软基地段钻孔灌注桩施工

软基地段钻孔灌注桩施工

程剑春

程剑春

中交第三航务工程局有限公司宁波分公司浙江省宁波市315200

摘要：随着国家基础建设的大力发展，公路、铁路桥梁的建设需求日益增加，这类工程的基础通常采用大直径钻孔灌注桩工艺进行施工。而此类工程在施工过程中通常会遇到呈流塑状高压缩性的淤泥质土层，即软基地段，且在该地段施工容易出现坍孔、缩颈、移位等病害。本文主要探讨黔张常铁路该类地段施工过程，总结出双护筒施工的方法，为今后的其他类似施工积累经验。

关键词：黔张常铁路；旋挖钻机；软基；双护筒

1工程概况

新建黔江至张家界至常德铁路（代建段）站前1标，正线长度10.41km。本标段桥梁共6224.47延长米/8座，其中复杂双线特大桥1569.14延长米/1座，一般单线特大桥2110.8延长米，一般双线特大桥1743.53延长米/2座，其余大桥中桥共5座，共有桩基1314根。

2、地质分析

铁炉堡特大桥桥址位于重庆市黔江区正阳乡团结村附近，本段属于四川盆地中山区，沿线第四系至元古界地层均有出露，粘性土，淤泥土、砂类土、泥岩、灰岩分布。沿线区域范围发育不良地质类型主要有顺层、褶皱；裂隙、岩溶、煤窑采空区、老窖积水等。沿线的特殊性岩土主要为软土（松软土）、膨胀岩、人工弃土。

本文施工路段为铁炉堡特大桥双线38#墩至41#墩之间，4个墩台均在鱼塘当中，位于山坳当中，大小里程方向都是大山，此处墩台桩基深度较大，墩柱高度超过60m，施工难度大，工期紧。经过前期地质勘察，鱼塘水深为1.5m左右，因常年淤积，淤泥厚度约8m，且淤泥呈流塑性。现场地形图如下图：

图1-1铁炉堡特大桥38#-41#墩平面布置图

3施工准备

2.1机具选择

一般的转盘和冲击钻机设备老旧，存在转移孔位繁琐、施工效率低下等缺点，施工过程中需要泥浆护壁，泥浆的使用对环境污染大，且容易发生塌孔、缩颈等质量通病；旋挖钻机机械化、自动化程度高，履带式的装备移位灵活方便，成孔效率高、质量有保障，根据对图纸中该地区地质条件的分析，可以采用干钻法施工，省去泥浆施工环节，对环境污染小[1]。

本标段全线共有桩基1314根，由于工期紧任务重，对桩基的施工工期和质量要求都非常高。经过对各类指标的对比，旋挖钻机除了对施工场地承载力要求较高外，其余各项要求都符合工程需要，因此在施工中采用旋挖钻机进行施工。

2.2场地处理

铁路工程中的桩基基础一般采用群桩形式，而该区域四个墩台都位于鱼塘当中，要想给旋挖钻机提供施工平台，需要在红线范围内对墩台周边进行抛石挤淤，改变软基承载力满足钻机施工。用于挤淤的渣石粒径不宜过大，大的石头容易造成钻机钻头偏位，既影响施工效率又不能保证桩基质量。沿红线边临时租用土地，填筑一条宽5m的施工便道贯通鱼塘，然后对墩台底进行2-3m厚的渣石填筑，施工平台比横桥方向到红线边，纵桥方向比承台宽5-8m，方便后期其他施工设备施工站位。

3施工过程

3.1工艺

鱼塘内四个墩台，每个墩台11根桩，共计桩基44根，桩径1.5m，平均桩长30m，根据计划工期，需要在50天内完成该任务，而旋挖钻机的功效可以达到每天一根，完全满足工期要求。

钻机就位后，首先埋设护筒，护筒采用直径1.8m长6m的钢护筒，埋设中心与桩基中心重合，并外露出施工地面30cm，然后开始干钻施工。钻至设计深度后，复核桩孔深度，合格后利用自制检孔器检孔，达到要求开始下钢筋笼，最后安装导管浇筑混凝土。旋挖钻机施工工艺流程图见图3-1。

3.2施工中遇到的问题

施工第一根桩时，钻机遇到了难题，钻杆钻进至设计深度6m以上时，出现了严重的塌孔，根据以往的施工经验，采用回填土填充塌腔，重新钻进的方法进行补救，但经过多次尝试，依旧出现塌孔情况，效果不理想。另一方面，多次的回填和钻进需要挖机和装载机的配合，机械的运行对护筒造成挤压，护筒位置有了一定程度的偏移，桩孔的位置得不到保证，会导致桩基偏心和桩孔倾斜[2]。施工一时陷入瓶颈，急需有效而快速的方法解决当前难题。

3.3分析原因

每次提钻时，土体被钻头挖走，由于淤泥的流塑性，造成孔底塌陷，塌孔的原因是护筒长度过短，没有穿过鱼塘底淤泥层，应该直接将护筒跟进至相对稳定的土层。

施工平台的形成是采用抛石挤淤的方式，考虑到施工成本和工期，只是对鱼塘2-3m深度进行处理，满足旋挖钻机的基本施工要求，土体的不稳定导致护筒位置无法准确定位。

3.4解决方案

经过计算，鱼塘水深加上淤泥厚度达到9.5m，将护筒长度加长到12m，直接穿过淤泥层，并深入稳定土层，塌孔的问题得到了有效的解决，但桩基偏位问题依旧存在。根据规范要求[3]，钻孔桩的护筒、孔位中心和倾斜度都必须在允许偏差内，具体见表3-1。

经过多次的尝试，桩基偏位还是得不到解决，从下表可以看出，三个项目的数据均不同程度超出了规范要求。

针对土体不稳定的情况，首先提出对鱼塘8m深度的淤泥进行换填处理的方案一，经过计算，每个承台的平面尺寸为14.5m×10.5m，加上富裕宽度，平台的面积为20m×15m，换填的深度为8m，每个施工平台的设计方量为1500m3，总共要增加近6000m3的工程量。如果对平台进行了处理，施工土体得到很大的改良，桩基偏位问题迎刃而解。首先对淤泥进行开挖外运，然后用宕渣进行回填。开挖回填方量为6000m³，单价32元/m³（含挖、运、回填），增加费用6000m³*32元/m³=19.2万元，整个处理过程在不考虑天气影响的情况下，预计需要十天才能完成。成本大量增加，延误计划工期，造成旋挖钻机和人员窝工，因此换填平台的方案不可行，施工再次陷入停滞。

经过对相关资料的查阅以及讨论，提出了方案二，在原有的平台上采用双护筒的施工工艺（施工图片见图3-2）。双护筒顾名思义是采用两个护筒，即利用直径不同的两个护筒套用，内护筒长12m，直径1.8m，直接跟进进入稳定土层，防止塌孔和保证桩基的直径；外护筒长6m，直径2.2m，对内护筒形成有效的保护，消除了机械的挤压对内护筒的干扰，保证桩基位置准确，避免桩孔倾斜。在施工中先埋设外护筒，外护筒埋设至6m深度后，再重新确定桩中心，埋设内护筒。确定了方案，立即加工材料并开始施工试验，选取三个点进行试钻，每次钻进深度均超过淤泥层厚度。此方案只需要增加3个6m长，直径2.2m的钢护筒（钢护筒可循环利用），护筒的材料费和加工费3万元，不仅有效的解决了施工中存在的问题，还不影响现场施工，保证了计划工期如期兑现。

图3-2双护筒施工工艺

4试验及质量检验结果

对选取的3个试验点内外护筒中心与孔位中心偏差进行量测对比，对比结果如表4-1：

由表4-1可以得出：经过对方案一进行改进，采用双护筒施工工艺，钻孔桩偏位的各项指标满足规范要求。由于内护筒跟进深度超过了淤泥层深度，桩基塌孔现象得到了有效解决。因此，采用双护筒施工工艺，根据淤泥层深度合理设计内外护筒长度，桩基塌孔和偏位问题得到了彻底的解决。

采用低应变反射波法对铁炉堡特大桥双线38#墩至41#墩共计44根桩基进行检测，验证桩的质量，检测结果如下表4-2。

从表4-2得出，桩身完整性满足设计及规范要求，综上所述，双护筒施工不仅解决了现场施工的难题，保证了工期，还能保障桩基的质量，可对今后复杂软基地形中钻孔灌注桩施工提供借鉴。

5结束语

随着交通基础建设数量和范围的扩展，桩基应用的地域越来越广，同时地质条件也越来越复杂，大大增加了施工难度，传统的机械和工艺已不能满足现有的施工要求，为保证基础建设质量，本文通过桩基双护筒施工工艺，根据淤泥层深度合理设计内外护筒长度，有效地解决了深淤泥软基地段钻孔灌注桩施工中出现的桩基塌孔及偏位问题。该工艺可以指导深淤泥软基地段钻孔灌注桩施工，并取得了良好施工效果。

参考文献：

[1]韩金亭.大口径旋挖钻机在桩基施工中的技术优势[B].西部探矿工程.2002

[2]李佳、马延松.钻孔灌注桩常见施工质量问题及防治措施[C].黑龙江交通科技.2008

[3]铁路桥涵工程施工质量验收标准.TB10415.2003