法有效作業(yè)。

綜合分析：因本工程在河低水位區(qū)域，需進(jìn)行基礎(chǔ)填筑，導(dǎo)致填筑期間孤石在樁位附近，導(dǎo)致無(wú)法安裝護(hù)筒，反循環(huán)設(shè)備因無(wú)法鉆取堅(jiān)硬孤石導(dǎo)致無(wú)法有效作業(yè)。

3.4 雙護(hù)筒+汽車反循環(huán)組合

項(xiàng)目工程位于沿海河流灘涂淺水位區(qū)域需進(jìn)行片石換填，以滿足施工場(chǎng)地及進(jìn)場(chǎng)便道的通行。

地質(zhì)主要為上部揭露層厚4.0 m左右淤泥及粉質(zhì)粘土、黑褐色、軟塑，4.0~6.5 m為灰褐色、飽和、松散砂礫，6.5~8.5 m左右覆蓋2.0 m粉質(zhì)黏土，8.5~28 m左右為全風(fēng)化砂礫巖。

施工場(chǎng)地填筑片石作為施工平臺(tái)期間，在靠近樁中心4 m左右位置，利用振動(dòng)錘有效作業(yè)半徑安裝4 m長(zhǎng)，大于樁徑2 m的大直徑鋼護(hù)筒，形成鋼圍堰，以防止填筑的片石滾落進(jìn)入樁位區(qū)域，待4 m大直徑護(hù)筒安裝完畢后填筑片石至護(hù)筒周邊，利用挖機(jī)掏出大直徑護(hù)筒內(nèi)的散落片石，然后測(cè)量人員精準(zhǔn)定位樁基中心，為防止淤泥及砂層塌孔影響樁基成孔質(zhì)量，采用9 m長(zhǎng)，大于樁徑15 cm左右的鋼護(hù)筒進(jìn)行樁基造孔的護(hù)壁。利用振動(dòng)錘安裝9 m長(zhǎng)度的長(zhǎng)護(hù)筒。測(cè)量復(fù)合后采用汽車反循環(huán)設(shè)備進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

綜合分析：雙護(hù)筒+汽車反循環(huán)組合方案，避免了上述方案的缺點(diǎn)，利用了設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)性，高效性，安全性。保證了施工質(zhì)量。

4 施工工藝流程及施工方法

4.1 施工工藝流程

4.2 施工方法

（1）施工準(zhǔn)備。測(cè)量員會(huì)在施工前粗略定位樁基中心，并在水中插入標(biāo)記旗。

（2）施工場(chǎng)地填筑及4 m大直徑護(hù)筒安裝。施工場(chǎng)地填筑靠近樁中心4 m左右位置利用振動(dòng)錘有效作業(yè)半徑安裝4 m大直徑鋼護(hù)筒代替鋼板樁形成一個(gè)樁位施工平臺(tái)的填筑圍堰，以防止填筑片石進(jìn)入樁位區(qū)域影響汽車反循環(huán)施工。待4 m大直徑護(hù)筒安裝完畢后填筑片石至護(hù)筒周邊，利用挖掘機(jī)掏出大直徑護(hù)筒內(nèi)的散落片石。

圖2 施工工藝流程圖

圖3 施工示示意圖

（3）9 m長(zhǎng)護(hù)筒安裝。待φ4 m護(hù)筒平臺(tái)填筑完成后，利用全站儀精準(zhǔn)定位樁基中心，振動(dòng)錘安裝9 m長(zhǎng)度的長(zhǎng)護(hù)筒。然后拔出φ4 m護(hù)筒，填筑平臺(tái)至9 m長(zhǎng)護(hù)筒周邊。

（4）反循環(huán)鉆機(jī)施工。應(yīng)用反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行施工前，應(yīng)先保證設(shè)備就位且在在護(hù)筒內(nèi)存進(jìn)適量泥漿，開(kāi)鉆作業(yè)時(shí)應(yīng)保持慢速在低檔位進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆至護(hù)筒下1m后再以正常速度鉆進(jìn)。作業(yè)過(guò)程中要保證泥漿量滿足設(shè)備需求，及時(shí)進(jìn)行檢查補(bǔ)充。

在鉆進(jìn)砂類土或軟土層時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)坍孔的情況，所以在作業(yè)中要注意選用平底鉆頭，控制進(jìn)尺，低檔慢速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn)。

卵石、礫石層存在土層軟硬不均的特點(diǎn)，對(duì)此類土層進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)要注意可能出現(xiàn)的鉆頭跳動(dòng)、傾斜和鉆桿擺動(dòng)大等現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行低檔慢速的鉆進(jìn)作業(yè)，并保證泥漿的優(yōu)質(zhì)和大泵量的鉆進(jìn)準(zhǔn)備，盡量避免鉆機(jī)出現(xiàn)超負(fù)荷損壞的情況。

鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常測(cè)量孔深，并按照地質(zhì)柱狀圖隨時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。要保證在鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，及時(shí)進(jìn)行提鉆清孔工作，在清孔時(shí)要更換新鮮泥漿，其要達(dá)到孔內(nèi)泥漿含砂量逐漸減少至穩(wěn)定不沉淀為度。

（5）成孔清孔灌注。成孔后需要進(jìn)行清孔灌注作業(yè)，在清孔環(huán)節(jié)需進(jìn)行兩次清孔，分別是在成孔后進(jìn)行和在下放鋼筋籠和導(dǎo)管安裝后進(jìn)行；清孔過(guò)程中應(yīng)測(cè)定泥漿指標(biāo)；清孔結(jié)束時(shí)應(yīng)測(cè)定孔底沉淤，孔底沉淤厚度應(yīng)符合摩擦樁小于等于100 mm。

圖4 淤泥沉淀池

待樁基造孔作業(yè)完成，進(jìn)行清孔作業(yè)，安裝樁基鋼筋籠子，下放導(dǎo)管至孔底，進(jìn)行水下混凝土灌注。

（6）場(chǎng)地清理。灌注完成后，利用震動(dòng)錘拔出護(hù)筒，清理場(chǎng)地，護(hù)筒轉(zhuǎn)運(yùn)至其他樁位。

5 實(shí)施效果

5.1 投入成本低

本施工工藝，因反循環(huán)設(shè)備教輕，對(duì)于填筑平臺(tái)作業(yè)要求較低，填筑的片石等材料可后期開(kāi)挖重復(fù)利用，大直徑護(hù)筒及長(zhǎng)護(hù)筒為可周轉(zhuǎn)重復(fù)利用的材料，投入的施工措施費(fèi)用低較。有效降低了該類工程的建設(shè)成本。

5.2 施工效率較高

運(yùn)用反循環(huán)鉆機(jī)施工，對(duì)于本工程砂層地質(zhì)較厚的樁基施工清孔效率高。減少作業(yè)時(shí)間，減少工期。

5.3 樁基質(zhì)量好

采用φ4 m護(hù)筒與9 m長(zhǎng)護(hù)筒結(jié)合方式避免淤泥砂層塌孔風(fēng)險(xiǎn)，反循環(huán)鉆機(jī)清孔質(zhì)量好。清孔效率高，樁基成樁樁低沉渣少。

6 結(jié)語(yǔ)

在本次施工作業(yè)中基于現(xiàn)場(chǎng)情況，我們共設(shè)計(jì)并實(shí)踐試驗(yàn)了四種施工工藝方案。前三種工藝及方法在本工程樁基施工中運(yùn)用中因安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)等綜合分析，無(wú)法達(dá)到施工的高效性、安全性、質(zhì)量難以保障。該工程最終采取了雙護(hù)筒+反循環(huán)組合的方法施工，并通過(guò)實(shí)際施工檢驗(yàn)，確保了工程如期完工。參考文獻(xiàn)：

[1]陳星光,張永.壓漿料配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法探討[J].廣東公路交通,2021,47(4):160-163.