復(fù)雜地質(zhì)條件下沖擊鉆孔樁施工控制

1、復(fù)雜地質(zhì)條件下沖擊鉆孔樁施工控制 黃 猛 【內(nèi)容提要】由于樁基所處地質(zhì)環(huán)境：粉砂土、粉質(zhì)黏土、流砂層和硬巖層組成。鉆孔成孔時(shí)極易護(hù)筒塌陷、縮徑、塌孔，本文結(jié)合工程實(shí)際，通過(guò)及時(shí)采取填筑粘土層保護(hù)護(hù)筒、調(diào)整泥漿比重、不同地層采用不同鉆進(jìn)速度的技術(shù)措施和施工工藝，使后續(xù)鉆孔施工順利，鉆孔樁質(zhì)量符合要求，著重介紹鉆孔過(guò)程中的一些做法和經(jīng)驗(yàn)?！娟P(guān)鍵詞】填筑粘土層 沖程 粉砂土 流砂層 硬巖層 鉆孔 施工技術(shù)沖擊鉆機(jī)成孔灌注樁作為一種成熟的樁基施工工藝已被廣泛采用，但在實(shí)際施工過(guò)程中，往往由于針對(duì)不同地質(zhì)情況所采用的工藝及控制指標(biāo)掌握不準(zhǔn)，尤其在碰到粉砂土層、粉質(zhì)黏土、流砂層及硬巖層地層，容易出現(xiàn)擴(kuò)孔系

2、數(shù)大、縮徑、塌孔等問(wèn)題，造成一次性成孔率低、工效不高、成本增加，甚至出現(xiàn)二次鉆孔。1.工程概述巴嘎吉林郭勒特大橋橋位處為錫林郭勒西烏旗西部，橋址區(qū)為沖湖積洼地，地勢(shì)略低洼，地形平坦開(kāi)闊，河槽呈“S”形彎曲。橋中心里程為DK5+968.20，橋式類型為19-32m預(yù)應(yīng)力混凝土梁。全長(zhǎng)636.8m。橋墩采用單線圓端形墩，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，樁徑1.0m ，設(shè)計(jì)平均樁長(zhǎng)34m；橋臺(tái)為單線T形橋臺(tái)，全橋總計(jì)108根鉆孔灌注樁。橋址區(qū)地層為第四系全新統(tǒng)沖湖積層(Q4al+l)，粉質(zhì)黏土0=150kPa、粉土0=150kPa，第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)中砂0=370kPa、粗砂0=430kPa、

3、礫砂0=430kPa、細(xì)圓礫土0=400kPa、粉土0=160kPa、粉質(zhì)黏土0=160kPa，第三系上新統(tǒng)（N2）黏土0=200260kPa、粉質(zhì)黏土0=210280kPa，黏土和粉質(zhì)黏土具有弱膨脹性，二疊系下統(tǒng)（P1）砂巖（W4）0=300kPa、砂巖（W3）0=500kPa、砂巖（W2）0=800kPa，泥巖（W4）0=300kPa、泥巖（W3）0=400kPa、泥巖（W2）0=500kPa。地下水為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水，地下水豐富且水位高。2.機(jī)械選型及配套設(shè)施根據(jù)本橋地質(zhì)特點(diǎn)認(rèn)為較適用沖擊鉆機(jī)成孔，考慮地層多為粉砂土層、粉質(zhì)黏土、流砂層及硬巖層地層，上下地層強(qiáng)度變化較大，樁基巖

4、為強(qiáng)度較大泥巖，選用手動(dòng)沖擊鉆機(jī)。實(shí)際施工中，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，確定選用SCZ5-1型手動(dòng)沖擊鉆機(jī),根據(jù)孔深度選用泥漿泵泵量滿足泥漿在孔內(nèi)上升34cm/S，同時(shí)地層復(fù)雜，為防止出現(xiàn)斜孔等問(wèn)題，施工中控制鉆頭沖程。3.施工處理措施及工藝3.1施工準(zhǔn)備鑒于內(nèi)蒙地區(qū)河流的寬灘漫流特性，橋址雖為旱地，但地表土層為松軟粉砂土，若直接埋置護(hù)筒鉆孔，護(hù)筒底粉砂土遇水流失，護(hù)筒底懸空坍塌。為使護(hù)筒底不坍塌，經(jīng)多方案比選，確定在樁基所處范圍內(nèi)填上1.8m高填筑粘土，并且碾壓密實(shí)，搭建工作平臺(tái)。同時(shí)也為灌樁施工創(chuàng)造了條件，并能使施工所使用機(jī)械提供場(chǎng)地。測(cè)量放樣放出樁基中心樁，并打出中心樁的十字護(hù)樁。3.2護(hù)筒形式及

5、埋設(shè)要求為固定樁位，保護(hù)孔口不坍塌，隔離地表水和保持孔內(nèi)水位高出地下水位，以維護(hù)孔壁及鉆孔導(dǎo)向管等目的，我們采用長(zhǎng)度1.5m的鋼制護(hù)筒護(hù)筒沉入過(guò)程中嚴(yán)格控制中心位置。護(hù)筒埋設(shè)方法（如圖1）圖1 填筑粘土層護(hù)筒為護(hù)住護(hù)筒底土層不坍塌，懸空。護(hù)筒底面高度高出地表土層水位0.3m，護(hù)筒內(nèi)徑加大，要比樁徑大0.6m。3.3泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中，尤其在不良地質(zhì)條件下極易發(fā)生縮徑、塌孔等現(xiàn)象，因此要采取必要的泥漿護(hù)孔措施。泥漿主要由普通粘土和水拌和而成，并根據(jù)拌和后的泥漿粘性指標(biāo)，若不能滿足需要，可適量摻入膨潤(rùn)土、水泥及純堿以改善泥漿的品質(zhì)。泥漿的作用主要有以下幾個(gè)方面：（1）所產(chǎn)生的液壓力壓制

6、平衡地下水位壓力，并對(duì)孔壁有一定的側(cè)壓力，成為孔壁的液體支撐；（2）泥漿中膠體顆粒分子在泥漿的壓力下滲入孔壁表層的孔隙中，形成泥皮，促使孔壁膠結(jié)，起到保護(hù)孔壁的作用；（3）在循環(huán)排渣時(shí)，起到攜渣、潤(rùn)滑鉆頭、降低鉆頭溫度、減少鉆進(jìn)阻力等作用。因?yàn)槟酀{護(hù)壁與樁側(cè)摩阻力是相互矛盾的，泥漿過(guò)稀能加快鉆進(jìn)速度，但對(duì)護(hù)壁不利，可能造成塌孔；泥漿過(guò)稠會(huì)增加摩擦力使鉆進(jìn)速度減慢，并使泥皮過(guò)厚，從而造成成樁承載力降低。所以為保證成樁質(zhì)量及工期，合理控制泥漿質(zhì)量及鉆進(jìn)速度至關(guān)重要。3.4鉆進(jìn)施工以9-3#樁基施工為例，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為34m，樁徑1.0m，2009年10月2日開(kāi)始施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)撈渣等相關(guān)鉆孔施工記錄，0

7、3m為粉砂土，313m為粉質(zhì)黏土，1327m為砂礫，2734m為硬巖層。在開(kāi)始鉆孔至3m范圍內(nèi)主要柔軟層，鉆進(jìn)時(shí)采用小沖程鉆進(jìn)，實(shí)際施工中泥漿比重控制為1.38，既能保證一定的鉆進(jìn)速度，又能使泥漿護(hù)壁良好不至于塌孔。在鉆至313 m粉質(zhì)黏土，粉質(zhì)黏土具有弱膨脹性，具有吸水膨脹性質(zhì)，此部分鉆進(jìn)時(shí)采取調(diào)高泥漿比重至1.46，保持較高的膠體率，膠體率控制在95%以上，同時(shí)維持中沖程鉆進(jìn)，以加快進(jìn)尺。但應(yīng)保持一致進(jìn)尺速度，并在適當(dāng)時(shí)提起鉆頭，減小鉆壓，切忌不可為加快進(jìn)尺而大量注水。在先前其它樁施工時(shí)發(fā)現(xiàn)，膨脹土層中孔壁很穩(wěn)定，但在成孔清孔后停留時(shí)間稍微長(zhǎng)點(diǎn)，容易出現(xiàn)局部擴(kuò)孔較大，并在檢樁時(shí)造成在正常樁

8、徑處常被誤判為縮徑。在本樁施工時(shí)，早成孔、早灌樁，有效的控制了成孔率。自1327 m 為流砂層，地下水豐富。采取小沖程、低速、大泵量、稠泥漿（泥漿比重控制為1.62）辦法，并適量加入水泥，以提高泥漿粘度，使水泥顆粒與粉細(xì)砂結(jié)合，加快砂的沉淀。由于流砂的特殊性，當(dāng)鉆頭鉆入時(shí)，會(huì)因砂體流動(dòng)造成塌孔、漏漿等現(xiàn)象，施工前要做好充分準(zhǔn)備，有足夠的袋裝粘土、片石和卵石等材料，有足夠的補(bǔ)水、補(bǔ)漿設(shè)施。一旦出現(xiàn)情況，立即提取鉆頭，補(bǔ)漿補(bǔ)水，保證孔內(nèi)的水頭，而后投入堵漏混合材料，用小沖程反復(fù)沖鉆（沖砸過(guò)程中不斷分層投放混合料），使其及時(shí)形成新造的孔壁，有效控制了塌孔、漏漿嚴(yán)重的出現(xiàn)。通過(guò)流砂層后其下剩余為硬巖層

9、，采取鉆進(jìn)時(shí)采用大沖程鉆進(jìn)，實(shí)際施工中泥漿比重控制為1.42，既能保證一定的鉆進(jìn)速度，又能使泥漿護(hù)壁良好不至于塌孔，盡快鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高成孔，防止長(zhǎng)時(shí)間浸泡導(dǎo)致反復(fù)出現(xiàn)新情況，并及時(shí)灌注水下混凝土。4.效果巴嘎吉林郭勒特大橋樁基地質(zhì)條件復(fù)雜，同時(shí)遇到粉砂土、粉質(zhì)黏土、流砂層和硬巖層復(fù)雜地層，通過(guò)上述的方法處理，全橋108根樁基礎(chǔ)施工順利，未發(fā)生大的意外及事故。經(jīng)施工單位自檢、監(jiān)理單位抽檢及業(yè)主巡檢（均為低應(yīng)變法檢測(cè)），全部為I類樁，樁身質(zhì)量完整，受到業(yè)主和監(jiān)理單位的全線通報(bào)表?yè)P(yáng)，大大增強(qiáng)了職工的積極性及提高企業(yè)的信譽(yù)。5.結(jié)束語(yǔ)5.1通過(guò)成樁質(zhì)檢報(bào)告，證明在施工過(guò)程中遇到粉砂土、粉質(zhì)黏土、流砂層和硬巖層復(fù)雜地質(zhì)條件，地下水豐富且地下水位高，采取的技術(shù)處理措施是合理的，施工工藝成功。在粉砂土、粉質(zhì)黏土、流砂層及硬巖層地層鉆進(jìn)中，護(hù)筒保護(hù)采取措施，鉆頭沖程控制及投放混合料護(hù)壁的措施較為合理，但在施工中應(yīng)加強(qiáng)清孔后灌樁過(guò)程各環(huán)節(jié)緊密進(jìn)行，保證順利灌注混凝土。5.2施工單位既要先對(duì)設(shè)計(jì)部門(mén)提供的地質(zhì)資料仔細(xì)研究，選用較合適的鉆機(jī)配置，又要在施工中采取撈渣等辦法及時(shí)掌握地質(zhì)資料記錄地層的變化，及時(shí)采取合理技術(shù)措施、施工工藝或調(diào)換鉆機(jī)及配置的辦法，以保證成孔質(zhì)量?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1.公路、橋梁、隧道施工新技術(shù)、新工藝與驗(yàn)收規(guī)范務(wù)實(shí)