楊紅

（中交二航局第二工程有限公司，重慶 401121）

1 工程概況

1.1 工程背景

重慶渝北雙橋路橋梁區(qū)域多為人工堆積棄渣，均為自然傾倒，未采用分層碾壓工藝，呈現(xiàn)出松散狀，局部位置具有架空現(xiàn)象，且厚度最大達到25 m。該人工堆積棄渣位于河道兩側，坡度較陡峭，已形成V形河谷，兩側植被較為茂密，樁基未施工前暫無滑坡風險，但地面已完成植被清表，加上機械成孔對地面的擾動易引起滑坡。

勘察設計資料顯示填土均勻性和密實度的變化相對較大，樁基施工中可能出現(xiàn)塌孔、縮頸現(xiàn)象。場地填土區(qū)域施工前宜進行強夯地基處理，但施工區(qū)域處于V形河谷地帶，強夯安全風險較大，易出現(xiàn)大面積的塌方。因此建議在樁基施工中做好護壁，可采用素混凝土回灌或鋼護筒護壁等措施。

施工區(qū)域除人工堆積土外，原始地面以下的巖層多為泥巖、砂巖，泥巖為黏土是中等程度的后生作用下固結形成，遇水易于軟化，故鉆進成孔時在頂面覆蓋層人工堆積土和強風化泥巖層中均易出現(xiàn)塌孔，埋鉆風險較大。V形河谷樁基立面圖見圖1。

圖1 V形河谷樁基立面圖（cm）Fig.1 Elevation of pile foundation in V-shaped valley(cm)

1.2 樁基設計情況

雙橋路包含2段橋梁，K0+449.5—K1+089.5段為1號橋，K1+371.0—K2+025.464段為2號橋。1號橋A0、A16橋臺區(qū)域樁基采用φ1.5 m樁，共計32根；主橋P13—P15承臺基礎采用2.0 m的群樁基礎，其中P13樁基礎樁徑2.0 m 12根，P14樁基礎樁徑2.0 m的13根，P15樁基礎樁徑為2.0 m 15根，總計40根；P1—P12樁基采用φ2.5 m樁，共計48根。2號橋A0、A4橋臺區(qū)域樁基采用φ1.5 m樁，共計32根；其余墩位樁基均采用φ2.5 m樁，共計12根。

松散人工堆積棄渣位置的樁基主要為A0橋臺（16根φ1.5 m樁）、P1—P6號墩（24根φ2.5 m樁）。本文主要針對該部分樁基施工工藝進行探討[1-8]。

2 實施情況

結合周邊類似項目的施工情況，該區(qū)域人工回填土樁基施工時塌孔極為頻繁，正式施工前開展了試樁試驗，結果顯示3根試樁有2根出現(xiàn)塌孔。在實施本項目之前應從安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保要求等方面考慮，最終確定樁基施工思路為：鉆孔采用旋挖樁，護筒最大化護壁后鉆進施工，若出現(xiàn)塌孔則提起鉆頭采用C20混凝土回灌，回灌硬化后繼續(xù)鉆進，讓回灌混凝土起到護壁作用。

2.1 護筒施沉

為防止鉆進過程中塌孔的影響，樁基施工中除孔口埋設鋼護筒用于防止孔口塌方、定位鋼筋籠外，還將繼續(xù)跟進鋼護筒，用于鉆進過程中的孔內(nèi)護壁。但該區(qū)域人工回填土未經(jīng)處理，均為自然傾倒填筑，棄土中含有塊石，護筒無法跟進至穿越人工回填土層。

施工中，按照護筒可跟進的最大深度處理，若護筒無法繼續(xù)向下跟進則停止護筒的施沉，盡可能的使鋼護筒護壁效果達到最大。鋼護筒材質(zhì)為Q235B，厚度為15～18 mm，內(nèi)徑尺寸比樁徑大30 cm，為防止護筒施沉過程中發(fā)生變形，在頂?shù)卓谕鈧荣N焊20 cm寬加強箍，護筒先采用鉆機鉆頭靜壓后再由振動錘施沉。

振動錘的選擇按照激振力P＞土的側摩阻力R-鋼護筒和振動錘自重G進行選擇，激振力可按式（1）計算：

式中：Ki為土層液化系數(shù)；li為鋼護筒不同土層中的入土深度，m；U為鋼護筒周邊長度，m；qi為不同土層的單位摩阻力，kN/m2；G為鋼護筒和振動錘自重，kN。

結合計算結果最終選取DZJ90振動錘。

2.2 成孔工藝選擇

本項目周邊有正在使用的渝北區(qū)老年大學、正在治理的豬腸溪河道及在建雙橋溪公園等，環(huán)境保護要求高，泥漿池設置要求、泥漿排放非常嚴格。施工現(xiàn)場位于陡坡之上，作業(yè)面有限。此特殊地層無論采用何種工藝，均需采取護筒+C20回灌混凝土進行護壁，因此選用旋挖鉆成孔工藝。

鉆機對位安放前，在樁位兩側鋪設25 mm厚鋼板，單塊鋼板寬度1.5 m，長8 m，共鋪設2條，使得鉆機2條履帶的中心線與2塊鋼板的中心線基本重合，滿足旋挖鉆機就位安放的要求，保證鉆進過程中，鉆桿垂直和鉆進平穩(wěn)。

2.3 回灌混凝土

回灌混凝土作為鉆進過程中的塌孔處置措施，主要采用C20混凝土。施工區(qū)域地下水較豐富，澆筑方法采用樁基水下混凝土施工工藝。

施工原理為旋挖樁施工時，適當擴孔（孔徑擴大30～40 cm）鉆進，塌孔后提起鉆頭回灌C20混凝土，混凝土達到1.2 MPa強度后二次鉆進形成混凝土護壁。若向下鉆進過程仍存在塌孔現(xiàn)象，重復上述流程直至鉆進到設計持力層、最終成孔，有效解決護筒無法抵達區(qū)域的樁基塌孔問題。

2.4 鋼筋籠施工

鋼筋籠在鋼筋集配中心采用“長線匹配法”分節(jié)加工制作，運至施工區(qū)域；單節(jié)鋼筋籠長12 m，采用履帶吊配合下放，按鋼筋籠起吊翻身→首節(jié)鋼筋籠下放→鋼筋籠接長→聲測管接長、固定→鋼筋籠固定5個步驟完成下放施工，見圖2。

圖2 鋼筋籠施工流程圖Fig.2 Construction flow chart of reinforcenent cage

2.5 混凝土澆筑

導管完成水密承壓和接頭抗拉試驗后即可逐節(jié)吊裝接長、垂直下放，導管夾具由工字鋼I25a主梁及活動卡板組成，如圖3所示。

圖3 導管夾具結構示意圖Fig.3 Schematic diagram of catheter clamp structure

導管安裝完成后即可開始二次清孔，二次清孔達標開始進行封底混凝土施工，首封采用集料斗“拔塞法”施工，封底混凝土量可通過式（2）計算：

式中：V為灌注首批混凝土所需方量，m3；D為樁孔直徑，m，取2.5 m；H1為樁孔底至導管底端間距，一般為0.2～0.5 m，計算取0.5 m；H2為導管初次埋置深度，m，H2≥1.0 m，取H2=2.0 m；d為導管內(nèi)徑，m，取0.325 m；h1為樁孔內(nèi)混凝土達到埋置深度H2時，導管內(nèi)混凝土柱平衡導管外（或泥漿）壓力所需的高度，m，即；其中Hw為孔內(nèi)水或泥漿的深度，m；Rw為孔內(nèi)泥漿的容重，kN/m3；Rc為混凝土的容重，kN/m3。

現(xiàn)場制作1個2 m3小集料斗，在小集料斗與導管對接段開一直徑為10 mm的排氣孔，使用前要保證內(nèi)表面光滑、濕潤。

2.6 施工過程中的處置方案

結合本項目深厚人工填土施工經(jīng)驗，總結了在類似地域施工樁基需要注意的事項及處置方案。

1）孔口周圍堆積荷載過大，孔口土層受壓超過孔口周圍土層承壓能力而導致坍孔。處置方案：鉆進前對孔口周邊堆載物進行清理，若有足夠施工條件，可對鉆機作業(yè)區(qū)域采用混凝土硬化。

2）鉆進施工前護筒埋置太淺，松散土質(zhì)在鉆進擾動過程中出現(xiàn)坍塌或周圍軟質(zhì)巖受水浸濕泡軟而發(fā)生坍塌。處置方案：由于處于V形河谷地帶，深厚的人工自然填土均有塌孔風險，因此護筒應在可施沉的條件下盡可能施沉到位。若確實受其他原因影響無法繼續(xù)施沉，應在鉆進過程中嚴格控制出護筒后的鉆進速度，隨時做好提鉆回填混凝土的準備。

3）鉆進過程中沒有控制鉆機進尺，使鉆機進尺過快，塌孔時直接埋鉆，鉆頭難以取出。處置方案：嚴格控制護筒外鉆進速度，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)塌孔立即提鉆，待塌陷基本穩(wěn)定后再回灌混凝土進行護壁。且鉆進過程根據(jù)地層實際情況按要求控制轉速，禁止長時間空轉。

4）成孔后待灌注和灌注時間過長。處置方案：成孔檢驗合格后應立即下放鋼筋籠及二次清孔，優(yōu)化混凝土澆筑工藝，防止出現(xiàn)混凝土灌注時間過長的情況發(fā)生。

5）由于鉆機底座動偏或者產(chǎn)生不均勻沉降，鉆桿彎曲，在有傾斜度的軟硬地層交界處，巖面傾斜處鉆進，鉆頭受力不均或土層中遇到較大的孤石等原因造成斜孔。處置方案：鉆進過程中隨時關注鉆頭、鉆盤中心、護筒中心三者是否在同一鉛垂線上；提前熟悉地勘報告，關注地層交接處或孤石位置施工時鉆機狀態(tài)，及時糾偏。

3 樁基檢測結果

通過該工藝方法完成V形河谷樁基實施，最終采用無線超聲波檢測儀YL-PST（FS）對樁身完整性進行檢測，混凝土強度設計等級為C30水下混凝土。經(jīng)檢測所有樁基均為I類樁，各聲測剖面每個測點的聲速、波幅均大于臨界值，波形正常，達到預期目標。

4 結語

利用鋼護筒+C20混凝土護壁工藝，在本項目成功解決40根位于V形河谷松散回填土區(qū)域的樁基塌孔問題。該工藝在周邊項目還得到更深層次地使用，主要差異為混凝土護壁的使用。本項目為塌孔后再使用，主要由現(xiàn)場管理人員的經(jīng)驗判定，若發(fā)現(xiàn)有塌孔風險，立即提起鉆頭回灌混凝土，仍然存在埋鉆風險；而在臨邊工程類似環(huán)境下施工時，則是采取混凝土全護壁工藝，即每鉆進5 m即暫停鉆進，隨即采用C20混凝土回灌，依次類推直至成孔，該方案雖成本較高，但安全性更高。

結合本項目實施結果，雖然采用C20混凝土回灌+鋼護筒護壁結合工藝較傳統(tǒng)工藝方法沒有明顯經(jīng)濟優(yōu)勢，但該方法是在現(xiàn)有技術水平條件下解決V形陡坡處高回填土樁基施工的簡單有效方式。鋼護筒在承臺開挖后大部分可回收，低標號C20混凝土施工速度快，沒有噪聲和震動，對周邊居民區(qū)及學校影響小，節(jié)約工期。