摘要：本文結(jié)合昆明至玉溪鐵路擴(kuò)能改造工程西河二水庫特大橋鉆孔樁施工的具體情況,介紹水庫區(qū)松軟土層鉆孔樁施工塌孔、護(hù)筒下沉、擴(kuò)孔等問題所采取的處理方案，為以后類似土層的鉆孔施工提供參考。

　　關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁,松軟土層,塌孔,長鋼護(hù)筒跟進(jìn)

　　1、概述

　　西河二水庫特大橋位于玉溪市郊，跨越西河二水庫，地勢復(fù)雜，溝壑眾多，地表植被發(fā)育旺盛。基礎(chǔ)采用Φ1.5m鉆孔樁。其中6-25號墩位于庫區(qū)，每墩設(shè)12根樁基礎(chǔ)，均為摩擦樁。為配合鐵路施工，庫區(qū)蓄水已排出。庫區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)主要為沖洪積或河湖交匯沉積軟土及松軟土，軟土主要為軟塑-流塑狀的淤泥質(zhì)土、泥炭質(zhì)土、泥炭等，分布不均勻，厚度變化較大，一般厚2～15m不等，局部埋深大于40m。由于軟土、松軟土物理力學(xué)指標(biāo)低，壓縮性高，工程性能極差，對灌注樁施工最為不利,施工過程中經(jīng)常在軟土層出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象,故本文研究的是在軟土及松軟土中的施工情況。

　　2、成樁施工工藝

　　灌注樁施工選用220型旋挖鉆機(jī),采用泥漿護(hù)壁法鉆進(jìn)。鉆桿為摩擦加壓式鉆桿，鉆斗選用土層雙底鉆斗。泥漿選用高塑性粘土為主料,并加入膨潤土、純緘、羧甲基纖維素(CMC)等外加劑混合而成。根據(jù)軟土、松軟土的不良特性,泥漿相對密度、粘度均采用較大值進(jìn)行配比。制備的泥漿性能見下表。

　　2.1 　施工準(zhǔn)備

　　由于庫區(qū)長期蓄水，地表土含水量高，且極為松軟，鉆機(jī)無法直接進(jìn)場施工。采取在橋墩承臺位置填筑50-100cm厚砂礫石土，平整后作為鉆機(jī)施工場地。場地平整完成后精確測放出樁位。

　　2.2 　埋設(shè)護(hù)筒

　　采用旋挖鉆機(jī)挖除表層2m 回填土、軟土,埋設(shè)2m 長鋼護(hù)筒,埋設(shè)時(shí)要嚴(yán)格控制護(hù)筒垂直度。

　　2.3 　鉆進(jìn)

　　當(dāng)鉆機(jī)就位準(zhǔn)確，泥漿制備合格后即開始鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)每回次進(jìn)尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn),提斗要慢，特別是在孔口5～8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度,如有偏差及時(shí)進(jìn)行糾正，而且必須保證每挖一斗的同時(shí)及時(shí)向孔內(nèi)注漿，使孔內(nèi)水頭保持一定高度，以增加壓力，保證護(hù)壁的質(zhì)量。同時(shí)，做好整個(gè)過程中的鉆進(jìn)記錄，隨時(shí)根據(jù)不同地質(zhì)情況調(diào)整泥漿指標(biāo)和旋挖速度。

　　2.4 　清孔

　　成孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，及時(shí)進(jìn)行泥漿置換。并對孔深、孔徑、孔壁垂直度、沉淀厚度等進(jìn)行檢查，檢測前準(zhǔn)備好檢測工具，測繩、檢孔器等。

　　2.5 　下鋼筋籠

　　孔內(nèi)泥漿達(dá)標(biāo)后即進(jìn)行起吊下放鋼筋籠入孔,鋼筋籠下放過程中應(yīng)防止籠體碰觸孔壁引起塌孔, 當(dāng)鋼筋籠到達(dá)設(shè)計(jì)位置時(shí)，焊吊筋固定

　　2.6 　二次清孔、灌注水下混凝土

　　二次清孔所用泥漿重新配制,相對密度控制在1. 05g/ cm3 ,粘度20 s 左右。混凝土采用水下灌注方式。灌注前對導(dǎo)管做水壓試驗(yàn),確保接頭密封良好。在灌注過程中保持導(dǎo)管在混凝土面以下2m 左右。

　　3、塌孔、擴(kuò)孔及原因分析

　　鉆進(jìn)過程中,保持泥漿面不得低于護(hù)筒頂50cm。混凝土灌注記錄顯示，本橋鉆孔樁混凝土灌注普遍超方30%以上。且約有10%的樁鉆至4.5m～11m 深的軟土、松軟土中發(fā)生了塌孔甚至埋鉆事故,造成無法繼續(xù)鉆進(jìn)，施工多次被迫中止。

　　原因分析：由于軟土層含水量高, 土體呈高流動(dòng)狀態(tài)，極不穩(wěn)定，對外力反應(yīng)靈敏,在微弱外力作用下會發(fā)生移動(dòng),喪失穩(wěn)定。鉆孔過程中破壞了孔壁四周的應(yīng)力平衡,周圍土體臨空面應(yīng)力瞬間釋放完畢,土顆粒必然在合力作用下向孔內(nèi)蠕動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)大范圍的土體流動(dòng),產(chǎn)生坍塌。同時(shí),鉆機(jī)荷載及鉆進(jìn)產(chǎn)生的振動(dòng)擾動(dòng)了土體,孔壁側(cè)壓力增大,也是導(dǎo)致塌孔的因素之一。

　　4、處理對策

　　4.1 　控制鉆機(jī)工作的平穩(wěn)度減少對土體的擾動(dòng)

　　在鉆機(jī)下加墊2cm厚鋼板兩塊，尺寸為2×3m，有效分散鉆機(jī)荷載。鉆孔過程中，盡量保證土渣充滿整個(gè)鉆斗，一是減少泥漿的無形損失，二是提高清除土渣的效率。控制鉆斗在孔內(nèi)的升降速度，不得隨意加快或減慢鉆斗的升降速度，防止因泥漿液對孔壁的沖刷及負(fù)壓而導(dǎo)致孔壁坍塌。

　　4.2 　調(diào)整泥漿指標(biāo)

　　施工初期，結(jié)合鉆孔樁實(shí)際施工情況，采取了改用膨潤土泥漿并適當(dāng)增大泥漿比重的方法進(jìn)行處理，充分利用膨潤土泥皮形成速度快,并有強(qiáng)烈的自我修復(fù)特性和高膨脹性, 膨潤土泥皮具有連續(xù)性、穩(wěn)定性和抗破壞性,從而可以給泥漿與土體之間提供了良好的受力介質(zhì),但從實(shí)際效果來看，并未達(dá)到預(yù)期結(jié)果，鉆孔樁擴(kuò)孔、塌孔依然嚴(yán)重。

　　4.3 　采用長鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工

　　經(jīng)認(rèn)真分析研究，決定采用長鋼護(hù)筒跟進(jìn)法進(jìn)行施工，以有效減小塌孔、擴(kuò)孔對鉆孔樁成樁質(zhì)量造成的不利影響。

　　4.3.1 鋼護(hù)筒制作

　　1)鋼板材質(zhì)采用HPB235鋼。鋼板厚度為12mm。鋼護(hù)筒分節(jié)在工地進(jìn)行連接。

　　2)鋼護(hù)筒制作要求：焊縫連續(xù)、飽滿、不漏水、能滿足受力及施工要求，鋼護(hù)筒兩個(gè)方向的直徑誤差不大于5mm，鋼護(hù)筒節(jié)段間錯(cuò)臺不大于3mm，鋼護(hù)筒對接應(yīng)順直，不垂直度不大于1‰，鋼護(hù)筒端面平整，鋼護(hù)筒分節(jié)制造完畢并驗(yàn)收合格后，要在護(hù)筒兩端設(shè)十字撐桿，防止護(hù)筒變形。

　　4.3.2 鋼護(hù)筒施工

　　鋼護(hù)筒的埋設(shè)采用直接插打。

　　4.3.2.1鋼護(hù)筒導(dǎo)向架制作

　　鋼護(hù)筒導(dǎo)向架用工鋼拼裝。導(dǎo)向架拼裝高度為4.5米。底部寬度為2×2m，下設(shè)16型槽鋼井字架增強(qiáng)導(dǎo)向架的穩(wěn)定性。

　　4.3.2.2鋼護(hù)筒下沉施工

　　①為了在插打過程中保護(hù)瀝青涂層，在鋼護(hù)筒底節(jié)外側(cè)加焊1.4cm厚，50 cm寬的鋼帶作為刃腳(如下圖)。

　　②鋼護(hù)筒導(dǎo)向架制作完成，試拼檢查合格。

　　③各種鋼護(hù)筒下沉機(jī)械到位，并進(jìn)行調(diào)試。

　　④施做好瀝青涂層的鋼護(hù)筒運(yùn)至下沉現(xiàn)場。

　　⑤鋼護(hù)筒下沉前筒壁的瀝青涂層經(jīng)檢驗(yàn)合格。

　　4.3.2.3鋼護(hù)筒插打

　　①利用孔口的測放的十字樁拼裝鋼護(hù)筒導(dǎo)向架。

　　②導(dǎo)向架拼裝合格后進(jìn)行固定(用纜風(fēng)或型鋼地錨)。

　　③在導(dǎo)向架及鋼護(hù)筒周圍做好垂度的觀測裝置，記錄初始數(shù)據(jù)。

　　④用振動(dòng)錘夾著鋼護(hù)筒(鋼護(hù)筒直徑位置)，用吊車吊起振動(dòng)錘與鋼護(hù)筒下放至導(dǎo)向架。

　　⑤開動(dòng)振動(dòng)錘進(jìn)行鋼護(hù)筒下沉，每下沉50cm后停止振動(dòng)下沉，對鋼護(hù)筒進(jìn)行垂直度量測，發(fā)現(xiàn)鋼護(hù)筒有傾斜及時(shí)對鋼護(hù)筒進(jìn)行糾偏。

　　⑥糾偏時(shí)采用移動(dòng)振動(dòng)錘偏壓下沉的方法進(jìn)行。

　　⑦鋼護(hù)筒對接時(shí)應(yīng)分層進(jìn)行焊接，在每層焊接結(jié)束后應(yīng)敲掉焊渣，目測合格后再進(jìn)行下一層焊接。鋼護(hù)筒焊接時(shí)要保持鋼護(hù)筒的整體直度。

　　⑧在鋼護(hù)筒下沉至設(shè)計(jì)高程后停止振動(dòng)，撤掉機(jī)械及設(shè)備鋼護(hù)筒下沉結(jié)束。

　　4.3.2 灌注完成后鋼護(hù)筒拔出

　　灌注完成后，在混凝土初凝前拔出長鋼護(hù)筒。采用吊車吊起振動(dòng)錘夾著鋼護(hù)筒拔出，操作時(shí)要注意：振動(dòng)錘檔位選擇應(yīng)為低振動(dòng)檔位，拔出過程中對鋼護(hù)筒垂直度進(jìn)行不間斷量測，發(fā)現(xiàn)鋼護(hù)筒有傾斜及時(shí)進(jìn)行糾偏。

　　5、　結(jié)束語

　　通過西河二水庫特大橋庫區(qū)松軟土層鉆孔樁的施工，我們積累了類似工程地質(zhì)鉆孔樁的施工經(jīng)驗(yàn)。長鋼護(hù)筒跟進(jìn)法可有效降低水庫庫區(qū)松軟土層鉆孔樁施工塌孔及擴(kuò)孔造成的砼超方，采用本法與一般鉆孔樁的施工方法相比，由于塌孔情況大幅減少，由塌孔造成的工期延誤大幅減少，后期處理問題樁也相應(yīng)大幅減少，節(jié)約了大量人力、機(jī)械費(fèi)用等成本，形成了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1 鐵路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程 TB10218-2008 鐵建設(shè)〔2008〕85號

　　2 鐵路橋梁鉆孔樁施工技術(shù)指南TZ322-2010 經(jīng)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)〔2010〕42號

　　3 基礎(chǔ)工程施工手冊 中國計(jì)劃出版社 2002 年