徐輝

【摘 要】文章以新建鄭濟鐵路黃河特大橋公鐵合建段北岸引橋某標段鉆孔樁施工為例，探討在粉質(zhì)砂性土地質(zhì)情況下，確保成孔質(zhì)量、沉渣厚度及加強樁身混凝土質(zhì)量控制的措施。

【關(guān)鍵詞】鉆孔樁；成孔質(zhì)量；粉質(zhì)砂性土；成渣厚度

【中圖分類號】TU712.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）09-0103-03

1 工程背景

新建鄭州至濟南鐵路鄭州至濮陽段，跨鄭州黃河段采用公鐵兩用橋梁通過，即鄭濟高鐵黃河特大橋，上下兩層設(shè)計，下層為四線鐵路，上層為雙向六車道城市快速路。本橋梁主要位于黃河沖積平原區(qū)鄭州段灘地，地質(zhì)以粉質(zhì)砂性土為主。

1.1 地質(zhì)及樁基設(shè)計情況

本標段地質(zhì)，按其成因和時代分類主要有：第四系全新統(tǒng)人工堆積層和第四系上更新統(tǒng)沖積層。第四系全新統(tǒng)沖積層（■）粉土、粉細砂、中砂、粉質(zhì)黏土，第四系上更新統(tǒng)沖積層（■）粉土、粉細砂、中砂、粉質(zhì)黏土。

本橋梁的樁基礎(chǔ)采用摩擦樁設(shè)計，主要樁徑為φ1.50 m，大跨連續(xù)梁、特殊橋梁采用φ1.8 m，φ2 m兩種樁徑，樁長在55～120 m范圍內(nèi)。樁身配筋較足，上部主要采用束筋，下部采用單筋配置。樁身混凝土采用C40水下混凝土。

1.2 項目特點

根據(jù)地勘資料，本橋址的地質(zhì)存在土質(zhì)松軟、壓縮性大、強度低等不良地質(zhì)特制，工程特性差，易產(chǎn)生過大、不均勻的沉降，從而導致樁基礎(chǔ)施工易發(fā)生偏孔、縮頸、?？住A渣等現(xiàn)象，影響成樁質(zhì)量。

2 鉆孔樁施工方案

2.1 方案比選

根據(jù)地勘資料、借助鄭州區(qū)域內(nèi)黃河灘涂地周邊的施工情況調(diào)查，以及設(shè)計推薦方案，本項目樁基礎(chǔ)設(shè)計為摩擦樁、采用鉆樁施工工藝。

2.2 鉆機選型

鉆孔樁施工的主要鉆機設(shè)備有沖擊鉆機、旋挖鉆機、回轉(zhuǎn)鉆機；施工方法主要有沖擊鉆孔、旋挖鉆孔、正/反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔等工藝。結(jié)合本項目特點，通過對設(shè)備的功率、配套、消耗量和工作效率等對比，確定鉆機類型（見表1）。

本項目樁基數(shù)量大、地質(zhì)差，結(jié)合周邊施工工點的施工情況，以及兩類鉆機的護壁效果，本項目選用回轉(zhuǎn)鉆機（反循環(huán)）施工。

3 鉆孔樁質(zhì)量控制措施

為了實現(xiàn)本項目的創(chuàng)優(yōu)目標，結(jié)合選定的樁基施工方案、鉆機選型，制定了下列質(zhì)量控制措施。

3.1 實驗確定鉆孔施工參數(shù)

3.1.1 實驗方案

為了獲取與現(xiàn)場實際地質(zhì)情況相匹配的施工參數(shù)，通過在工程樁旁做試驗樁，主要確定如下指標。

（1）泥漿比重、黏度值、PH值、含砂率、膠體率測量。

（2）成孔后，泥漿對孔壁的自穩(wěn)時間長度。

（3）成孔的垂直度、擴孔率、沉渣。

3.1.2 實驗情況

根據(jù)橋梁位置及地質(zhì)情況，分別選取長樁、厚粉質(zhì)砂性土、高地下水位的3個代表性的墩位做實驗樁，按照既定施工方案進行實驗，其地質(zhì)情況如圖1所示。

3.1.3 實驗結(jié)論

通過對該3根樁基進行工藝實驗，分別用時18 h、20 h、22 h鉆進，最終成孔70.4 m、77 m、68 m；實驗過程中，共測定泥漿指數(shù)9次，具體數(shù)值見表2。

（1）泥漿比重要求1.06～1.15，測定泥漿比重略微超標，考慮土層鉆進對泥漿比重影響，判定泥漿比重指標基本達標。

（2）泥漿黏度要求18～28 s，測定泥漿黏度均偏小，導致泥漿沉淀過快，需增大膨潤土劑量。

（3）泥漿含砂率要求≤4%，測定最大含砂率為8%，但因該數(shù)據(jù)測定時泥漿池內(nèi)沉渣過厚未清理，不能做為參考數(shù)據(jù)；其余測定數(shù)據(jù)均符合要求，判定泥漿含砂率指標達標。

試樁鉆進施工完成后模擬鋼筋籠安裝，靜置時間為35 h，期間進行了孔底沉渣厚度測量及下放自制檢孔器檢孔，隨后又模擬了混凝土灌注，結(jié)果見表3。

通過對結(jié)果的分析，得出本次實驗樁結(jié)論。

（1）孔深70.4 m，成孔36 h后未出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，鉆孔工藝實驗成功。

（2）泥漿指標：①泥漿比重1.1～1.25之間能滿足施工要求。②泥漿黏度偏小，泥漿沉淀過快，后期施工加大泥漿黏度。③泥漿含砂率低于4%，滿足施工要求。

（3）沉渣厚度根據(jù)數(shù)據(jù)分析基本滿足施工要求。

（4）提鉆時卡鉆及探孔器無法下放均為土層地質(zhì)層，該處樁徑未達到1.5 m，不符合要求，后期采取措施保證土層段樁徑滿足要求；砂層段樁徑滿足要求。

（5）混凝土1 h坍落度損失較大，且流動性較差，考慮更換減水劑以保證混凝土工作性能；混凝土2.5 h內(nèi)整體工作性能滿足施工要求。

3.2 其他關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 護筒埋設(shè)

根據(jù)回轉(zhuǎn)鉆機（反循環(huán)）支腿高度，鋼護筒埋深不宜高出地面太多，但護筒周邊必須用黏土分層夯實，防止地面滲水引起孔口坍塌。護筒埋置長度根據(jù)地質(zhì)情況確定，但一般不小于2 m，防止孔口段地質(zhì)因泥漿侵蝕出現(xiàn)?？?。

同時，為減少鉆孔、下放鋼筋籠及灌注混凝土過程中，人員、機具荷載對孔口段地質(zhì)形成擾動，在孔口增加鉆孔操作平臺，對孔口段地質(zhì)形成有效保護（如圖2所示）。

3.2.2 泥漿制備

通過經(jīng)驗取值、實驗確定，泥漿主要采用膨潤土、純堿、羧甲基纖維素（CMC）制備，泥漿比重為1.1～1.25，黏度為18～28 s，鉆進過程中，泥漿的黏度將降低，因此在鉆進過程中，需多次測量泥漿的各項指標，便于及時增加相應的添加劑，調(diào)整逆境的性能指標，滿足施工需要。

3.2.3 縮頸的控制

本項目對每根樁均采用智能超聲成孔質(zhì)量檢測儀對成孔質(zhì)量進行檢測，通過檢測可掌握成孔的垂直度、圓順度、孔壁情況，通過實驗及實施過程中發(fā)現(xiàn)，極易在粉質(zhì)黏土層出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象。通過多次實驗，采用在較差地質(zhì)采取降低鉆進速度的方式，可有效減少縮頸的發(fā)生，同時可適當增大鉆頭直徑來減少縮頸的發(fā)生。

3.2.4 沉渣的控制

由于粉質(zhì)砂性土地質(zhì)的原因，在樁基成孔后、混凝土澆筑前，極易形成較厚的沉渣對樁身混凝土質(zhì)量造成較大的損傷，因此控制沉渣是樁基質(zhì)量控制的重點之一。主要采用氣舉反循環(huán)清孔施工工藝，泥漿池要滿足沉淀整孔泥漿的容量，便于泥漿沉淀，清孔時間要足夠長，確?？變?nèi)泥漿多次循環(huán)，同時加強過程中的監(jiān)管，反復測量，得出清孔時間的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，避免鋼筋籠安放后沉渣超厚。

4 經(jīng)驗與體會

黃河灘涂地以粉質(zhì)砂性土地質(zhì)為主，且該類地質(zhì)形成的時間較多，地層較為松散，因此樁基礎(chǔ)設(shè)計較長，增大了施工難度，本項目通過現(xiàn)場選取不同地質(zhì)情況進行實驗，選擇合適的鉆機、確定施工參數(shù)、優(yōu)化操作工藝，從而有效控制了鉆孔樁的質(zhì)量，以供類似工程的建設(shè)提供參考。

參 考 文 獻

[1]劉吉士，張俊義，陳亞軍.橋梁施工百問[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]向中富.橋梁施工控制技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]居炎飛，聶興信.現(xiàn)代橋梁工程施工技術(shù)通病防止及可靠性評估實用手冊[M].北京：北京電子出版社，2003.

[責任編輯：陳澤琦]