劉信芳

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津 300350)

1 概 述

旋挖鉆孔灌注樁以其方便換位、成孔快、施工質量好、噪聲低等優(yōu)點，近年來得到了廣泛的應用[1]。結合南寧市紅光路喀斯特地區(qū)的基礎工程實踐，根據不良地質不同工況，分別采取反轉復壓、素混凝土擠壓成孔、分段成型、鋼護筒護壁阻斷混凝土、定位回填水泥固化、“水泥漿—水玻璃”雙液注漿[2]等方法有的放矢進行施工；針對鉆孔口高度、深度、直徑、垂直度容易產生誤差，樁底沉淀物過厚或灌漿前孔內含砂量過大，影響工程質量等弊端，采取有效舉措，確保樁基優(yōu)質成孔。

2 工程概況

2.1 項目簡介

廣西南寧市紅光路是重要城市配套基礎設施，道路紅線設計寬60m，設計的行車速度是60km/h。項目南起長堽路，東至榮茉大道延長線交叉口。樁號范圍為K0+000～K4+580.000，工程全長4580.000m。本工程橋梁鉆孔樁基礎64根，樁徑分別為1.5m、1.2m，采用旋挖鉆機施工，樁基礎采用C30混凝土。

2.2 工程地質

項目所在地橫跨南寧市青秀區(qū)和永寧區(qū)，屬丘陵地貌。場地復雜地形起伏較大。該項目鉆孔地面標高79.82～114.19m，最大高差達34.37m?？碧缴疃确秶鷥扔械谒南?q)素填土、黏土、粉土、粉砂，屬于喀斯特地質，有溶洞、孤石等。

3 技術措施比選

在喀斯特地區(qū)，旋轉挖掘機因為遭遇大小溶洞、傾斜巖石等不同地質的緣故，成孔困難。為了順利成孔，分別采用反轉復壓、素混凝土擠壓成孔、分段成型、鋼護筒護壁阻斷混凝土、定位回填水泥固化、“水泥漿—水玻璃”雙液注漿等方法，并進行了比選。

3.1 處理無填充體小溶洞

a.技術措施。當遭遇無填充體小溶洞時，通過旋挖鉆機先半回填，然后進行二次成孔。

b.施工步驟。首先通過旋挖鉆機鉆進進行無填充成孔，然后將水泥、黏土和碎石按照 75t∶3m3∶1m3比例拌和成混合土，通過旋挖機加壓法壓入洞內進行半回填(不填滿)，然后通過擠壓混合土成壁。土石方回填2～4天后，用旋挖鉆機進行二次成孔灌漿。成孔回填過程見圖1。

圖1 無充填溶洞回填混合土過程

c.實施效果?？妆诓惶€(wěn)定，需要借助鋼護筒護壁成孔后進行混凝土灌注。

3.2 處理充填軟塑性黏土溶洞

a.技術措施。對充填軟塑性黏土溶洞，如果采用片石黏土回填法旋挖鉆機無法成孔時，改為素混凝土成孔、分段成型。

b.施工步驟。先將旋挖鉆鉆進，然后把旋挖鉆緩緩提起約1.5m，然后采用圓筒鉆將C20混凝土倒灌擠入溶洞。圓筒鉆里混凝土面高出溶洞頂部(或成型混凝土護壁)大約3m。48h以后，混凝土強度提高到70%左右，然后繼續(xù)二次鉆孔。此時，入洞的混凝土形成護壁，能避免軟塑性土流出，進行二次灌注。循環(huán)進行以上步驟，最終完成鉆孔[2]。施工過程見圖2。

圖2 溶洞充填混凝土過程

c.實施效果。最初，對溶洞頂底高差小于2m的中小溶洞，填充低等級素混凝土，有一定效果，但混凝土使用量偏多。一根樁基平均用量為14.9m3左右。而且對于頂底高差大于2m的大型溶洞，效果不明顯。

3.3 處理大溶洞

技術措施1：采用鋼護筒護壁。

a.施工步驟。由于溶洞體積大，進行混合土回填后，無法形成孔壁或樁基成型不好時，可以采用厚度為11mm的鋼板制作鋼護筒護壁，從而避免混凝土漏到溶洞，確保護壁效果。在鋼筋籠上焊接時，上下段都長0.5m，護筒底部預留0.1m斜平臺，確保護筒能便捷進入到樁孔[1]。

b.實施效果。鋼護筒防止塌孔，保證了樁基質量，確保了施工安全和護壁效果，但是該方法工序煩瑣、施工效率低、額外消耗鋼材，提高了施工成本，沒有廣泛使用。

技術措施2：通過定位回填水泥固化。

a.施工步驟。依據實際勘察情況，按照溶洞實際高度自下而上進行水泥土固化。溶洞底板破碎后，依據黏土的含水量把相應水泥袋裝進洞里，然后用鉆頭將水泥壓入洞底，每次處理深度大約1m。接著通過短螺旋鉆頭把水泥進行均勻攪拌后進行反轉擠壓。重復上述步驟數次，直至攪拌到溶洞頂板上方約0.5m。48h再次凝固后，進行樁基施工。

b.實施效果。成功地進行了樁基處理。針對非充填、軟塑性土充填和半充填溶洞也能采用此方法。

3.4 處理地下水位較高溶洞

a.技術措施。根據溶洞的實際情況，采用“水泥漿—水玻璃(硅酸鈉)”雙液注漿工藝，具有速凝功能的水玻璃(硅酸鈉)能大大提高溶洞充填材料黏結性能，防止旋挖機鉆進溶洞時孔壁坍塌，成孔率大大提高(見圖3)。

圖3 溶洞處理原理

b.施工步驟。根據超前鉆資料，按技術要求和圖紙進行施工，對擬加固喀斯特洞進行孔位布置，并在實驗室設計好注漿參數。灌漿孔采用鉆機鉆孔，鉆孔按90°鉆機角度，采用傾斜尺、水準尺進行調整。鉆機安裝確保牢固，定位準確。鉆好孔后，將直徑63.5mm塑料單向閥管放入鉆孔中，然后注入事先配置好的水泥漿和具有速凝功能的水玻璃(硅酸鈉)混合漿。成孔后，馬上對孔口和周邊地面裂縫進行密封，防止?jié){液涌出。灌漿孔按一根樁一個孔進行設置。要求調制的漿液抗?jié)B性和耐久性應符合技術設計要求，要求在一定時間內形成的固體具備一定強度要求[3]。

c.材料要求。水泥砂漿：為確保漿料的均勻性和穩(wěn)定性，添加5%左右的膨潤土，避免固體顆粒產生沉淀。水與水泥的比率為1∶0.8。水玻璃(硅酸鈉)：集中采購，要求符合規(guī)范要求，波美度在35°～40°Bè之間。硅酸鈉(硅酸鈉)按水泥用量的5%進行混合后的混合料黏度不小于35s[4]。

d.最終效果?！八酀{—硅酸鈉”雙液注漿技術在處理喀斯特地貌特別是地下水位較高的溶洞中是非常有效的。很大程度降低了素混凝土用量，提高了施工速度和施工效率，使施工成本大大降低。

4 施工過程中的常見質量問題

4.1 孔口高程和鉆孔深度誤差控制措施

a.孔口高程出現誤差控制措施。誤差出現原因可能是由于測量人員素質不高、業(yè)務不精導致測量數據不準，也可能是因為在進行場地平整回填渣土抬升了地面，從而影響高程測量誤差。

技術措施：應對措施是認真核對原水準點和各孔口的絕對高程，開孔前對各樁孔標高進行詳細復測[5]。

b.孔深誤差控制措施。在一些工程中，因為鉆探深度的誤差，工程地質勘探是在場地回填平整前進行的，地面高程較低，造成孔深誤差。

技術措施：測量時，高程轉換務必方法相同，建議統(tǒng)一采取量鉆桿法進行孔深量測，鉆孔底部最終界面宜選取鉆頭長度的2/3。不適合用測量繩對孔深進行測量。鉆孔的終孔標準以樁端進入持力層的深度為宜。鉆孔到達樁端持力層后，應及時取樣進行鑒定。

c.孔徑誤差控制措施。因為工作人員的馬虎大意選用鉆頭規(guī)格不匹配，或因為鉆頭使用過頻，過度磨損導致直徑偏小。

技術措施：施工前，由雙方技術人員核對鉆頭規(guī)格，符合要求后再施工。

d.鉆孔垂直度出現誤差控制措施。導致鉆孔垂直度不符合要求，主要原因是施工現場不夠平整，而且沒有進行壓實，鉆機運到現場組裝后，導致機械不平穩(wěn)，另外鉆孔時，也可能出現不均勻沉降現象；有些鉆桿不夠筆直，鉆桿接頭存在不小的間隙空間；當旋挖鉆機遭遇嚴重傾斜巖面或者軟硬不均的土質時，會導致翼板和鉆頭受力不太平衡，導致磨損情況不均勻。

技術措施：在旋挖鉆機進場前，應該對工程所在地，通過推土機、夯實機仔細地進行場地平整和夯實。安裝旋挖鉆機的時候，必須認真仔細檢查鉆桿的鉆削平整度、鉆頭完整性以及垂直度，如出現異常，及時調整，更換部件。施工時，必須及時、定期對鉆桿垂直度進行檢查，如有異常情況，要及時調整糾偏。要對旋挖轉機的鉆頭、鉆桿、接頭等所有零部件定期進行檢查維修，如果發(fā)現異常馬上維修或替換。在嚴重傾斜巖面和軟硬土不均界面鉆孔施工時，必須降低旋轉速度，并加固鉆機。出現偏孔時，馬上回填，平整后再施工。如果地層復雜，應通過扶整器保證鉆桿垂直度[6]。

4.2 孔底沉渣過厚或泥漿含砂量過大控制措施

如果清孔泥漿質量差、清洗不符合設計要求，或者測量方法不當，都會產生這些現象。如果清孔初期孔口泥漿含砂量過低，粗砂無法回收，或后期孔內泥漿密度降低，孔底沉渣厚度增加較多，這表明，清孔初期泥漿的黏度和稠度較小，孔內的砂粒懸浮在泥漿中，并不能真正實現清孔要求。

技術措施：要對孔底沉渣厚度進行精準測量，必須精準測量樁的最終孔深?？梢越柚鷾y量旋挖機鉆桿的長度測量旋挖灌注樁孔深。通常孔深計算方法為孔內鉆桿全部長度+2/3鉆頭全部長度。如果地層富含粗砂、礫砂或卵石等粒徑較大砂石顆粒，可以采取泵吸反循環(huán)方法進行清孔。當然也可以采用正循環(huán)清孔，但泥漿必須是高黏度的，清孔的時候，增加泵送功率，增加泥漿流量，這樣才能把粒徑較大的砂石顆粒從孔里順利排出?？椎壮猎穸确弦?guī)范后，把旋挖機鉆孔中的泥漿密度控制在1.1～1.2g/cm3范圍內。

4.3 偏孔控制措施

在喀斯特地區(qū)，孤石、石筍很常見，特別是當其位于孔的側面時，易導致偏孔。如果不注意，會破壞鉆桿和鉆頭。

技術措施：如果孤石、石筍較硬、直徑較大，可對該區(qū)域澆筑混凝土硬化來平衡探頭區(qū)域的硬度，澆筑高度應高出傾斜巖石高度20cm。當強度達到70%(C20)時，進行鉆孔。在旋挖鉆機施工中，應注意壓力、扭矩等參數的匹配。可采用“減壓鉆進”的方法規(guī)避因壓力過大產生側滑；如果巖石堅硬，應使用筒式鉆機。當樁位遇到孤石時，采用單筒鉆、雙筒等鉆具。

4.4 擴徑及縮徑控制措施

當沖擊頻率過快時，原淤泥層會受到擠壓，當孔內壓力較小時，淤泥層會向孔壁膨脹或坍塌。如果澆筑速度過快，提升速度過快，孔壁上的泥漿層在護壁泥漿的作用下會形成一個穩(wěn)定的整體。在澆筑過程中，因為混凝土的壓力，它會向周圍膨脹，如果提升速度過快，就會形成縮徑。

技術措施：降低沖擊頻率，放慢澆筑速度和提升速度。

5 結 論

喀斯特地區(qū)樁基施工有其獨特的難點。本文結合工程實際，對旋挖樁施工進行了簡單介紹，對質量通病進行了分析，按照“先易后難”的原則安排施工順序，靈活運用“填、擠、堵”措施，對反轉復壓、素混凝土擠壓成孔、分段成型、鋼護筒護壁阻斷混凝土、定位回填水泥固化、“水泥漿—水玻璃”雙液注漿等方法進行了比選，并提出了解決方案。實踐證明：針對非充填、軟塑性土充填和半充填溶洞，按照溶洞實際高度自下而上展開水泥土固化是非常有效的，處理地下水位較高的溶洞采用“水泥漿—硅酸鈉”雙液注漿技術是可行的，檢測結果表明，一級樁達到99%，工效明顯。