摘 要：文章通過對(duì)重慶市木洞蘇家浩大橋工程P3、P4墩樁基因不良地質(zhì)（夾層）導(dǎo)致泥漿滲漏，泥漿面低于孔口標(biāo)高約14m，無法正常循漿的情況，采用改良后的氣舉反循工藝對(duì)沖擊成孔施過程中的排渣及終孔后的沉渣清理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。從工期、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)等角度來，顯示出了此施工工藝清孔的明顯優(yōu)勢(shì)，有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：不良地質(zhì)；改良?xì)馀e反循環(huán)；清孔工藝

引言

重慶木洞蘇家浩大橋起于茶涪路，與之平交，橫跨長(zhǎng)江河汊，止于桃花島。主橋長(zhǎng)535m，其中P3、P4墩位于河汊中央，基礎(chǔ)分別采用8根C30混凝土鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)樁徑為Φ2500，單根樁長(zhǎng)61.5m，橋墩樁基礎(chǔ)地質(zhì)情況至上而下依次為淤泥粉砂、原鋼筋混凝土承臺(tái)（前施工單位施工，因質(zhì)量問題，目前已報(bào)廢，現(xiàn)設(shè)計(jì)考慮采用樁基對(duì)橋墩進(jìn)行承載）、泥巖、砂巖、泥巖。原鋼筋混凝土承臺(tái)厚度4.7m，砂巖層厚度7.2-10.5m。其天然抗壓強(qiáng)度和飽和抗壓強(qiáng)度分別為31.2Mpa和23.2Mpa，泥巖天然抗壓強(qiáng)度和飽和抗壓強(qiáng)度分別為18.9Mpa和14.6Mpa。因原施工單位撤場(chǎng)時(shí)，遺留鋼模板、倒塌塔吊、承臺(tái)預(yù)留鋼筋未清理，數(shù)年時(shí)間已被泥沙包裹，固結(jié)于原承臺(tái)上，且位于目前水位以下，清理難度較大，導(dǎo)致部分樁基鋼護(hù)筒無法插入原承臺(tái)面，其間有近1.4-2.5m粉砂夾層，在沖擊成孔過程中，因沖錘錘擊擾動(dòng)，泥漿從夾層范圍內(nèi)滲漏貫穿至江中，導(dǎo)致泥漿面與江水水位平齊，距離護(hù)筒頂約14m，無法形成循環(huán)泥漿（詳細(xì)見圖1）。經(jīng)數(shù)次堵漏后均無法達(dá)到預(yù)期效果?？紤]到成本及工期要求，加之樁基屬超大、超長(zhǎng)端承樁，設(shè)計(jì)沉渣要求僅允許在5cm內(nèi)，成孔后如采用正循環(huán)泥漿清孔速度較慢，且較難達(dá)到設(shè)計(jì)沉渣厚度要求。為解決這一系列難題，結(jié)合以往類似施工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們采用了氣舉反循環(huán)工藝并對(duì)其進(jìn)行了部分改進(jìn)，經(jīng)實(shí)踐，此工法不僅解決了上述問題，而且進(jìn)度較快，工效較高，施工質(zhì)量得到了有效保障。

1 傳統(tǒng)氣舉反循環(huán)清孔原理

氣舉反循環(huán)又稱壓氣反循環(huán)，其工藝原理：利用風(fēng)管連接氣液混合器將空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣送入導(dǎo)管中下部（按施工經(jīng)驗(yàn)一般為大于0.6倍孔深），在導(dǎo)管內(nèi)形成氣液混合物，使導(dǎo)管內(nèi)的泥漿密度小于導(dǎo)管外泥漿密度，形成內(nèi)外壓力差，從而帶動(dòng)孔內(nèi)泥漿沿導(dǎo)管內(nèi)腔上升，夾帶樁內(nèi)沉渣帶出孔內(nèi)，到達(dá)地面后泥漿和渣土沉淀，渣土留在地表，泥漿返回孔內(nèi)，循環(huán)利用（工藝簡(jiǎn)圖詳見圖2）。

2 本項(xiàng)目中可能導(dǎo)致氣舉反循環(huán)失敗的參數(shù)分析

（1）泥漿黏度：泥漿黏度的大小決定了攜帶孔底渣土能力的大小，其對(duì)氣舉的形成、清渣效果影響很大，尤其是孔深較大時(shí)。因現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件限制，P3、P4墩在長(zhǎng)江河汊正中，鋼圍堰上場(chǎng)地過于狹小，泥漿循環(huán)平臺(tái)搭設(shè)條件有限，抽出泥漿大部分無法回流而損失，如重新造漿，成本較高，且耽誤時(shí)間較多。為節(jié)約成本，快速補(bǔ)充孔內(nèi)反循環(huán)清渣過程中的泥漿損失，以保證泥漿液面高度，防止塌孔，我方采用直接抽江水進(jìn)入孔內(nèi)以保證泥漿液面高度（此方法將逐步降低孔內(nèi)泥漿密度，地質(zhì)條件較差地方會(huì)造成塌孔現(xiàn)象，本項(xiàng)目地質(zhì)情況較好，依據(jù)過往施工經(jīng)驗(yàn)，在泥漿密度大于1.05以上，均不會(huì)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象），此方法導(dǎo)致了泥漿黏度變小，攜帶渣土能力變?nèi)酰唬?）參照相關(guān)文獻(xiàn)、施工經(jīng)驗(yàn)，孔內(nèi)泥漿頂面到出渣管線最高處的距離h2越大，風(fēng)管插入泥漿面以下深度h1越大（如圖2所示），因鋼護(hù)筒無法插至原施工承臺(tái)頂面，其間為粉細(xì)沙、淤泥夾層，導(dǎo)致漏漿，孔內(nèi)泥漿面保持在與江水位標(biāo)高平齊位置，而出渣管線最高處距泥漿面約14m（即h2=14m），h2值較高，要求風(fēng)管插入泥漿面以下深度h1也必須達(dá)到一定深度，但在成樁過程中，特別在沖孔初期，成孔進(jìn)尺較少時(shí)，h1值較小，可能造成。基于以上原因，經(jīng)項(xiàng)目部研究，將原有送風(fēng)管內(nèi)插改為外送，導(dǎo)管底部削尖呈45度角，在導(dǎo)管底口上約250mm處開孔，風(fēng)管由此接入導(dǎo)管內(nèi)，向上送風(fēng)，不僅可形成氣液混合物，利用導(dǎo)管內(nèi)外壓力差，帶動(dòng)孔內(nèi)泥漿沿導(dǎo)管內(nèi)腔上升，且可利用風(fēng)壓補(bǔ)充外涌力量。從而彌補(bǔ)了上述兩條影響氣舉反循環(huán)成功的缺陷。（工藝簡(jiǎn)圖詳見圖3）。

3 操作及注意事項(xiàng)

（1）利用此改良后氣舉反循環(huán)后，導(dǎo)管內(nèi)泥漿涌出速度較快，為防止樁基坍孔及鋼護(hù)筒與原施工承臺(tái)縫隙夾層中的流沙涌入，必須及時(shí)補(bǔ)充泥漿或清水。

（2）向?qū)Ч軆?nèi)送風(fēng)開始后，如果出漿口未見泥漿冒出，可采取如下措施：a.加大送風(fēng)壓力；b.將導(dǎo)管上提一定高度，并上下活動(dòng)導(dǎo)管；c.停止送氣，向?qū)Ч軆?nèi)供漿，在孔口返漿時(shí)再進(jìn)行送氣。

（3）抽渣過程中，極易在彎頭部位造成堵塞，因此應(yīng)在導(dǎo)管彎頭處設(shè)置活動(dòng)閘閥方便處理堵管現(xiàn)象。

（4）清孔時(shí)間不宜過長(zhǎng)，應(yīng)根據(jù)泥漿的含渣情況及時(shí)停止（沖擊鉆進(jìn)清孔時(shí)間控制在15-20min），以防負(fù)壓引起塌孔。

4 施工器具與工藝參數(shù)選擇

（1）空壓機(jī)，最大排氣量9m3/min，額定排氣壓力0.8MPa。

（2）送風(fēng)管：內(nèi)徑63mm高壓軟管（連接空壓機(jī)）、50mm 鋼管（鋼管需與導(dǎo)管固定牢靠），長(zhǎng)度根據(jù)地面空壓機(jī)清孔覆蓋范圍和樁孔深度確定。

（3）清孔導(dǎo)管及接頭清孔導(dǎo)管采用灌注混凝土用內(nèi)徑200mm鋼質(zhì)導(dǎo)管， 長(zhǎng)度根據(jù)地面空壓機(jī)清孔覆蓋范圍和樁孔深度確定，接頭加工應(yīng)與導(dǎo)管匹配，

5 效果與質(zhì)量評(píng)價(jià)

5.1 清孔效果

實(shí)踐證明，改良后的氣舉反循環(huán)系統(tǒng)能有效替代沖擊成孔過程中傳統(tǒng)的泥漿正循環(huán)排渣，在遇不良地質(zhì)條件下（如本項(xiàng)目泥沙夾層）發(fā)生漏漿，導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿面遠(yuǎn)低于孔口，無法進(jìn)行循環(huán)泥漿循渣時(shí)，可采用此法。另外在對(duì)成孔后的沉渣清理方面，經(jīng)業(yè)主委托的第三方采用了JJC-1D 型灌注樁沉渣檢測(cè)儀進(jìn)行抽檢，沉渣厚度均在5cm以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求，效果也十分理想。依據(jù)過往施工經(jīng)驗(yàn)，在同類地質(zhì)條件、樁徑、深度下的樁基采用正循環(huán)清孔時(shí)時(shí)間普遍在5h以上，而采用氣舉反循環(huán)清孔時(shí)，一般在60min左右沉渣厚度、泥漿指標(biāo)就可達(dá)到灌注砼要求，大大縮短清孔時(shí)間，提高了清孔效率。從另一角度來看，正循環(huán)清孔時(shí)間長(zhǎng)、泥漿密度相對(duì)要高、濃度較大，勢(shì)必造成孔內(nèi)壓力大，對(duì)孔壁四周作用力也大，使孔壁泥皮變厚，降低了樁周摩阻力，也降低了單樁承載力。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

改良后的氣舉反循環(huán)清孔工藝僅比傳統(tǒng)正循環(huán)工藝增加了一臺(tái)空壓機(jī)設(shè)備，設(shè)備成本增加十分有限，與針對(duì)不良地質(zhì)條件下導(dǎo)致的漏漿情況所采取的堵漏措施相比，大大節(jié)省了費(fèi)用及時(shí)間，且由于清渣速度快，每根樁能減少數(shù)小時(shí)以上清孔時(shí)間，縮短了工期，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，具有極大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)束語(yǔ)

改良后的氣舉反循環(huán)清孔工藝和正循環(huán)施工工藝相比，能夠在不良地質(zhì)引起的漏漿條件下保證沖擊成孔繼續(xù)進(jìn)行，且能有效縮短清孔時(shí)間、減少沉渣厚度，從工期、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)等角度來看，該施工工藝具有明顯優(yōu)勢(shì)，但由于氣舉反循環(huán)抽渣過程中形成的負(fù)壓易造成塌孔，因此對(duì)地質(zhì)條件要求較高，在巖層自穩(wěn)性較差地質(zhì)條件下需采取相應(yīng)措施后觀察使用。

參考文獻(xiàn)

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[2]史佩棟.樁基工程手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2008.

[3]張軍旗.鉆孔灌注樁氣舉反循環(huán)二次清孔工藝研究與應(yīng)用[M].施工技術(shù)出版社，2010，39.

作者簡(jiǎn)介：廖翔（1981，12-），重慶，漢，本科，重慶長(zhǎng)江中誠(chéng)建筑有限公司。