蔣和平

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410007）

印尼雅萬高鐵全長142km，在國際上是第一個政府起主導(dǎo)作用來搭臺、兩個國家的企業(yè)之間展開合作共同建設(shè)及管理的重要高鐵項目，同時也是中國將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定、勘察及設(shè)計、工程施工、裝備制造、物資供應(yīng)、運(yùn)營和管理、人才培訓(xùn)、沿線綜合開發(fā)等進(jìn)行全方面整體推廣的高速鐵路首單項目。該項目樁基施工區(qū)域分布有不同厚度的軟土，以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土和細(xì)砂層為主，部分地區(qū)分布有砂礫夾鵝卵石層，深度達(dá)32m，地層復(fù)雜。該地區(qū)樁基樁徑較大，樁長深，最大樁徑達(dá)2m，最大樁長達(dá)65m，樁深達(dá)70m，成樁難度大。此外，該項目所在地處于亞歐板塊、印度洋板塊以及太平洋板塊交界區(qū)域，地殼運(yùn)動頻繁，地震較多，因此，對灌注樁的抗震要求較高。

1 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

從雅加達(dá)到萬隆，地勢是逐漸升高的，線路經(jīng)過的地貌包括沖積地貌、沖洪積平原地貌、剝蝕殘丘緩坡地貌、丘陵地貌、低山地貌和山間盆地地貌。DK0+000～DK41+700段位于沖積、沖洪積平原及剝蝕殘丘緩坡，地形較為平坦，局部略有起伏，高程約15～35m，相對高差約0～20m，地表多被城鎮(zhèn)和村鎮(zhèn)覆蓋，建筑物密集。

靠近雅加達(dá)一側(cè)的沖積地層（Qa）、萬隆地區(qū)的湖積地層（Ql）以及丘陵山區(qū)的坡地分布有不同厚度的軟土，以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土為主。軟土層具有含水量高、孔隙率大、壓縮性高、透水性差和強(qiáng)度低的特點。

2#特大橋的橋址區(qū)域內(nèi)，勘探孔深的范圍主要揭露地層為表面層覆蓋的第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Qml）雜填土；第四系全新統(tǒng)沖積層（Qa）黏土、粉質(zhì)黏土、粉砂，主要分布于DK11+530.75～DK13+200表層；第四系更新統(tǒng)沖洪積層（Qav）粉質(zhì)黏土、黏土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂、礫砂、細(xì)圓礫土。該段橋址區(qū)域的地下水是第四系孔隙潛水，水位埋深為1～12m，水位隨季節(jié)變化而變化2～3m。地下水的主要來源包括大氣層降雨補(bǔ)給、地表水入滲或蒸發(fā)排泄。

沿線的氣候?qū)儆跓釒в炅謿夂颍攸c是常年炎熱且潮濕，劃分為旱季和雨季。從當(dāng)年11月到第二年的3月是雨季，西北季風(fēng)，多云；從4月到10月是旱季，東南季風(fēng)，晴天。

地表水主要為河流水、水庫及地勢低洼地段的積水。境內(nèi)河流較多，水系發(fā)育，河流多為常年流水河，水位季節(jié)性變化較大。水庫為人工蓄水，常年有水。

地下水為孔隙潛水和基巖裂隙水，主要受降雨入滲、地表水補(bǔ)給，以蒸發(fā)、地表徑流排泄為主。丘陵和山區(qū)水位埋深一般為0～28m，地下水季節(jié)變幅較大；沖積、沖洪積平原區(qū)、剝蝕殘丘緩坡及山間盆地等地下水埋深相對較淺，一般埋深約0.8～10m。

2 鉆孔灌注樁參數(shù)設(shè)計

根據(jù)高速鐵路高架橋的設(shè)計施工經(jīng)驗以及該地區(qū)的實際情況，該地區(qū)的大孔徑鉆孔灌注樁為摩擦樁，因抗震要求高，要求單樁豎向承載力達(dá)10000～14000kN。大孔徑樁基樁徑分別采用1.5m、1.8m和2m，樁長55～65m，鉆孔孔深達(dá)60～70m，通過采用三筋鋼筋籠結(jié)構(gòu)增加抗震性能，樁身采用C40水下混凝土。

3 施工技術(shù)

大孔徑超深灌注樁施工的具體流程如下：整平施工的場地→進(jìn)行樁孔的放樣→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)放置到指定位置→一次鉆孔→用黏性黃土進(jìn)行回填→二次鉆孔→清理磚孔→下放三筋鋼筋籠→下放導(dǎo)管→二次清理磚孔→用混凝土進(jìn)行澆筑→成樁檢測。

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）在施工前做好各類市政管線調(diào)查，施工中做好管線保護(hù)，防止施工破壞管線。

（2）臨時用水根據(jù)規(guī)定要求實施打井，指定臨時用水接駁口，接駁臨時用水至洗車槽、泥漿池等處。施工用電采用100kW柴油發(fā)電機(jī)供電。

（3）進(jìn)場的機(jī)械設(shè)備相關(guān)的報驗：進(jìn)場的機(jī)械設(shè)備要進(jìn)行現(xiàn)場的驗收，驗收項目包括設(shè)備的合格證、設(shè)備檢測及檢驗的報告，此外，對特種工的操作證等也要進(jìn)行查驗，進(jìn)場的機(jī)械設(shè)備需要在安裝使用并驗收以后才能投入使用。

（4）材料進(jìn)場的相關(guān)報驗：根據(jù)材料的進(jìn)場安排,分批次進(jìn)場鋼筋及水泥等建材，進(jìn)場的材料需要現(xiàn)場驗收、取樣,然后送檢報驗，等到檢驗合格以后才能使用。施工的過程中需要根據(jù)設(shè)計和規(guī)范要求，準(zhǔn)備送檢砼試塊、焊接強(qiáng)度試件送檢。

3.2 場地平整

施工之前需要清理工作面的雜物，整平并壓實工作面，必要的情況下可以墊入塊石，然后用20mm的鋼板上鋪。當(dāng)場地處在陡坡時，先要使用挖掘機(jī)來鏟平陡坡，整理出平整的樁基工作臺；當(dāng)樁基處在水泥路面時，先要使用破碎錘來破除樁位所在范圍的舊水泥路面，然后對破碎之后的石渣進(jìn)行清理。

3.3 測量放線

按設(shè)計各個樁位的具體坐標(biāo)，測量組分別使用全站儀和水準(zhǔn)儀對各樁位進(jìn)行逐個定位放線，樁位的標(biāo)志應(yīng)該準(zhǔn)確且牢固，使用“十”字法進(jìn)行樁位控制，并報告工程師，等檢驗結(jié)果合格以后才能埋設(shè)護(hù)筒，埋設(shè)護(hù)筒后復(fù)測樁位，自檢合格后報工程師復(fù)檢。

3.4 鋼護(hù)筒制作及埋設(shè)

護(hù)筒用10mm厚鋼板制作，單個護(hù)筒長3m，如遇到雜填土或淤泥等成孔困難的地層，護(hù)筒可以按實際情況加長，護(hù)筒內(nèi)徑大于設(shè)計樁徑20cm，各種樁徑準(zhǔn)備4套護(hù)筒。埋設(shè)護(hù)筒時，先用旋挖樁機(jī)鉆孔，再用旋挖樁機(jī)將鋼護(hù)筒打入樁孔內(nèi)，護(hù)筒中心軸線對正測定的樁位中心，護(hù)筒固定在正確位置后用黏土分層回填夯實，以保證其垂直度。

3.5 泥漿制備

（1）泥漿的性能需要滿足以下規(guī)定。①泥漿的比重：在開孔時，泥漿的比重應(yīng)該控制為1.2～1.3；在容易形成塌孔的土層中開孔時，泥漿的比重應(yīng)該加大到1.3～1.5左右。②黏度：一般地層黏度為16～22s，松散易塌地層黏度為19～28s。③含砂率：新制泥漿不大于4%。膨潤土泥漿配合比及性能指標(biāo)如表1所示。

表1 膨潤土泥漿配合比及性能指標(biāo)

（2）泥漿池布置在孔樁附近，泥漿池的容積大小可按2倍樁孔容積計算，大孔徑超深灌注樁需要的泥漿較多，在1個泥漿池?zé)o法滿足容量要求的情況下，可以布置多個泥漿池。

3.6 鉆進(jìn)成孔

（1）采用SR360R型旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)，成孔施工時,隨時了解地層情況對旋挖鉆機(jī)的具體影響，嚴(yán)格地根據(jù)此地層條件下擬定的鉆進(jìn)參數(shù)來指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

（2）在施工的過程中應(yīng)觀察孔內(nèi)泥漿面和孔外水位的具體情況，在鉆進(jìn)施工的過程中還要經(jīng)常留意土層的變化情況，每次進(jìn)尺2m或者在土層發(fā)生變化的地方對鉆碴進(jìn)行定時取樣分析，仔細(xì)核查地質(zhì)資料。每個施工點都要備有采集土層地質(zhì)的樣品盒，并且需要在樣品盒內(nèi)部注明各個樣品所在孔樁的具體位置和取樣時間。必須繪制實際的地質(zhì)剖面圖，當(dāng)繪制的地質(zhì)剖面圖和設(shè)計不相符時，要及時報備并請工程師到現(xiàn)場進(jìn)行確認(rèn)，由設(shè)計單位確定是否需要進(jìn)行相應(yīng)的變更設(shè)計。當(dāng)鉆孔達(dá)到預(yù)定的鉆孔深度后，提起鉆桿測量孔深，達(dá)到設(shè)計樁深即可終止鉆進(jìn)。

（3）如果施工過程中遇到松散地層，需要適當(dāng)?shù)卦黾幽酀{的相對密度及黏度，并保持孔內(nèi)的水頭高度，要盡量地減小沖液對孔壁造成的影響，同時還需要調(diào)低轉(zhuǎn)速及鉆壓來達(dá)到施工質(zhì)量的控制要求。

（4）鉆孔的過程中需要按照地質(zhì)的具體情況來控制進(jìn)尺的速度。從硬地層向軟地層鉆進(jìn)時，可以適當(dāng)提高鉆進(jìn)的速度；從軟地層向硬地層鉆進(jìn)時，可以適當(dāng)降低鉆進(jìn)的速度；在容易形成縮徑的地層中，需要適當(dāng)增加掃孔的次數(shù)，預(yù)防縮徑；在硬塑層中，需要采用高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，提高鉆進(jìn)效率；在砂層中，需要采用低轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)，適當(dāng)提高泥漿的比重及黏度。一定要根據(jù)要求來測試進(jìn)口和出口的泥漿指標(biāo)，若發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)的情況，需要及時進(jìn)行調(diào)整。

（5）鉆進(jìn)到中粗砂層后，鉆機(jī)的操作必須輕提和輕放，不能強(qiáng)行加壓。技術(shù)人員需要及時觀察孔內(nèi)發(fā)生的變化，使孔內(nèi)泥漿呈注滿狀態(tài)。若暫停鉆進(jìn)，則需要及時采取相應(yīng)措施，仔細(xì)檢查鉆斗，修理磨壞的外出刃和封閉不嚴(yán)的鉆斗。還要調(diào)整泥漿的質(zhì)量，即要排除含砂量大的現(xiàn)有泥漿，并及時用制備好的新泥漿來補(bǔ)充。

3.7 回填黏性黃土

在復(fù)雜地層中，特別是砂礫夾鵝卵石層，若不采取適當(dāng)?shù)拇胧?，容易造成縮徑、塌孔等現(xiàn)象，因此，在成孔完成后，需往樁孔里回填黏性黃土，并在黃土中摻加燒堿，燒堿的用量是黃土用量的0.5%。一邊回填黃土，一邊用旋挖鉆機(jī)對其進(jìn)行壓實。

3.8 二次鉆孔

黏性黃土全部回填完成后需等待4h以上才能進(jìn)行二次鉆孔，如砂礫夾鵝卵石層較多，可將二次鉆孔開孔時間適當(dāng)延長，鉆孔技術(shù)要求同第一次鉆孔技術(shù)要求一樣。成孔以后，由于砂層厚造成孔內(nèi)的沉淀厚，若有一些孔內(nèi)出現(xiàn)鉆渣超標(biāo)情況，可以使用鉆機(jī)來清理掉孔底的沉渣，進(jìn)而保證沉渣控制達(dá)到要求。

3.9 三筋鋼筋籠制作及吊放

（1）鋼筋按照設(shè)計圖紙進(jìn)行加工，鋼筋籠加工采用全自動化數(shù)控設(shè)備，鋼筋籠水平運(yùn)輸采用平板車運(yùn)輸，運(yùn)到樁位附近后采用履帶吊進(jìn)行吊放。由于大孔徑超深灌注樁鋼筋籠長度長、重量大，因此履帶吊的吊裝性能必須滿足鋼筋籠的重量要求。

（2）該地區(qū)地殼運(yùn)動頻繁、地震活躍，需要增加樁基的抗震能力。大孔徑超深灌注樁鋼筋籠采用三筋結(jié)構(gòu)，三筋鋼筋籠配筋多、重量大，主筋呈三角形狀布置，穩(wěn)定性好，抗震能力強(qiáng)。傳統(tǒng)的鋼筋籠滾焊機(jī)不能對其進(jìn)行加工，需要使用鋼筋籠繞筋機(jī)配合加工，以提高其生產(chǎn)效率和質(zhì)量，如圖1所示。

圖1 地震區(qū)大孔徑鋼筋籠（三筋鋼筋籠）局部示意圖

（3）大孔徑鋼筋籠運(yùn)輸轉(zhuǎn)移過程中需要被保護(hù)。由于大孔徑鋼筋籠直徑大、長度長，在運(yùn)輸轉(zhuǎn)移過程中極容易發(fā)生變形，因此需要在鋼筋籠內(nèi)設(shè)置2根支撐筋。支撐筋的長度與鋼筋籠大小配套，成“十”字形布置，與鋼筋籠加勁箍筋焊接牢固，達(dá)到加強(qiáng)鋼筋籠剛性的目的，減少鋼筋籠在制作、吊裝、運(yùn)輸和下放時的變形。

（4）鋼筋籠保護(hù)層采用圓形混凝土墊塊制作，利用圓鋼通過穿心孔綁扎固定于鋼筋籠上，確保保護(hù)層厚度達(dá)到70mm。

（5）大孔徑鋼筋籠重量大，為確保安全應(yīng)優(yōu)先采用履帶吊進(jìn)行吊裝，鋼筋籠入孔時，采用兩點起吊。第一吊點設(shè)在骨架的下部，第二吊點設(shè)在骨架長度的中點到上三分點之間。吊放鋼筋籠入孔時應(yīng)對準(zhǔn)孔徑，保持垂直，輕放、慢放入孔，入孔后應(yīng)徐徐下放，不宜左右旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁擺動碰撞孔壁。

3.10 下放導(dǎo)管

鋼筋籠下放完畢后，立即下放導(dǎo)管。采用直徑300mm、壁厚6mm的無縫鋼管。導(dǎo)管使用絲扣連接，在導(dǎo)管使用前要做試拼裝試驗和水密性能試驗，確保每根導(dǎo)管的暢通性及其止水密封圈的完好性。安裝導(dǎo)管時，需要逐段吊裝接長，并豎直下放到孔底300～ 500mm位置。

3.11 二次清孔

待導(dǎo)管下放至指定位置后，在砼灌注前進(jìn)行第二次清孔。清孔的方法為通過導(dǎo)管泵入性能指標(biāo)均滿足要求的新泥漿30min以上，使砼灌注前孔底的沉渣厚度滿足要求，進(jìn)而確保砼成樁的質(zhì)量。

清孔以后，泥漿的各項指標(biāo)都要達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計要求，即泥漿的比重≤1.1，黏度為16～20s，含砂比例為4%。該地區(qū)大孔徑灌注樁孔底的沉渣厚度要低于5cm。

3.12 混凝土灌注

（1）在灌注混凝土之前，要先做坍落度測試，測試結(jié)果應(yīng)為水灰比≤0.5，粗骨料的最大料徑≤40mm，且不能大于鋼筋籠主筋最小凈距的1/3。

（2）灌注開始后，要連續(xù)進(jìn)行，不能出現(xiàn)間斷，且再次灌注的時間間隔不能超過3h。灌注時要警惕混凝土可能會從漏斗的頂部溢出或者從漏斗的外部掉進(jìn)孔底。

（3）在混凝土灌注過程中，導(dǎo)管埋深2～6m。導(dǎo)管埋設(shè)過多會影響灌注的速度從而造成堵管；導(dǎo)管埋設(shè)過少則會產(chǎn)生浮漿或者泥漿夾層。在提升導(dǎo)管時要確保導(dǎo)管的軸線豎直、位置居中，且需逐步提升。

（4）大孔徑超深灌注樁需要大量的混凝土，使用混凝土超灌控制裝置，如圖2所示。既能確保混凝土灌注到樁頂標(biāo)高以上，又能防止混凝土過多的超灌浪費。

圖2 灌注樁混凝土超灌控制裝置

3.13 質(zhì)量檢查

當(dāng)被檢測樁基的混凝土齡期大于14d，樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%，且樁身強(qiáng)度不低于15MPa時，即可進(jìn)行樁身質(zhì)量檢測。根據(jù)設(shè)計要求，該地區(qū)大孔徑超深灌注樁利用聲波透射法進(jìn)行檢測。經(jīng)專業(yè)人員檢測，該項目樁基質(zhì)量均滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)論

該項目砂礫夾鵝卵石層深度為8～32m，地層復(fù)雜，若不采取適當(dāng)?shù)拇胧?，容易造成縮徑、塌孔等現(xiàn)象；同時，該地區(qū)位于地震活躍地區(qū)，對樁基抗震要求高；大孔徑鋼筋籠因為體積大、重量大，在運(yùn)輸過程容易發(fā)生變形和損壞。因此，該工程在實踐中進(jìn)行了技術(shù)探索、試驗和經(jīng)驗總結(jié)，用理論聯(lián)系實際，成功地解決了上述難題，并在今后的工程實踐中得以不斷完善。

（1）針對復(fù)雜地層（主要為砂層與鵝卵石層），采用鉆孔鉆穿復(fù)雜地層后回填黏性黃土和燒堿再進(jìn)行二次造孔的方式施工，解決了在砂層與鵝卵石層中大孔徑樁成孔困難的難題。

（2）大孔徑鋼筋籠采用三筋結(jié)構(gòu)，主筋呈三角形狀布置，穩(wěn)定性好，抗震能力強(qiáng)，特別適應(yīng)于地殼運(yùn)動頻繁、地震活躍地區(qū)的灌注樁施工。

（3）針對大孔徑樁基鋼筋籠體積大、重量大的特點，使用內(nèi)支撐十字架解決其容易在運(yùn)輸過程中變形損壞的問題，確保了鋼筋籠的質(zhì)量。

（4）針對大孔徑超深灌注混凝土消耗大的特點，采用灌注樁混凝土超灌高度控制工藝。通過超高裝置的使用，確?；炷凉嘧⒓炔划a(chǎn)生質(zhì)量隱患，又不造成多余的超灌浪費，達(dá)到節(jié)本增效的目的。