拋石回填復(fù)雜地層岸堤區(qū)域鉆孔樁施工難題的探討

蘇曉東,湯超

摘 要：鉆孔灌注樁具有適用性強、承載力大、施工機械化程度高的特點，尤其是在當(dāng)前建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，在不同地域環(huán)境中，地層地質(zhì)情況千差萬別，因此也需要采用不同的方法以及不同的施工機具來進行鉆孔灌注樁的成孔。本文結(jié)合菲律賓某大橋南引橋樁基所位于的木樁及拋石回填處理岸堤區(qū)域的案例，對該類地質(zhì)條件下的鉆孔樁成孔施工過程中的難題進行分析、研究，提出合理的解決方法，確保樁基施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：木樁;拋石回填;鉆孔灌注樁

1 工程概況

1.1 工程簡介

菲律賓某大橋位于菲律賓馬尼拉某大河入海口1.5 km處，橋梁自南向北分為三部分，分別為南引橋、主橋、北引橋，其中南引橋及北引橋均采用分離式布置，本工程樁基共計140根，樁長為40 m～60 m，樁基1.5 m～2 m。南引橋及北引橋左線均布置于大河兩岸的岸堤上，基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)+承臺以及T型墩柱形式，橋臺樁基每個橋臺樁基數(shù)量為6根，直徑為1.5 m，樁長40 m;橋墩樁基數(shù)量為2根，直徑2 m，樁長45 m。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘及地勘報告的情況來看，南引橋樁基所處的區(qū)域為填河岸堤，岸堤在不同時期、以及不同段落采用不同的支護形式，早期采用木樁支護后回填，后期采用分別為鋼板樁加帽梁形式、混凝土擋墻形式，其后采用回填料進行回填，形成岸堤。

1.2 地質(zhì)情況

根據(jù)地勘報告揭示的地質(zhì)情況，基本可以分為三層，即第一層為道路的基層及瀝青面層;第二層為填河造堤的回填物，回填物的深度在9 m～12 m，主要回填物為中粗砂，期間夾雜的木頭層應(yīng)為年代較為久遠時期的木樁;第三層為原來的河灘形成的粘性土及可塑性粘質(zhì)土中間部分夾雜砂礫或細砂層。

而根據(jù)護筒埋設(shè)及鉆孔過程的情況來看，與地勘報告的情況不同，岸堤回填層中，包含大量的大尺寸的拋石、混凝土塊等，拋石層混雜著細砂，細砂隨著地下水具有極大的流動性，采用明挖基坑埋設(shè)護筒，極易發(fā)生坍塌風(fēng)險。

2 成孔施工

根據(jù)設(shè)計文件及地勘報告的內(nèi)容來看，本工程樁基設(shè)計為摩擦樁，鉆孔范圍內(nèi)的巖層也主要為軟弱巖層，部分樁基進入不同風(fēng)化程度的凝灰?guī)r，巖層最大強度約為6 MPa。據(jù)此，根據(jù)設(shè)計文件及地勘報告的情況，對樁基設(shè)備進行了選型，鉆孔采用1臺2000型的泵吸反循環(huán)鉆機以及2臺沖擊鉆作為鉆孔設(shè)備，一臺黑旋風(fēng)泥漿處理器用于泥沙分離。其中樁基施工以泵吸反循環(huán)為主，沖擊鉆作為備用設(shè)備。

而在現(xiàn)場施工過程中，采用泵吸反循環(huán)進行鉆孔前，首先采用DZ120型振動錘下放鋼護筒，在下放過程中，無法正常下沉，開挖后發(fā)現(xiàn)存在大尺寸的拋石，在開挖至4 m深度范圍的情況來看，回填層內(nèi)地下水位較高，位于地面以下2 m左右，回填的砂層也在不斷坍塌，因此，在護筒無法下放至穿過岸堤回填層的情況下，無法采用反循環(huán)鉆機進行鉆孔施工。

基于現(xiàn)場的地質(zhì)情況，成孔需分兩個階段：首先應(yīng)穿過拋石回填層，然后進入原狀地層后進行正常成孔施工。因此，成孔設(shè)備選用沖擊鉆。鉆頭重約5 t，沖擊錘的牙齒采用平底梅花形，由于需采用沖擊鉆穿過回填拋石層，并保證后續(xù)在成孔深度加深后，保持回填層的穩(wěn)定不塌孔，因此需采用大尺寸的外套護筒、大直徑?jīng)_擊錘穿過拋石層后，下放常規(guī)護筒，采用常規(guī)尺寸鉆頭進行鉆進。

（1-）外套護筒制作與安裝。外套護筒采用比正常護筒直徑大60 cm的鋼護筒，鋼護筒采用現(xiàn)場卷制、焊接而成，鋼板厚度為15 mm，然后采用DZ120型振動錘下放至深度4 m～5 m，護筒頂高出地面30 cm～50 cm。護筒埋設(shè)過程中，水平位置精度控制于±5 cm范圍內(nèi)，垂直度小于1%，護筒底口50 cm區(qū)域內(nèi)，采用兩層鋼板進行加強。然后開始進行第一階段沖擊鉆成孔。

（2）第一階段成孔。采用經(jīng)改裝后加大的鉆頭，鉆頭直徑比樁徑大30 cm，采用在錘底焊接合金齒塊的形式。第一階段穿過拋石層成孔，利用沖擊鉆的重力勢能對拋石進行沖擊，將拋石逐步擠密，然后破碎成細小顆粒，通過泥漿懸浮、循環(huán)、在泥漿池內(nèi)沉淀，達到排出的目的。在此過程中，采用膨潤土造漿，提高泥漿的粘度和裹挾能力，同時泥漿比重保持在1.2 g/cm3～1.25 g/cm3，以提高對回填層孔壁的壓力，避免回填層出現(xiàn)坍塌。

在沖擊鉆成孔過程中，夾雜于回填層內(nèi)的木樁會隨著沖擊鉆的鉆進，逐漸變成木屑，在泥漿循環(huán)過程中，采用鐵絲網(wǎng)漏勺將木屑撈出，避免木屑堵塞泥漿泵，同時避免木屑重新循環(huán)到孔底，使孔底出現(xiàn)一層軟弱緩沖層、減小沖擊鉆對拋石層的沖擊力。

同時，由于拋石的尺寸過大，部分拋石存在半截在外套護筒內(nèi)、半截在護筒外的情況，沖擊錘在錘擊過程中，地層出現(xiàn)半硬半軟的情況，容易造成偏孔、卡鉆等問題，因此，在出現(xiàn)有偏孔、卡鉆頭的情況的時候，采用回填拋石后，重新繼續(xù)沖擊成孔。

（3）安裝常規(guī)護筒。在第一階段成孔至穿過拋石回填層后，下放常規(guī)護筒，常規(guī)護筒長度為穿過拋石回填層，長度約12 m～14 m，直徑比樁徑大20 cm，此時，鋼護筒的直徑比穿過拋石層成孔的直徑小10 cm，護筒采用厚度1.5 m的鋼板進行卷制，然后采用常規(guī)方式進行下放，下放深度至第一階段成孔底位置。下放后的常規(guī)護筒及外套護筒之間，采用沙土進行回填密實，回填過程中將兩層護筒間的泥漿排出，防止在后續(xù)階段成孔過程中漏漿。然后將外套護筒及與常規(guī)護筒采用連接板，進行焊接連接。

（4）第二階段沖擊鉆成孔。繼續(xù)采用沖擊鉆成孔。在此過程中，可能存在前一階段成孔過程中的拋石及木樁擠入原地層，同時，可適當(dāng)提高沖擊錘的提鉆高度，增大沖擊力，加快成孔速度，此時，繼續(xù)保持泥漿粘稠度與裹挾能力，在沖擊過程中，不斷循環(huán)，排出泥漿及木屑。直至成孔至設(shè)計樁底標高。

（5）孔內(nèi)護臂處的木樁處理。在鉆孔至設(shè)計樁底標高后，保持泥漿比重、黏度等指標。由于木樁層的存在，可能會出現(xiàn)部分木樁樁頭伸入孔內(nèi)的情況，此種情況下，將嚴重阻礙后續(xù)鋼筋籠的正常安裝，因此需采取一定的方法，將木樁清理。

為此，將沖擊鉆四周焊上一圈直徑25 mm的鋼筋，將沖擊錘在卷揚機的帶動下沿著孔壁上下活動，將孔壁進行往復(fù)清掃，尤其是在護筒以下10 m范圍內(nèi)，該層可能出現(xiàn)原回填層內(nèi)的木樁在第一階段成孔時，木樁隨著沖擊鉆逐步被壓入回填層下的原地層。但在此掃孔的過程中，應(yīng)注意采用手動控制卷揚機的方式，注意慢提慢放，避免因鉆頭快提快放時清掃木樁時，對孔壁造成嚴重的破壞，造成塌孔。

（6）在木樁清掃完成后，開始進行清孔，清孔后泥漿指標要求為：比重：1.05 g/cm3～1.15 g/cm3，含砂率：<2%，黏度：17 s～22 s。隨后進行鋼筋籠下放和水下混凝土澆筑。

（7）外套護筒在混凝土澆筑完成后拔除，以周轉(zhuǎn)使用。

3 成孔過程中的注意事項

（1）在剛開孔前，應(yīng)注意低錘慢擊，以泥漿不濺處護筒為宜，首先將回填層的拋石擠密，然后逐步將其破碎、隨泥漿排出。

（2）在拋石回填層施工過程中，應(yīng)注意泥漿指標，尤其是泥漿比重及黏度不宜過小。

（3）泥漿內(nèi)的木屑及木樁段應(yīng)及時清除，在成孔過程中，應(yīng)時刻關(guān)注泥漿面是否存在木屑和木樁，發(fā)現(xiàn)時及時撈出。

（4）在二階段鉆孔過程中，應(yīng)注意是否存在塌孔情況，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)時，應(yīng)及時跟進護筒，保證孔壁穩(wěn)定。

4 總結(jié)

通過菲律賓某大橋南引橋陸地樁基成孔施工中的難題以及解決的方法，總結(jié)了在岸堤區(qū)域、

尤其是在回填岸堤區(qū)域的鉆孔樁施工，我們應(yīng)當(dāng)提前考慮到地質(zhì)情況的復(fù)雜性，做好設(shè)備、材料以及人員方面的準備，以便可以及時采取可行的措施進行處理。此外，隨著城市建設(shè)以及舊城改造的進一步推進，新建、改建和擴建的城市橋梁也越來越多，而此類工程受其周邊環(huán)境的影響，需要在案堤上修建引橋，因此，通過成功處理拋石回填及木樁岸堤區(qū)域鉆孔樁施工中的難題，積累了寶貴的經(jīng)驗，為后續(xù)在類似情況下的樁基施工高質(zhì)高效地施工奠定了實踐基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]李建.灌注樁在拋石回填區(qū)域施工難題的探討[J].水運工程，2007（7）：60-62.

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