摘要：近些年来，埃塞俄比亚在逐步扩大铁路建设的规模。在基础建设中中，铁路交通网的规划和建设仍然占据了其中的主导地位。然而实质上，与铁路建设有关的施工措施表现为较强的复杂性特征，其中涉及到钻孔桩的具体施工流程。钻孔桩运用于铁路项目施工时，通常都要设计相对复杂的步骤，在这其中也暴露了很多缺陷与弊端。针对埃塞WM铁路具体在修建过程中，存在较大可能涉及到钻孔桩的现场施工。为此针对该条铁路修建中的钻孔桩施工处理，施工方应当明确钻孔桩最基本的施工原理及其技术特征；结合铁路项目建设的真实状况，探求完善钻孔桩项目建设的可行措施。
关键词：埃塞WM铁路；弧石层钻孔灌注桩；常见问题；处理措施
引言
WM铁路项目为沃尔迪亚至麦克莱铁路是埃塞俄比亚铁路规划网中5号线的北段，地处埃塞俄比亚境内北部提格雷地区，是埃塞俄比亚中部地区与北部地区经济、交通走廊的中轴，是一条以货运为主、客货兼顾的新建国铁Ⅱ级单线铁路。线路接Awash～Weldiya段的Haragebeya区段站一直向北，经Waja中间站、Kukuftu中间站、Addi Abder会让站、Dadah中间站、May Zeiefo会让站至终点Mekelle中间站，线路起止里程为AK0+000～AK214+384，正线全长214.384km。
沿线地形条件及地质构造复杂，不良地质发育，主要有：泥石流、构造破碎带及影响带、岩堆、滑坡、危岩落石、泥页岩风化剥落、基岩软弱夹层、岩溶及岩溶水、砂土液化等。地质构造复杂，围岩级别为III、Ⅳ、Ⅴ级，主要是Ⅳ、Ⅴ级围岩，构造破碎带及影响带、基岩软弱夹层、岩溶及岩溶水、岩堆、滑坡、泥石流等不良地质发育，局部地段地下水丰富，给隧道开挖、桥梁桩基的施工方法带来局限性，大大增加了施工难度和施工周期。具体在施工时，K0—K58段落内桥梁桩基础位于冲击平原位置，在桩基施工过程中遇见砂层，卵石层，给桩基成孔影响较大，以AK6+699大桥为实例，在施工方针对卵石层钻孔灌注桩给出了相应的处理措施，运用适当的技术手段来处理现场的桩基成孔和灌注，在此基础上介绍了其施工工艺,并通过对水下混凝土灌注桩的常见事故的原因分析,提出了相应的故障处理措施。
1 项目施工的概况
整条铁路具有214千米的全长，在这之中包含了20%的桥隧施工。具体来讲，铁路施工涉及到170千米的路基长度、1500万m³的土石方总量。在施工规划中，对于桥梁设计为32千米的总长，其中涉及到19千米的特大桥以及13千米的中型大桥。铁路项目共有12座隧道，整体上可达12千米的总长，其中包含了3600米的最长隧道以及2100米总长的两座隧道。在铺设轨道时，总共铺设了214千米的正线轨道以及22千米的站线轨道，整体上包括522000m³的道砟体积。在整个的施工进程中，施工方新增了36000㎡的房屋总面积，其中包含会让站与中间站等[2]。
2地质状况及地质勘查
地质特别复杂地段应开展加深地质工作或专项地质工作，需要深孔钻探的必须安排深孔钻探。
对控制线路方案的越岭地区、不良地质及特殊岩土、复杂的长大隧道和大河桥渡等重点工程地段，应充分利用航片、卫片资料进行地质解译，并在大面积地质调绘的基础上，合理选用综合物探和原位测试等有效方法，配合钻探及测试工作，评价其对线路方案及工程的影响，避免因遗漏重要的工程地质问题而造成线路方案决策上的失误。
桥梁施工方案：桩基采用机械钻孔，部分采用人工挖孔；6m以内无地下水基坑采取放坡开挖，河中基坑采取钢板桩围堰开挖；高度25m以下墩柱采用定型模板1次支模1次浇筑，采取必要的防止浮模、涨模措施；25m以上墩柱采取翻模法施工；连续梁采取挂篮法施工；托盘模板使用抱箍支撑。
3 孤石层钻孔桩施工
AK6+699特大桥为平原区桩基础施工的难点，钻孔桩穿过松散流塑层和卵石层并嵌入微风化花岗闪光岩深度不小于1.0m。施工方法如下：
A钢护筒插打及泥浆池布置
护筒的直径为φ1.5m，壁厚σ=12～20mm，底节σ=20mm,其余为12～16mm。
护筒插打采用DZ-150的振动打桩机，插打至孤石层顶面，为防止护筒底口变形，撕裂导致卡桩。最大的入土深度为15m。钻孔至孤石层后，再进行护筒跟进，穿过流塑层至孤石层顶面。其中个别孔护筒入土8m后进入困难。为避免变形在钻孔穿过上层孤石层后，再在护筒内插入打φ2.15外径的护筒。
泥浆池布置的原则是满足钻孔桩正反循环的需要。一般采用正循环钻进，清孔时的反循环吸渣。泥浆池集中布设面积为25×10×0.9m。每台钻机设一循环池和沉渣池，并配用控挖机及时清渣。
B钻机及钻头的选用
施工初期由于缺乏详细的勘测地质资料，钻孔机械选用CZR-200型件冲反循环钻机。在6-1#、6-3#及6-8#孔首先开孔钻进。除6-1#孔外其余两孔均在原岛面以下约20m处遇到强孤石层，钻头破坏严重，每钻进10cm左右都需钻头修补，同时由于孤石相互间的排列不均，导致钻进中跳钻严重，使得中心管的连接螺栓多次折断引起掉杆，影响钻进过程中正常泥浆循环和钻进速度。该钻头重约3T，形状为笼式，为高频低冲程对微风化孤石的破岩冲击力小。一般孤石为曲面，当钻头外圈与孤石表面接触后，由于没有足够的破岩力，使钻头产生滑移，易形成曲孔，反循环排渣时孔壁稳定差。易扩孔其中6-3#、6-8#均出现了曲孔现象。6-8#在孤石层中扩孔较大。（附成孔图），对此在钻机和钻头的选用中作了调整。
由于孤石层较为松散，对旋转钻机的成孔较为不利。否定了采用中升-2000型全液压旋转钻机的方案。因此其它的钻孔桩成孔中改用冲击钻机。冲击钻机与CZP-2000型钻孔桩相比，其优点在于：
①采用重量大的冲击钻头，易于击碎强度高、脆性大的微风化孤石，提高钻进速度。
②有利于对成孔空壁挤迷密固定，有效防止塌孔。
C钻进工艺
孔内钻进采用投泥造浆工艺。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在一般地层及护筒内钻进时采用4～6m冲程冲砸，配合正循环浮渣。在孤石层中采用3～4m冲程冲砸，泥浆比重1.2～1.35，粘度不小于20s，胶体率95%以上控制，便于浮渣和稳固孔壁。在冲砸过程中需应根据进尺情况及时判断成孔的垂直度确定是否产生斜孔或曲孔。若有应填片石和泥块进行修孔。
清孔采用正循环换浆。循环浆的指标要求：比重为1.1～1.2，粘度不小于195，胶体率大于95%。在清孔过程中，孔内原浆置换后，易出现孔内沉渣，可采用反循环吸渣。停止循环后沉渣厚度不大于5cm，满足孔内泥浆比重1.2以下，含沙率不大于8%，粘度不小于18s。胶体率在95%以上。
4钢筋笼安装及水下混凝土浇注
A钢筋笼的安装
钢筋笼直径φ1420mm.主笼为36φ28Ⅱ级螺纹钢筋，沿高度每2米设一道加强箍。由钢筋加工场分节制造，完成后现场安装。
安装前采用外径探孔器过孔，检查孔的垂直度，在检查中由于孔壁摩阻的影响，探孔器前端需采用压重方可检查到位。钢筋笼接长采用现场双面搭接焊。
B水下混凝土浇注
水下混凝土采用垂直导管法浇注。混凝土为水下C25,采用泵送砼。其性能要求：初凝时间不小于10小时，碎石直径为5～31.5mm，中粗沙砼陷度18～22，和易性好。
考虑到扩孔的因素，初始浇注砼量不小于5m3,采用抛球法施工工艺，导管初始埋深不小于1m。浇注过程中确保导管埋入深度在2m～6m间。砼的浇注大于25m3/h。
5 几点体会
平原段落大桥钻孔桩的施工虽然由于地质条件复杂等因素而进度较慢，但通过采取一些相应的技术措施，相对来说还是比较顺利的，尽管如此，还是存在着一些不够理想的地方。
5.1对泥浆指标的控制
对最初桩基的检测结果表明，桩底沉渣较多，Ⅱ类桩比例偏大，究其原因主要有以下两点：
①探测管没有放到底，为了保证探测管不在桩底碰撞变形，导致超声波检测的金属探测头无法畅通，探测管在桩底50cm处没有设置，检测时也就无法检测到桩底，对桩底混凝土的胶结程度判断不够清楚。
②泥浆指标较差，下完钢筋笼后沉渣较厚，而在下完导管后二次清孔时，由于桩基直径较大，而导管活动范围有限，清孔时桩底形成一个锥形，中间清到了位，而边上（尤其是钢筋笼及探测管周围）沉渣仍然存在，检测结果也就是沉渣较厚，Ⅱ类桩比例较大。
针对以上情况，我们采取了相应措施，首先对探测管加长，使其底部距桩底约10cm左右，其次加强对泥浆指标的控制，检孔合格后必须清孔，调制泥浆（调泥浆应以加投粘土和纯碱为原则，严格按如下顺序进行：先通过加水降低含砂率及比重，再通过投粘土和纯碱提高粘度和胶体率），清孔完毕，测定泥浆指标符合要求，2小时静止不动无沉淀者，才可以安装钢筋笼。检测结果表明，上述措施十分有效，桩底胶结程度很好，Ⅱ类桩比例明显下降。
5.2扩孔率的控制
由于地质情况复杂，圆砾层卵石夹土层较厚，若桩径小，则检孔器很难顺利通过，因而部分施工队伍通过加大钻头直径过分加大成孔直径来让检孔器通过，从而提高成孔速度，缩短成孔周期，为此经理部规定，如因钻头直径过大，扩孔率超过1.2以上者，其增加的砼数量将由成孔者承担费用，在钻进过程中，技术人员随时检查钻头直径，对其直径过大者，给予一定的经济处罚，之后扩孔率基本上得到了控制。
5.3对探头石的处理，在钻进过程中，对探头石没有及时处理掉，导致成孔后检孔器无法通过，然后在回填处理，不仅花费了大量的人力、财力，也浪费了宝贵的施工时间，应引以为戒，在今后施工中若遇到此类情况，应及时处理，否则后患无穷。
5.4护筒底口的坍塌
6#墩护筒埋设较浅，而该处水深流急，水压很大，在钻孔桩的施工中护筒底口经常坍塌，根本就不能成孔，由于施工的需要，此处截流筑岛之后，6#墩钻孔桩的施工才进入正常，对此应吸取经验教训。
结语
钻孔桩施工是一座桥梁工程的首要任务,因此精心组织、周密安排，优质高效完成钻孔桩基础是前期施工的关键。所以在施工过程中应经常总结、分析经验和教训，对钻孔施工工艺和机具进行改善和调整。自分部桩基开工以来，克服圆砾层、卵石层厚，微风化花岗岩多等多种复杂的地质因素，于2016年11月2日顺利完成，经过将近一年的施工实践，积累了许多宝贵的有价值的施工经验。
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论文作者:王汉强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/18
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