王軍瑞

中交集團(tuán)第一航務(wù)工程局，天津 300011

樁基成孔技術(shù)概括起來(lái)，主要包括鉆機(jī)、鉆具、成孔工藝（又稱(chēng)工法）3大要素。國(guó)際上，將旋轉(zhuǎn)鉆成孔法用于橋梁基礎(chǔ)工程，始于1959年委內(nèi)瑞拉的馬拉開(kāi)波海灣橋（譯Maracaibo橋，1961年建成）,采用PS150鉆機(jī)鉆成1.5m直徑，入土深度35m，52.6m深的樁孔，然后用直徑1.35m后張預(yù)應(yīng)力鉆孔埋入樁作為外護(hù)筒，灌注水下混凝土形成實(shí)體樁。我國(guó)鉆孔灌注樁應(yīng)用于橋梁工程的最初試驗(yàn)始于1954年，大規(guī)模應(yīng)用始于本世紀(jì)60年代，因其固有的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)和較強(qiáng)的地層適用性，顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，鉆孔灌注樁在基礎(chǔ)工程中得到了迅速普及和推廣。70年代中期，在河南省鄭州黃河大橋首次利用國(guó)產(chǎn)BDM（后改型BRM）型氣舉反循環(huán)鉆機(jī)，刷新了成孔直徑達(dá)2.0m的樁孔記錄：20世紀(jì)80年代后，橋梁工程向“長(zhǎng)、大跨徑、輕型結(jié)構(gòu)、重載”方向的發(fā)展，對(duì)基礎(chǔ)支撐能力需求的大幅增長(zhǎng)，構(gòu)成了大直徑樁發(fā)展的原動(dòng)力。隨著成孔機(jī)械和成樁工藝及配套設(shè)施的改進(jìn)和提高，90年代前期，湖南省湘潭湘江二大橋在總結(jié)廣東南海九江大橋無(wú)承臺(tái)、變截面大直徑樁實(shí)踐的基礎(chǔ)上，率先在90m橋跨，20.5m寬箱連續(xù)梁橋中，實(shí)現(xiàn)了Φ5.0/Φ3.5m單排無(wú)承臺(tái)變截面大直徑雙樁雙柱結(jié)構(gòu)；90年代末期，江西九江長(zhǎng)江大橋提出了雙壁鋼圍堰內(nèi)加鉆孔灌注樁基新結(jié)構(gòu)，取代了早期的混凝土氣壓沉箱和深水管柱基礎(chǔ)，雙壁鋼圍堰成為目前深水、深基基礎(chǔ)的主要施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)。接著，安徽銅陵長(zhǎng)江大橋、南昌新八一大橋先后按鉆孔和沉挖形式成孔完成了Φ4.6/Φ4.0/Φ2.8、Φ4.0m大直徑樁。

隨著橋梁工程向重載、大型化工程方向的發(fā)展，成孔工藝也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我國(guó)在參照國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，也以回旋成孔鉆機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展為標(biāo)志，逐步形成了以“壓氣反循環(huán)，泥漿護(hù)孔，回旋鉆機(jī)成孔”的常規(guī)回旋鉆成孔施工方法，即鉆削下來(lái)的鉆屑和劣質(zhì)粘土，通過(guò)泥漿的懸浮作用，飄浮在鉆削面上部，必須經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)帶回地面。帶回地面的鉆屑和劣質(zhì)粘土和占主體的泥漿經(jīng)凈化除渣系統(tǒng)處理，并適時(shí)地調(diào)整好回收泥漿參數(shù)后，回灌入原鉆孔中，形成一個(gè)泥漿循環(huán)過(guò)程。此過(guò)程連續(xù)不停地運(yùn)動(dòng)，共同完成反循環(huán)鉆孔樁的成孔過(guò)程。加上一些輔助鉆孔工藝技術(shù)的研制和發(fā)展，國(guó)內(nèi)已經(jīng)完成了向江河湖海的惡劣環(huán)境下，各地層的成孔作業(yè)，且最大成孔直徑已達(dá)4.5m，特殊的達(dá)7m（以“鉆”、“擴(kuò)”為施工手段的大直徑樁成孔）。實(shí)體樁長(zhǎng)達(dá)110余米。

鉆孔樁的過(guò)程關(guān)鍵就是機(jī)鉆成孔過(guò)程。然而，鉆孔樁的應(yīng)用，泥漿的采用和大型機(jī)械的采用，其固有的矛盾也不可避免的得到了放大，這就是“環(huán)境污染”。本文主要談泥漿的污染問(wèn)題。

泥漿是孔壁的護(hù)身符和鉆渣的搬運(yùn)工。泥漿系統(tǒng)周而復(fù)始的循環(huán)和凈化，達(dá)到固壁、攜渣、護(hù)鉆和提高成孔效率的目的。成孔過(guò)程泥漿的采用，在護(hù)孔、保鉆、攜（排）渣方面，作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

但泥漿是一種非自然的產(chǎn)物，又在施工過(guò)程中作為輔助手段而存在。前期的施工過(guò)程，由于成孔設(shè)備的能力有限，泥漿大多采用填埋方式，即自然處理方法進(jìn)行，泥水混合物在外在自然能量作用下，自然干燥失水而得以恢復(fù)土壤的自然特征。

泥漿是一種凝膠狀物質(zhì)，遵循凝膠物質(zhì)的共同特性，因此可用化學(xué)處理劑使泥漿中固相顆粒聚結(jié)沉淀，稱(chēng)化學(xué)處理方法；泥漿中的固相物質(zhì)又是懸浮狀態(tài)存在于凝膠中，因此可以利用其成分密度不同的特點(diǎn)，采用物理處理方法處理。用自然處理方法能處理的泥漿，這是一種應(yīng)用極為有限的泥漿。絕大多數(shù)的泥漿都必須在泥水混合物中加入處理劑，使泥漿本身的性能在適鉆、排、脫渣能力上得到加強(qiáng)，從而更有利于成孔技術(shù)的完善。加上鉆渣和含有水泥成分的泥漿有損害環(huán)境的作用，且一般棄置泥漿PH常在10～12之間，對(duì)動(dòng)植物生存的水環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重威脅。成孔完成后，這些泥漿的隨意排放，會(huì)給人類(lèi)和與之相依存的動(dòng)、植物生存環(huán)境帶來(lái)污染，造成“二次公害”。因此，必須經(jīng)嚴(yán)格的物理-化學(xué)處理后才能排出。

然而，過(guò)去長(zhǎng)期以粗放型管理為基本特點(diǎn)的成孔泥漿管理上，我國(guó)絕大多數(shù)環(huán)境均采用自然處理方法進(jìn)行，設(shè)備處理能力上與實(shí)施能力也存在很大的差距，在大直徑樁日益廣泛應(yīng)用的今天，這種做法已經(jīng)嚴(yán)重違背建設(shè)“綠色生態(tài)”社會(huì)的理念，必須徹底的改變。

國(guó)外對(duì)鉆孔樁泥漿的使用與排放有近乎苛刻的法律，包括對(duì)泥漿循環(huán)凈化的配套處理設(shè)備的功能的限制、處理實(shí)施的強(qiáng)制條件和成分固控分離的物理-化學(xué)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行過(guò)程的監(jiān)督等，都有嚴(yán)格的實(shí)施原則，泥漿的循環(huán)凈化處理設(shè)備成龍配套，已形成了各自的體系，并轉(zhuǎn)化成了承包商的自覺(jué)行動(dòng)，從而取得了良性發(fā)展。

我國(guó)的環(huán)保管理體制是以持續(xù)發(fā)展和循環(huán)綠色經(jīng)濟(jì)為特征的，必須堅(jiān)持“末端治理”，（ 即：現(xiàn)場(chǎng)排放點(diǎn)和控點(diǎn)排放量、排放成份質(zhì)的控制），向預(yù)防“二次污染”（ 處理過(guò)程污染、堆場(chǎng)環(huán)境的污染）和全程監(jiān)控的轉(zhuǎn)化，在資源的高效利用和循環(huán)使用的前提下，按照“減量化、資源化、再利用”的原則進(jìn)行調(diào)控。

到目前為止，對(duì)循環(huán)泥漿和棄置泥漿的管理，我國(guó)仍處于環(huán)保的初級(jí)處理階段。大部分強(qiáng)勢(shì)施工企業(yè)從工藝改進(jìn)上加大環(huán)保投入的后勁不足。至于系統(tǒng)的泥漿循環(huán)凈化專(zhuān)業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)和采用，更是相形見(jiàn)絀了。體制的問(wèn)題，涉及到社會(huì)各層面的行為規(guī)范，相信也不是一本或數(shù)本規(guī)定條文之類(lèi)能解決的問(wèn)題。包括建設(shè)方短期的投入增大，施工企業(yè)設(shè)備等資源投入的增大，甚至環(huán)境監(jiān)管力度和人員執(zhí)法素質(zhì)的提高，都源于此。可以說(shuō)，僅以一句“施工單位惡意排放”來(lái)搪塞社會(huì)自身的職責(zé)是不明智的。

對(duì)現(xiàn)有泥漿后處理資源的利用和二次開(kāi)發(fā)已刻不容緩，加大處理設(shè)備的新科技投入和現(xiàn)有資源和行業(yè)整合的管理已迫在眉睫。國(guó)家及相關(guān)主管部門(mén)在體制方面的措施有待加強(qiáng)，特別是國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)在泥漿物理-化學(xué)處理能力上的嚴(yán)重脫節(jié)和理念上重視不夠充分，必須給與注意。

國(guó)際上，環(huán)保型成樁手段為主要特征的工業(yè)革命，使成樁施工對(duì)環(huán)境的影響大大降低。主要表現(xiàn)在各國(guó)在摒棄一些對(duì)環(huán)境影響大的，即使是非常優(yōu)秀的工藝也得忍痛放棄，轉(zhuǎn)而開(kāi)發(fā)新的替代型環(huán)保工藝，有如下幾種發(fā)展方向：

1）向泥漿最少量的成孔成樁工藝的發(fā)展，這里的特征機(jī)型是，以沖抓斗鉆機(jī)配全套管跟進(jìn)為主要手段。如日本研究代表自身特色的貝諾特鉆機(jī)成孔，就地灌注樁法（Benoto 工法），且有資料表明，已開(kāi)始向全套管回轉(zhuǎn)式護(hù)孔方向的發(fā)展。我國(guó)也在此基礎(chǔ)上引進(jìn)了“捷程”搖管式全套管鉆機(jī)，用于國(guó)內(nèi)厚覆蓋層區(qū)域的橋梁工程樁的施工。

2）向單樁承載力提高，而對(duì)環(huán)境影響小的成孔成樁工藝發(fā)展。這里的工藝特征主要是以擴(kuò)底樁和樁身承力環(huán)境的人工處理為標(biāo)志，從而引起了擴(kuò)底樁和以降低材耗的預(yù)制拼裝大直徑空心樁為手段的基礎(chǔ)形式的飛速發(fā)展。

通過(guò)對(duì)擴(kuò)底樁與同樁身直徑的直樁比較，前者極限荷載和單位樁體積的極限荷載均比后者大1.7～7.0倍、1.4～3.0倍。大直徑鉆（挖）孔擴(kuò)底樁這種等量出土量下，大大提高承載能力的顯著優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛運(yùn)用。

樁身承力環(huán)境的人工改造，主要是圍繞注漿法對(duì)樁端壓力注漿樁、樁側(cè)壓力注漿樁及樁端樁側(cè)聯(lián)合注漿樁而展開(kāi)的。流態(tài)的注漿材料通過(guò)滲透、劈裂、置換、填充、壓密及固結(jié)或多種形式的組合作用，在改善地基圍土（圍巖）承力特性的同時(shí)，對(duì)樁基地層或圍巖、樁底沉淀層及樁端附近的樁周土層物理力學(xué)性能，及樁與巖、土之間的邊界條件的改善，減少成橋后的樁基的沉降量，達(dá)到提高樁的承載力的目的。

目前，注漿技術(shù)已成為飛速發(fā)展的大直徑鉆埋空心樁、沉挖空心樁、預(yù)填骨料壓漿混凝土樁（空心樁）的重要施工手段；也是工程事故處理的有力工具，它必將隨著工藝和設(shè)備以及壓注材料的研究的深入，在橋梁深基礎(chǔ)領(lǐng)域取得更大的作用。

3）泥漿設(shè)備的配套，并成就了一門(mén)專(zhuān)門(mén)的專(zhuān)業(yè)，即泥漿工程。泥漿工程設(shè)備的成龍配套，在固控處理能力上更加科學(xué)化，我國(guó)在設(shè)備的研制和投入上也有了明顯的進(jìn)步。

國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的泥漿循環(huán)和凈化機(jī)械成龍配套，部分機(jī)型的功能已達(dá)到包括成孔過(guò)程的泥漿從除渣凈化到棄置泥漿的物化分離、水土分離，確保形成對(duì)環(huán)境無(wú)不適影響的濕土團(tuán)全過(guò)程處理的程度，且單機(jī)單位時(shí)間內(nèi)處理量大，分離完全，機(jī)械化程度高。

這方面，我國(guó)還是一個(gè)新興行業(yè)。目前，雖然有部分泥漿凈化和處理機(jī)型投入生產(chǎn)應(yīng)用，但整體上缺乏系列化、停留在物理處理層面上的設(shè)備種類(lèi)居多，且整機(jī)單位時(shí)間內(nèi)處理數(shù)量偏小，難于在整體上滿(mǎn)足大型工程大規(guī)模應(yīng)用和目前蓬勃發(fā)展的超大型樁基工程施工的需要。

可喜的是，目前我國(guó)在部分環(huán)境敏感地區(qū)的特大型橋梁工程招投標(biāo)過(guò)程中，引入“環(huán)境監(jiān)理工程師”對(duì)施工過(guò)程全程監(jiān)控的制度，如京張線(xiàn)北京官?gòu)d湖特大橋（2003 年）等，邁開(kāi)了我國(guó)橋梁建設(shè)環(huán)境管理規(guī)范化的第一步，充分體現(xiàn)了我國(guó)在環(huán)保管理上跟國(guó)際的認(rèn)同和觀(guān)念的發(fā)展，顯示了我國(guó)治理環(huán)境的信心和決心，并為今后橋梁施工建設(shè)的環(huán)境管理提供了經(jīng)驗(yàn)。

我們有理由期待，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革的進(jìn)一步深入，建設(shè)工程的各項(xiàng)制度的調(diào)整、完善和社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，這種國(guó)內(nèi)外差距只會(huì)進(jìn)一步縮小和消失的。

[1]交通部一公局.交通部頒《公路施工手冊(cè)》之《橋涵》分 冊(cè)2000年修訂本《大直徑樁基施工》（暫名），1998.

[2]吳同鰲，上官興，莫建軍.大直徑樁柱工程概述.第四屆全 國(guó)大口徑工程井年會(huì)論文集，1997.

[3]李滿(mǎn)程，楊斌，莫建軍（執(zhí)筆），吳同鰲.橋梁大直徑樁 施工難點(diǎn)及對(duì)策.長(zhǎng)沙交通學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，3.