中铁十二局集团第三工程有限公司 山西太原 030024
摘要：广东省西部沿海地区随着城市发展、新建铁路、公路线路越来越普及，受城市土地稀缺与地层地质影响，新建线路多为桥梁。
桥梁工程中桩基施工是桥梁施工的重中之重，钻孔灌注桩由于适应性强、成本低、施工简便等特点应用较为广泛。在西部沿海地区淤泥地质条件下，钻孔灌注桩成桩质量成为工程施工重点。
1：工程概况
广州南沙港铁路位于广东省西部沿海地区，根据钻探揭露，结合区域地质资料对比分析，沿线所经过的地层岩层按成因和时代分类主要有：第四系全新统人工堆积层；第四系冲洪积层淤泥质土、粉质粘土、砂类土；三角洲海陆交互沉积层淤泥质土、粉质粘土、砂类土等；侏罗系中上统泥质砂岩、细砂岩、钙质砂岩及燕山期花岗岩、花岗片麻岩等侵入岩体。
西江特大桥公铁合建段根据地质勘察报告，场地地表以下20m范围内存在饱和淤泥质粉砂、粉砂、中砂且地下水位高。设计桩基为端承桩，桩径为2米，桩长为35～20米，嵌入岩层深度为3米。公铁合建段双层门式墩，上层为公路盖梁，下层为铁路盖梁，桩基荷载大，对桩基施工质量提出了更高的要求，为保证成桩质量，特展开了沿海地区淤泥层桥梁钻孔灌注桩施工技术研究。
2：桩基施工扩孔问题
桩基施工过程，现场采用2米、3米两种护筒，下钢筋笼前对桩基钻孔的孔径通过探笼检测，桩径满足设计要求；成桩后对成桩结果进行低应变反射检测，桩基检测报告结果显示：20% 的桩基都存在异常波动，且异常波动的位置基本在桩顶下 4～ 15m。 根据地质勘探报告可知，该段范围多为淤泥层、淤泥质粉砂层。施工前期每根桩基的混凝土灌注方量统计，灌注桩平均充盈系数达到1.4，混凝土超方严重，且其中3米护筒桩基超方明显少于2米护筒桩基；钻进速度每日2～ 5米的桩基混凝土超耗量，明显少于每日钻进速度6～ 10m桩基混凝土超耗量。据此推断桩基在护筒底淤泥层范围内，存在局部桩身扩径现象。施工过程中正逢雨季个别钻机有钻头不垂直、钻机倾斜、护筒出现轻微倾斜下沉等现象，会造成钻头角度偏差，对钻头的角度调易整造成扩孔现象。
3：原因分析
施工平台基础排水不及时，雨水浸泡使钻机基础下方产生不均匀沉降，冲击钻在钻孔过程中，钻机前后震动受力不均匀，均会造成钻机倾斜，从而造成孔口处钻杆中心与桩位中心水平偏差，对钻机钻头角度的纠偏过程，会导致孔径轴线的变化从而造成在纠偏范围出现扩孔现象。
护筒埋设深度不足，同时护筒外侧加固不牢固，钻进过快造成护筒下方土体护壁效果差，有坍塌扩孔现象，进而造成护筒下沉。
淤泥层厚度达到 20m 厚，且设计要求嵌入弱风化花岗岩3米，花岗岩钻进速度慢，从护筒就位到灌注成孔需要15～20天时间，同时由于现场地处市区，夜间22：00凌晨6：00不允许作业，相对作业时间较长，钻进过快则护壁的效果较差，容易造成扩孔现象。 设计钢筋笼需深入桩底，钢筋笼长度长，保护层为8cm，采用吊车下笼，下笼过程钢筋笼如不垂直易对护壁产生扰动，造成扩孔。桩基深度长，桩基成孔后，清孔时间长，清孔过程有局部坍塌扩孔现象。
4：解决措施
4.1施工平台及护筒埋设
钻机作业平台采用建筑垃圾填筑法搭建平台，平台填筑后采用压路机层碾压3遍，设置排水坡，防止施工平台基础因水浸泡出现不均匀沉降等现象，造成钻机偏移和倾斜。可采取钻机底架垫平后，在平台上铺设大块钢模板，淤泥局部沉降对平台影响较小，增加平台的稳定性，开孔时应注意以下几点：①每个墩位只摆放一台钻机，桩位采用对角跳打法，减少打桩过程桩基相互间振动影响造成的塌孔。 ②桩位开孔前应确定已灌注完成的桩基混凝土强度达到2.5MPa以上。③每天对护筒中心检查，对钻头的对角锤径、周长和垂直度进行检查。
根据护筒长度的不同对比，长度加长可很好的防护扩孔现象，一般在校核桩位中心后，开挖1.5米，采用挖机配合振动锤将护筒下压，顶部1.5米采用人工配合挖机埋设，四周用黏土分层回填夯实，护筒中心与桩中心重合。
保证钻机和护筒的垂直度，减少钻进过程小角度的纠偏，避免大角度的调整，可有效的减少扩孔现象。
4.2钻进方法
根据现场渣样以及地勘报告，判断钻进地质地层，在不同地质层灵活调整钻进速度。在淤泥层中钻孔过程中，最重要的是保证护壁将护筒底部的孔壁护住，因为护壁是护筒与土衔接的部位，也是整个孔壁的最薄弱部位，因此护筒底5米范围内可采用低速低压钻进，钻孔时有效控制 “悬距 ”，即钢丝绳放松量，同时提高护筒内泥浆高度，增大泥浆比重，并保持泥浆循环通畅。在淤泥层钻进需控制每日钻进进尺，从而保证护壁效果。
进入全风化岩层后，加大对钻机钢丝绳垂直度和锤径的检测频率，防止出现偏锤，孔径偏位。
4.3钢筋笼吊装
钢筋笼在加工场制作，在钢筋笼内每隔3米布置一道架立筋，架立筋采用主筋同型号的钢筋与主筋焊接，避免钢筋笼在吊装和运输过程中局部应力过大而变形，造成下放钢筋笼刮伤孔壁，刮伤淤泥质软土地层孔壁造成孔底沉渣，增大泥浆内粉粒含量，而且软土层孔壁破坏极易造成坍孔扩孔。成孔前现场提前将钢筋笼运输到现场，吊车就位准备无误，终孔后及时下放钢筋笼，减少等待时间。钢筋笼采用吊车分节吊装连接，钢筋笼吊装过程要保持垂直。现场钢筋笼连接除接地钢筋外尽可能采用机械连接，专人安装，提高钢筋笼连接质量，加快钢筋笼下放速度。
钢筋骨架采用箍筋成型法，钢筋笼加强筋绑扎每圈绑扎圆形滚动垫块数量保证每个面不少于4块。圆形滚动垫块保证钢筋笼保护层的同时，可有效防止钢筋笼与护壁刮碰。
4.4泥浆比重
在钻孔开始前，为保证护筒下方淤泥土层的护壁效果，应提前制浆，考虑现场为淤泥质土，可通过低垂慢击在桩基孔位内制浆。钻孔过程需检测泥浆黏度和胶体率，如不能达标，则需通过试验在泥浆中掺入适量正电胶、碳酸钠，烧碱等。成孔后清孔过程，泥浆比重逐渐降低，孔内静水压力小，淤泥质软土因其强流动性和低韧性，在孔内静水压力小的情况下易出现孔壁剥落甚至坍塌现象。所以应尽可能缩短二清时间。
4.5 灌注混凝土
二清后及时安装导管灌注混凝土，减少工序间间隔时间。导管现场摆放位置要便于安装操作，根据导管安装时间可提前拌料，从而减少导管安装后等料时间。
因淤泥质地层孔壁地层较软，在进行水下浇筑混凝土时，若混凝土流动性能差，难以顶升，就会在软土地质层蹭掉护壁，致使孔壁淤 泥质土进入桩身混凝土，形成坍塌扩孔现象从而造成桩身质量缺陷。试验员需旁站确保每车混凝土的和易性和流动性。技术人员需要观察护筒内泥浆面、护筒周围有无异常，准确探测混凝土面离地面高度，根据混凝土上升高度与灌注方量计算是否有缩径或扩孔现象。
5：结束语
广东省西部沿海地区淤泥质土层较为普遍，在此类土层施工钻孔灌注桩，极易出现塌孔、缩颈、扩径等质量问题。此类问题严重时会导致成桩质量差，甚至出现断桩等严重质量事故。以西江特大桥公铁合建段桩基施工为例，对桩基扩孔现象进行问题分析、过程控制、事后检验，灌注桩平均充盈系数由1.4降到1.11，混凝土超方量得到很好的控制，淤泥质土层桩径塌孔、缩颈、扩径等质量得到了较好的控制，在对成本控制的同时保证了成桩质量，对相同标段同类地质施工起到重要指导意义。
参考文献：
[1] 刘永锋 沿海地区深厚淤泥层桥梁钻孔灌注桩施工技术研究 2017
[2] 王敏帅 江门站深厚淤泥地质条件下钻孔灌注桩施工质量分析与控制 2019
[3] 孙西平，张发斌 冲击反循环钻机在粉砂和淤泥质地层中灌注桩的施工技 2012
[4] 张勇顺 钻孔灌注桩在泥质滩涂地质条件下的施工方法 2014