關(guān)鍵詞： 旋挖干作業(yè)成孔 回填堆渣體 邊坡滲水 塌孔

1 引言

1.1 工程特點(diǎn)

天二公司電站廠房區(qū)域臨近南盤江，常年水位高程為440 m 左右，且廠房區(qū)域多為早期回填堆渣體，土質(zhì)松軟，基巖位于河床之下，臨江邊坡坡度較大，地形狹窄，在進(jìn)行建筑物改造、新建過程中施工難度大，特別是在進(jìn)行建筑物樁基基礎(chǔ)處理時(shí)受地形、巖性及水文條件影響大。

1.2 地質(zhì)概況場地內(nèi)地層巖性及分布特征如下。

（1）雜填土層：松散狀態(tài)，主要成分為塊石，含少量黏性土及建筑垃圾填充，均勻性較差。

（2）石灰?guī)r：局部地段夾黏性土較多，黏性土由巖石風(fēng)化溶蝕形成。節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯較破碎，呈碎塊狀。基巖巖石主要成巖礦物為方解石，巖質(zhì)堅(jiān)硬，中風(fēng)化～微風(fēng)化，節(jié)理裂隙一般發(fā)育。

（3）溶洞：部分孔樁前期鉆探發(fā)現(xiàn)溶洞，揭露厚度為1.0～1.6 m，平均厚度為1.3 m。

1.3 水文條件

場地下伏巖石為可溶性碳酸鹽巖，存在溶隙、溶洞等蓄水構(gòu)造。石灰?guī)r為強(qiáng)含水層，富含有巖溶洞穴裂隙水，且垂直巖溶管道發(fā)育。巖石采用金剛石鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，大部分鉆孔出現(xiàn)鉆探施工水沿基巖節(jié)理、裂隙面滲漏現(xiàn)象[1]。

2 影響樁基成型的主要原因

2.1 高斜坡

施工場地為傾斜邊坡，坡比1∶3，高差近10 m，鉆機(jī)等大型機(jī)械在場地內(nèi)作業(yè)受限，因機(jī)械鉆孔時(shí)需要保持機(jī)身呈水平狀態(tài)，否則將影響孔樁完成垂直度，最終引起樁芯位移等問題[2]。

2.2 堆渣體

天二公司廠房右岸尾水區(qū)域?yàn)樵缙诨靥疃言w，土壤密實(shí)度較低，存在大孤石，部分巖石風(fēng)化溶蝕，巖芯破碎。機(jī)械鉆進(jìn)過程中，因土壤強(qiáng)度低在提鉆時(shí)雜填土層產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象；局部鉆進(jìn)至大孤石或溶洞時(shí)，由于孔邊受力不均勻?qū)е滤赚F(xiàn)象；汛期下雨頻繁，旋挖孔成型后在雨水浸泡下土壤軟化同樣導(dǎo)致塌孔現(xiàn)象。

2.3 基巖地下水

由于施工區(qū)域臨近江邊，基巖層位于河床以下，長期地下水在基巖裂隙中存在，鉆進(jìn)至基巖以下部分孔樁的水深超過5 m。這一方面對混凝土孔樁的強(qiáng)度成型帶來不利影響，另一方面在地下水長時(shí)間的浸泡下存在軟化周邊基巖以上土體，導(dǎo)致孔樁內(nèi)徑增大，影響較大時(shí)在底部區(qū)域形成較大的溶洞情況，進(jìn)一步對孔樁的成型造成不利影響[3]。

2.4 邊坡滲水

施工區(qū)域處于亞熱帶季風(fēng)氣候帶，夏季多雨。邊坡沖刷流水部分在表面匯集，在施工時(shí)流入施工場地，會造成土體進(jìn)一步軟化；此區(qū)域處于山體拉線溝出水口，山體徑流經(jīng)排水暗渠在本區(qū)域匯入南盤江，水流流動過程中部分泄漏形成邊坡滲水，且滲流量大，在鉆進(jìn)過程中部分流入孔樁或在局部區(qū)域匯集，最終導(dǎo)致土體軟化、場地泥濘，給孔樁成型和機(jī)械轉(zhuǎn)場造成了困難[4]。

3 針對施工難點(diǎn)的技術(shù)措施

3.1 基于斜坡工作面的處理

旋挖機(jī)重達(dá)100 t 以上，在傾斜面上作業(yè)時(shí)存在傾覆風(fēng)險(xiǎn)，且對孔樁成孔垂直度有影響。首先對旋挖機(jī)進(jìn)場路線進(jìn)行規(guī)劃及開挖，將進(jìn)場通道坡度放緩且呈“S”型路線，降低旋挖機(jī)在行進(jìn)過程中的傾覆風(fēng)險(xiǎn)。由于此工程孔樁分4 排布置，不同軸線的孔樁之間高差近2.5 m，不具備在同一高程作業(yè)面完成全部孔樁施工條件，應(yīng)待旋挖樁進(jìn)入場地最低位置后，在孔樁軸線上平整出匹配孔頂高程同等高度的作業(yè)平臺，根據(jù)軸線由下而上（見圖1）進(jìn)行孔樁鉆孔作業(yè)。

3.2 基于塌孔現(xiàn)象的處理

根據(jù)分析得出結(jié)論塌孔的原因，主要是由于雜填土層密實(shí)度低、部分基巖涌水及邊坡滲水導(dǎo)致。

3.2.1 針對表層密實(shí)度低導(dǎo)致孔口塌陷的處理

針對表層密實(shí)度低導(dǎo)致孔口塌陷，在開挖后在孔口設(shè)置鋼制護(hù)筒，防止表層松土在開挖過程中不斷掉入孔內(nèi)。鋼板制作宜選用厚度為4～8 mm，護(hù)筒內(nèi)徑宜大于鉆頭直徑100 mm，上部已開設(shè)1～2 個(gè)易漿孔，鋼護(hù)筒的直徑誤差應(yīng)小于10 mm，護(hù)筒頂端高出地面不宜小于0.3 m。護(hù)筒下端外側(cè)宜采用黏土填實(shí)。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，應(yīng)確定鋼護(hù)筒的中心位置。護(hù)筒的中心與樁位中心偏差不得大于50 mm，護(hù)筒傾斜度不得大于1％。護(hù)筒就位后，應(yīng)在四周對稱、均勻地回填黏土，并分層夯實(shí)，夯填時(shí)應(yīng)防止護(hù)筒偏斜移位[5]。

3.2.2 針對中底部塌孔的處理

對孔樁成孔過程出現(xiàn)局部在反復(fù)鉆孔后仍布線塌陷情況時(shí)，采用C15 混凝土回填塌陷部位，孔壁塌孔段塌孔下界面與塌孔堆積鉆渣深度較深時(shí)，采用原孔鉆渣回填至下界面以下約50 cm 處，再回填C15 混凝土至上界面以上約50 cm，混凝土坍落度控制在140～160 mm，減小其流動性，避免地基擴(kuò)散，同時(shí)增大混凝土粗骨料粒徑，確?；炷撂畛涿軐?shí)形成封閉環(huán)，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到初凝時(shí)間，并具有穩(wěn)定孔壁的能力，再進(jìn)行二次成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高。成孔過程中少部分孔樁多次出現(xiàn)局部塌陷，采取反復(fù)灌注混凝土及二次成孔，并做好相應(yīng)記錄（見圖2）。成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，立即吊放鋼筋籠，灌注孔樁樁身混凝土，直至灌注至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高[6]。

3.3 針對邊坡滲水導(dǎo)致土壤軟化造成塌孔的處理

首先排查出作業(yè)區(qū)域的滲漏點(diǎn)，對水量大小進(jìn)行評估，水量小情形可采取局部匯集后通過排水管進(jìn)行引排，防止在作業(yè)區(qū)域出現(xiàn)匯集進(jìn)一步軟化土體；水量大情形可設(shè)置永久性地形混凝土管排水設(shè)施，現(xiàn)場相鄰孔樁之間最小間距為6.7 m，在孔樁間且在樁承臺設(shè)計(jì)底部標(biāo)高以下設(shè)置混凝土管，長度跨越整體孔樁范圍。在滲水前入水口設(shè)置混凝土井銜接暗埋混凝土排水管，引排所有滲水至跌水井后通過混凝土管流出作業(yè)區(qū)域（見圖3）。

4 樁基旋挖方式的選擇

4.1 泥漿護(hù)壁鉆孔

（1）泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁是通過樁機(jī)在泥漿護(hù)壁條件下慢速鉆進(jìn)，將鉆渣利用泥漿帶出，并保護(hù)孔壁不致坍塌，成孔后再使用水下混凝土澆筑的方法將泥漿置換出來而成的樁。

（2）設(shè)備簡單，適用范圍廣，任何地下水位條件的土層都適用。操作方便，不受場地限制，無噪聲和振動影響。泥漿造成現(xiàn)場環(huán)境污染，成孔速度不夠快，工作效率不高。

4.2 旋挖干作業(yè)成孔

（1）旋挖成孔是在一個(gè)可閉合開啟的鉆斗的底部及側(cè)邊，鑲焊切削刀具，在伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)切削挖掘土層，同時(shí)切削挖掘下來的土渣會進(jìn)入鉆斗內(nèi)，鉆斗裝滿后提出孔外卸土，如此循環(huán)形成樁孔[7]。

（2）工藝簡單、施工成本低。在特定地質(zhì)情況下，由于泥巖遇水軟化，泥漿潤滑，形成打滑、塞齒及糊底現(xiàn)象。而干成孔可消除上述現(xiàn)象，提升剪切破碎效率，無須擔(dān)心塌孔問題。

4.3 旋挖作業(yè)方式確定

經(jīng)前文分析可知，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境對于塌孔的影響較為顯著，且早期回填堆渣體密實(shí)度較低，土夾石嚴(yán)重，鉆孔鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中擾動孔壁周圍土壤，構(gòu)成塌孔或泥漿比重不足，導(dǎo)致泥漿護(hù)壁很難起到可靠的護(hù)壁作用，且塌孔嚴(yán)重情形下在進(jìn)行混凝土灌注時(shí)導(dǎo)出泥漿難度大，在透水性強(qiáng)或有地下水流動的土層易產(chǎn)生鉆孔漏漿，進(jìn)而向孔壁滲透。而干作業(yè)成孔方式可以避免因泥漿護(hù)壁濕作業(yè)環(huán)境帶來的土體遇水軟化及打滑現(xiàn)象，可以減少在鉆孔期間塌孔情況，其次綜合對施工成本及工期的考慮，優(yōu)選旋挖干作業(yè)成孔作為此工況下的鉆孔方式[8-9]。

5 施工效果及結(jié)論

天生橋二級水力發(fā)電有限公司分別在2020 年、2022 年于天二電站廠房區(qū)域進(jìn)行兩次樁基成孔，結(jié)合廠區(qū)地形地貌、水文條件及施工工藝的總體分析，從技術(shù)措施的針對性角度選用旋挖干作業(yè)成孔方式，順利地完成145 根灌注樁的鉆孔及灌注，其間很好地解決了邊坡滲水軟化土體、土壤密實(shí)度低及部分溶洞導(dǎo)致塌孔帶來的問題，達(dá)到了項(xiàng)目實(shí)施效果，在相同工況的樁基實(shí)施中具有較強(qiáng)的實(shí)用推廣價(jià)值。