摘 要：本文以西北地區(qū)某鐵路專用線大橋?yàn)槔�，通過(guò)對(duì)該橋橋址處黃土地區(qū)深樁基施工技術(shù)進(jìn)行研究，以機(jī)械鉆進(jìn)黃土裂隙地層、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖夾泥巖層、流砂層等不良地質(zhì)積累施工數(shù)據(jù)和參數(shù)，總結(jié)黃土地區(qū)樁基施工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)參數(shù)，大大提高了同類樁基的施工效率。

　　關(guān)鍵詞：評(píng)職范文,深樁基施工,流砂層

　　1 工程概況

　　1.1 XX大橋整體工程概況

　　XX大橋是西北某鐵路專用線中特殊結(jié)構(gòu)的鐵路橋梁，其孔跨的形式為(60+104+60)m連續(xù)梁+3-32簡(jiǎn)支梁，橋梁全長(zhǎng)340.63米。本橋跨躍V型深溝部分采用(60+104+60)m連續(xù)梁跨越，連續(xù)梁的單孔跨度為全線最大(104m)，本橋樁基共計(jì)67根，其中連續(xù)梁部分的樁基直徑為φ150cm，普通簡(jiǎn)支梁部分樁基直徑為φ125cm，樁基最深長(zhǎng)達(dá)80米。

　　1.2工程地質(zhì)特征及條件

　　1.2.1地形地貌

　　橋址區(qū)域位于黃土梁峁區(qū)，地形起伏較大，地面高程介于1587-1676米之間，前臺(tái)橋址為一深切“V”字型沖溝，該溝向小里程一側(cè)地勢(shì)相對(duì)較陡峻，向大里程方向地勢(shì)相對(duì)較平緩，地表多為耕地。

　　1.2.2地層巖性

　　根據(jù)地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭示，橋址區(qū)地層主要為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土，黏質(zhì)黃土，中更新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)黃土，下第三系泥巖夾砂巖。

　　1.3水文地質(zhì)特征

　　橋址區(qū)沖溝內(nèi)，本次調(diào)查期間無(wú)地表水流，為一季節(jié)性流水沖溝，勘探深度范圍未見地下水。

　　1.4不良地質(zhì)及特殊巖土

　　1.4.1不良地質(zhì)

　　橋址區(qū)不良地質(zhì)主要為坡面溜坍，集中出現(xiàn)于前臺(tái)深切沖溝溝岸兩側(cè)，沿溝岸基本斷續(xù)均有分布，規(guī)模大小不等，形態(tài)各異，底部橫向?qū)挾燃s為40-55米，局部可達(dá)60米，縱向長(zhǎng)度約為15-20米，最大可達(dá)25米，溜坍體內(nèi)物質(zhì)主要組成為第四系全新統(tǒng)滑坍堆積砂質(zhì)黃土，厚約為1-5米，坡面溜坍體頂部坎面較陡，近乎直立，下部臨空面較大，多數(shù)處于不穩(wěn)定或極限平衡狀態(tài)，隨時(shí)都有繼續(xù)下滑的可能，對(duì)工程有一定影響，可經(jīng)工程處理(如清除或坡面防護(hù))。

　　1.4.2特殊巖土

　　工程范圍內(nèi)地表分布的砂質(zhì)黃土具有Ⅳ級(jí)(很嚴(yán)重)自重濕陷性，濕陷土層厚度約為25～30米，由于砂質(zhì)黃土具有濕陷性，表現(xiàn)為沖溝溝岸一帶多發(fā)育有黃土陷穴，規(guī)模大小不等，形態(tài)各異，陷穴口徑多為5-15米，深4-9米不等，部分底部連通呈串狀，其頂部以黃土橋形式相連。

　　1.4.3場(chǎng)地穩(wěn)定性、適宜性評(píng)價(jià)

　　1.4.3.1場(chǎng)地內(nèi)地形起伏大，溝谷深切，第四系地層較厚，地層相對(duì)較單一，主要為砂質(zhì)黃土，底部為第三系泥巖夾砂巖。

　　1.4.3.2、場(chǎng)地內(nèi)不良地質(zhì)發(fā)育，主要以坡面溜坍形式沿前臺(tái)溝谷兩岸集中出現(xiàn)，導(dǎo)致前臺(tái)溝岸兩側(cè)多為不穩(wěn)定斜坡。

　　1.4.3.3、場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布砂質(zhì)黃土具有Ⅳ級(jí)(很嚴(yán)重)自重濕陷性，濕陷性土層厚度約為30米，由于濕陷性作用導(dǎo)致多發(fā)育有黃土陷穴。

　　綜合以上條件，確定該橋工程地質(zhì)條件較差。

　　2 XX大橋在特殊地質(zhì)圍巖條件下的樁基礎(chǔ)施工工藝

　　2.1樁基礎(chǔ)施工特點(diǎn)

　　本橋樁基礎(chǔ)施工采用鉆孔樁法進(jìn)行施工，其樁基礎(chǔ)施工地處山間臺(tái)地地段，為多年沉積土形成，臺(tái)地段裂隙發(fā)育，暗穴眾多，地表淺裂縫縱橫貫通并切入地面以下25～30米深度。復(fù)雜的地表裂縫及暗穴，無(wú)法按照常規(guī)的樁基礎(chǔ)護(hù)壁法進(jìn)行施工，施工進(jìn)度嚴(yán)重滯后，并存在較大的安全和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。該橋群樁、深樁的施工難度在樁類的施工范疇內(nèi)尤其是在西北濕陷性黃土地區(qū)尚屬首例。國(guó)內(nèi)外有過(guò)類似的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)研究，但樁身范圍地質(zhì)的如此復(fù)雜較為罕見，開展該地質(zhì)條件下樁基礎(chǔ)施工技術(shù)研究對(duì)于克服同類條件下的深樁、群樁施工難題有著重要的參考價(jià)值，根據(jù)實(shí)際情況形成完整的應(yīng)用技術(shù)，對(duì)于加快本條線路和類似項(xiàng)目的整體樁基礎(chǔ)施工進(jìn)度具有重要的意義，同時(shí)具有很高的學(xué)術(shù)價(jià)值。

　　2.2樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中控制難點(diǎn)：

　　本研究課題的技術(shù)關(guān)鍵是：對(duì)自重濕陷性黃土、暗穴多、垂直裂隙發(fā)育的臺(tái)地樁基礎(chǔ)施工進(jìn)行技術(shù)研究，突破復(fù)雜地質(zhì)影響和制約樁基施工進(jìn)度的地質(zhì)難題。通過(guò)對(duì)樁基范圍內(nèi)上部較松軟濕陷性黃土且垂直裂隙縱橫貫通發(fā)育地段與樁尖處強(qiáng)度較大泥巖及其他巖層的綜合技術(shù)處理措施，實(shí)現(xiàn)提高復(fù)雜地質(zhì)條件下樁基礎(chǔ)施工效率。

　　2.3樁基礎(chǔ)具體施工優(yōu)化調(diào)整過(guò)程

　　2.3.1鉆孔初步確定施工工藝

　　根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，本樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，初步確定具體施工工藝如下：

　　本橋的鉆進(jìn)成孔及泥漿護(hù)壁一項(xiàng)，因地質(zhì)條件復(fù)雜，成為橋梁樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中的特殊環(huán)節(jié)、關(guān)鍵工序。鉆進(jìn)成孔一工序，過(guò)程中多次進(jìn)行工藝調(diào)整，耗費(fèi)了大量的時(shí)間，并且出現(xiàn)了嚴(yán)重坍孔、重新回填再次鉆孔及反復(fù)施工調(diào)整的情況。

　　泥漿護(hù)壁工序，普通的粘土造漿從稠度、拌制時(shí)間等方面做了多次調(diào)整，始終沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果，因此對(duì)此項(xiàng)難關(guān)做了專項(xiàng)研究并不斷實(shí)踐調(diào)整，最終通過(guò)更換材料、調(diào)整造漿時(shí)間等參數(shù)達(dá)到了預(yù)期的效果，并順利穿越了復(fù)雜地層段落。

　　以本橋1～5號(hào)墩樁基礎(chǔ)施工為例，該橋墩地質(zhì)條件復(fù)雜，具體地質(zhì)情況及施工工藝調(diào)整過(guò)程如下：

　　2.3.2鉆孔機(jī)械的選用

　　樁基投片石處理

　　根據(jù)以往類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)以及本樁基礎(chǔ)的具體地質(zhì)條件，本橋梁樁基礎(chǔ)工程最初確定采用循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行施工，采用循環(huán)鉆機(jī)需要全孔泥漿護(hù)壁。在該類型鉆機(jī)鉆進(jìn)的過(guò)程中，由于5～30m范圍內(nèi)為黃土裂隙段，采用全孔泥漿護(hù)壁屢次沒(méi)有效果，循環(huán)鉆機(jī)每當(dāng)鉆進(jìn)到30m左右的時(shí)候，護(hù)壁泥漿會(huì)隨著地表30米范圍內(nèi)的裂縫而滲出，無(wú)法進(jìn)行泥漿護(hù)壁，循環(huán)鉆機(jī)發(fā)揮的作用有限。后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定采用機(jī)鎖型旋挖鉆進(jìn)行施工。該種鉆機(jī)的特點(diǎn)為采用抗振桁架桅桿，采用卷?yè)P(yáng)加壓的方式，此種加壓方式在增大鉆機(jī)鉆進(jìn)壓力的同時(shí)也延長(zhǎng)了鉆機(jī)的加壓行程，既可以在單軸抗壓強(qiáng)度不大于100MPa，可鉆性小于8級(jí)的巖層施工，也可以在濕陷性黃裂縫范圍內(nèi)鉆進(jìn)施工，由于樁尖處地基承載力較大，巖層強(qiáng)度較大，旋挖鉆鉆桿需配備機(jī)鎖桿。

　　2.3.3施工過(guò)程中工藝優(yōu)化調(diào)整

　　2.3.3.1地表30米裂縫范圍鉆進(jìn)施工方案確定

　　根據(jù)本橋樁基礎(chǔ)的地質(zhì)條件，在地表30米范圍內(nèi)進(jìn)行鉆進(jìn)施工中，首先采用全孔泥漿護(hù)壁施工，但由于縱貫地表的裂縫影響，全孔泥漿護(hù)壁施工無(wú)法實(shí)施，雖然采用拋填片石、回填粘土等方案措施計(jì)劃把地表30米范圍內(nèi)的裂縫進(jìn)行有效封堵，但因?yàn)榱芽p過(guò)大，地表30米范圍內(nèi)的鉆進(jìn)反復(fù)調(diào)整，封堵及造漿仍然沒(méi)有明顯效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況并對(duì)30米范圍內(nèi)地質(zhì)圍巖取樣分析，該30米范圍內(nèi)為濕陷性黃土，雖然裂縫較大，但黃土直立性較好，自穩(wěn)性較好，最終確定采用干孔，鉆進(jìn)過(guò)程中采用拋填片石等對(duì)裂縫進(jìn)行初步填塞，防止砼澆筑過(guò)程中從裂縫處大量外泄而形成斷樁。經(jīng)過(guò)實(shí)際鉆進(jìn)檢驗(yàn)，效果較明顯，干孔施工滿足當(dāng)前地質(zhì)條件下裂縫范圍施工的要求。

　　2.3.3.2 強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖夾泥巖范圍內(nèi)施工方案確定

　　在地表30米以下，樁基礎(chǔ)地質(zhì)圍巖發(fā)生了明顯的變化，由濕陷性黃土地層過(guò)渡到強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖夾泥巖范圍內(nèi)。該段地層范圍內(nèi)，圍巖較穩(wěn)定，無(wú)大的裂縫，但圍巖中夾雜卵礫石，砂巖與泥巖互相膠結(jié)的情況，巖層的強(qiáng)度較大，根據(jù)此種情況確定該范圍內(nèi)采用濕孔護(hù)壁造漿進(jìn)行施工。經(jīng)過(guò)實(shí)際施工檢驗(yàn)，采用全孔護(hù)壁造漿施工滿足該種圍巖地層條件的要求，施工過(guò)程中，只要保證鉆進(jìn)連續(xù)性，護(hù)壁造漿材料及配合比選定適宜，間隔時(shí)間不超過(guò)24小時(shí)，基本上可以滿足后序施工的要求。

　　2.3.3.3泥漿的制備調(diào)整過(guò)程

　　樁基礎(chǔ)專用造漿材料

　　地表30米以下強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖夾泥巖范圍內(nèi)采用濕孔施工，即采用泥漿護(hù)壁法進(jìn)行鉆孔施工。造漿材料采用優(yōu)質(zhì)泥漿，以保證護(hù)壁質(zhì)量，防止塌孔。

　　該范圍內(nèi)剛剛鉆進(jìn)時(shí)采用粘土泥漿護(hù)壁并進(jìn)行鉆孔施工，由于巖層的特殊性，經(jīng)常發(fā)生坍孔，坍孔嚴(yán)重時(shí)要重新填塞并反復(fù)進(jìn)行造漿鉆進(jìn)。根據(jù)該范圍內(nèi)樁基礎(chǔ)的圍巖地質(zhì)情況，及時(shí)取樣并于地表模擬實(shí)際情況對(duì)護(hù)壁泥漿進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)整試驗(yàn)，根據(jù)西北地區(qū)濕陷性黃土樁基施工經(jīng)驗(yàn)確定從西安地區(qū)購(gòu)買專用膨潤(rùn)土為主要造漿原料，并加入一定量的純堿和纖維素。經(jīng)過(guò)調(diào)整后的護(hù)壁造漿，鉆進(jìn)至該范圍地層時(shí)，泥漿的稠度等參數(shù)滿足了保證鉆孔周邊的穩(wěn)定性，坍塌情況很少發(fā)生，保證了正常向下鉆進(jìn)。

　　經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整試驗(yàn)，該巖層范圍內(nèi)的泥漿具體配比：膨潤(rùn)土泥漿：純堿、纖維素各占比例1：0.3:0.1。

　　2.3.3.4 流砂層施工工藝確定

　　本橋樁基在65m～70m存在流砂層，在實(shí)際施工過(guò)程中，由于對(duì)于相關(guān)地質(zhì)不熟悉，雖然鉆進(jìn)較快，但所采用普通造漿護(hù)壁處理效果不當(dāng)，造成塌孔和縮孔。通過(guò)對(duì)地層巖性的取樣、判定，調(diào)整施工工藝，最終確定具體方案措施如下：

　�、旁谛�挖鉆機(jī)的沖擊和鉆進(jìn)過(guò)程中，操作人員根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況，不斷地填充卵石、片石和粘土，并且保證卵石和片石含量為鉆進(jìn)體積的0.5倍左右，而粘土與泥漿的比重應(yīng)嚴(yán)格控制在1.4-1.6之間。

　�、圃趯�(duì)終孔進(jìn)行嚴(yán)格的施 工質(zhì)量檢驗(yàn)后，及時(shí)進(jìn)行首次清孔作業(yè)。在清孔作業(yè)過(guò)程中，嚴(yán)格控制泥漿的相關(guān)工藝和技術(shù)指標(biāo)。由于在鉆孔形成過(guò)程中，砂層護(hù)壁結(jié)構(gòu)普遍存在一定的特殊性，因此，在首次清孔作業(yè)時(shí)要將泥漿比重嚴(yán)格控制在1.00-1.25之間。對(duì)于部分PH值較低的泥漿，可以添加適量的純堿，常規(guī)摻入量為膨潤(rùn)土的0.3%-0.5%即可，將其PH值提升至8-10，以達(dá)到加速砂層水化作用的效果，進(jìn)一步提高泥漿的穩(wěn)定性及膠體率。

　�、卿摻罨\安裝完成后，使用專業(yè)的儀器對(duì)成孔深度進(jìn)行測(cè)量。必要時(shí)及時(shí)組織二次清孔或重新調(diào)制泥漿，以達(dá)到加強(qiáng)護(hù)壁穩(wěn)定性的效果。

　　通過(guò)本橋的施工，總結(jié)出下列幾項(xiàng)可行的技術(shù)措施：1)在進(jìn)行混凝土灌注前，孔內(nèi)泥漿的比重控制在1.20-1.35之間適宜;2)泥漿的含砂率應(yīng)控制在≤10%;3)泥漿的拌制時(shí)間應(yīng)≥10min;4)新拌制的漿應(yīng)在泥漿池中水化分解24h以上方可投入使用;5)混凝土灌注過(guò)程中，必須嚴(yán)格觀察和記錄護(hù)筒內(nèi)的水位變化情況，如有意外需及時(shí)進(jìn)行處理。

　　2.3.4旋挖鉆孔施工

　　旋挖鉆機(jī)通過(guò)自身行走裝置移動(dòng)到位后，以自帶動(dòng)力提供鉆孔所需鉆壓和扭矩，結(jié)合使用不同類型鉆頭鉆具切削不同地層，利用可伸縮鉆桿和鉆頭的特殊結(jié)構(gòu)快速出渣，實(shí)現(xiàn)較高速鉆進(jìn)。成孔后現(xiàn)場(chǎng)分節(jié)段制作鋼筋籠及井口吊裝焊接，并控制好標(biāo)高。成孔后進(jìn)行一次清孔，灌注前進(jìn)行二次清孔除沉渣，最終澆灌注水下混凝土成樁。

　　2.3.4.1鉆機(jī)就位后，注入調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)行鉆孔。儀表自動(dòng)顯示筒滿時(shí)，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)并及時(shí)清運(yùn)。

　　2.3.4.2主動(dòng)鉆桿入孔前，應(yīng)保證鉆桿勻速慢速鉆進(jìn)，直到主動(dòng)鉆桿全部入孔后，方可逐漸加大鉆速和鉆壓。鉆孔過(guò)程中根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度：由硬地層鉆到軟地層時(shí)，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度;當(dāng)軟地層變?yōu)橛驳貙訒r(shí)，要減速慢進(jìn);對(duì)硬塑層采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率;砂層側(cè)采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)并適當(dāng)增加泥漿比重和粘度。

　　2.3.4.3鉆進(jìn)過(guò)程中，回轉(zhuǎn)斗的底盤斗門必須保證處于關(guān)閉狀態(tài)，以防止回轉(zhuǎn)斗內(nèi)砂土或粘土落入護(hù)壁泥漿中，破壞泥漿的配比(比重1.3)。

　　2.3.4.4嚴(yán)格控制每次的鉆進(jìn)尺度，避免埋鉆事故;同時(shí)應(yīng)控制回轉(zhuǎn)斗的提升速度(以Ф1200mm的樁徑為例，應(yīng)保持在0.5m/s左右)，提升速度過(guò)快，泥漿在回轉(zhuǎn)斗與孔壁之間高速流過(guò)，沖刷孔壁泥皮，破壞孔壁的穩(wěn)定，容易引起坍塌。同時(shí)，提升鉆斗過(guò)快時(shí)，其下部產(chǎn)生較大負(fù)壓力作用，致使產(chǎn)生“吸鉆”現(xiàn)象，從而造成孔壁頸縮。故在易縮徑的地層中，應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)并對(duì)孔壁進(jìn)行有意擠壓，防止縮徑。

　　2.3.4.5按以上反復(fù)循環(huán)直至到設(shè)計(jì)高程成孔。

　　2.3.5混凝土灌注施工

　　在濕陷性黃土裂隙地區(qū)進(jìn)行樁基砼灌注施工過(guò)程中，由于混凝土的比重大于泥漿比重，孔壁極易遭到破壞，造成漏漿現(xiàn)象，或因混凝土急速流失，導(dǎo)致導(dǎo)管懸空，而發(fā)生斷樁事故。尤其地表25～30米范圍內(nèi)為干孔，必須保證砼灌注過(guò)程中的連續(xù)性，穩(wěn)定性，因此相關(guān)保證措施必須考慮周全并嚴(yán)格執(zhí)行。

　　2.3.5.1保證混凝土生產(chǎn)和運(yùn)輸能力，采用混凝土集中拌和站和足夠的運(yùn)輸罐車，并提前準(zhǔn)備備用砼拌合站和運(yùn)輸罐車。

　　2.3.5.2加大混凝土初存量，根據(jù)實(shí)際情況首發(fā)兩罐車混凝土(一罐為6方)，避免因首盤混凝土數(shù)量不夠造成導(dǎo)管埋深不夠而斷樁。

　　2.3.5.3灌注過(guò)程中適當(dāng)加大導(dǎo)管埋深，一般控制在6～8米，灌注時(shí)要隨時(shí)測(cè)量混凝土面高程，對(duì)灌注過(guò)程中砼面出現(xiàn)的緩慢下降要準(zhǔn)確進(jìn)行判斷，防止砼面突然下降導(dǎo)管懸空造成斷樁事故。

　　2.3.5.4封孔過(guò)程時(shí)刻注意泥漿面的水位情況，一旦出現(xiàn)水位下降情況，及時(shí)補(bǔ)泥漿，導(dǎo)管盡量往下落。水位穩(wěn)定后，重新測(cè)量砼面高程。

　　2.3.5.5對(duì)漏漿嚴(yán)重或多次漏漿的個(gè)別孔，應(yīng)做到心中有數(shù)，在灌注時(shí)應(yīng)加大混凝土灌注高度，一般考慮要超過(guò)設(shè)計(jì)高程1.2～1.5米。

　　2.3.5.6灌注砼結(jié)束后，不要及時(shí)拔出導(dǎo)管，要停止30～40分鐘，每隔10分鐘緩慢的提升活動(dòng)導(dǎo)管，盡量避免在灌注完成拔出導(dǎo)管后混凝土面突然下降造成斷樁。但也不能停止時(shí)間太長(zhǎng)，防止混凝土初凝，拔出導(dǎo)管后形成樁基抽心。導(dǎo)管要徐徐、緩慢的拔出，防止表層泥塊掉入砼中形成夾層。

　　3 不同樁基地層鉆進(jìn)施工工藝調(diào)整工序前后時(shí)間對(duì)比表

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　上述施工措施在前臺(tái)大橋樁基礎(chǔ)施工中反復(fù)試驗(yàn)，反復(fù)摸索形成的，在實(shí)際施工過(guò)程中取得了較好的成效，使孔樁順利通過(guò)了黃土裂隙地區(qū)、砂巖夾泥巖、流砂地層段。在施工中沒(méi)有出現(xiàn)一例安全、質(zhì)量事故，施工結(jié)束后，經(jīng)聲波檢測(cè)，全部樁基合格。該橋梁樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中積累形成的寶貴經(jīng)驗(yàn)及參數(shù)，為其他類似濕陷性黃土地區(qū)深樁基礎(chǔ)施工提供了便捷的途徑，極大的提高施工效率，最大限度的降低了因?yàn)槭┕すに囌{(diào)整拖延造成的成本增加，具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值。

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