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摘要：桥梁桩基的施工受地质条件的影响较大，其施工的难易程度主要取决于地质状况，而在施工中遇到特殊地质施工技术要求更高。本文结合作者在广东省珠海市鹤洲至高栏港高速公路桥梁桩基施工实际，对深厚淤泥层这一特殊地质条件下的桥梁桩基施工难点和施工方法进行探讨。
关键词：淤泥地质；桥梁；深桩基础；施工技术
本工程所在地为珠海市金湾区，珠海有百岛之城之称，本区域多为后期填海造地，将就近岛屿连接在一起，淤泥层厚达几十米，且存在大量孤石和斜岩，这对桥梁桩基的施工造成了相当大的难度。现场施工时应结合地质条件做好技术细节，才能确保施工的安全质量和成本控制，才能满足设计的要求和进度计划。
1 厚淤泥地质条件下影响桩基施工的因素分析
1.1机械设备就位难
本项目最初拟采用旋挖钻施工，后经试桩发现地下地质条件复杂，孤石大且分布密度高，入岩石后岩层硬等导致无法正常钻进，改为正反循环冲击钻施工。钻机就位难是淤泥地质桩基施工中的常见问题之一，由于淤泥层地质流塑性高，且极易形成沉降，机械设备就位和稳定性相当难以控制。
1.2混凝土超方严重
由于淤泥具有强度低，高压缩性以及高孔隙等特点，容易扰动和流动变形的特点，使其施工性能非常差，尤其是对于桩基的施工是非常不利的。在桩基的施工过程中，存在着许多不确定的因素，容易出现问题。比如，最常见的就是混凝土扩孔的问题。这主要是由于在混凝土浇筑的过程中，深水下混凝土的压力比较大，会导致混凝土向外扩，部分混凝土被挤入淤泥内，使得混凝土充盈的系数变大，不仅导致扩孔问题，还使混凝土超方，增加工程的成本。
1.3钻进过程控制难
由于淤泥地质的承载力较低，本工程采用的冲击钻机自重约8t，钻头约5-6吨重，淤泥无法承受，钻进控制比较困难。淤淤泥地质条件下桩基施工过程中，机械自重及钻头冲击过程中，淤泥层处于活动状态，孔壁受其影响极易坍塌。于钻进过程中因钻机晃动扰动淤泥层，引起淤泥层流动，钻机出现不均匀沉降，钻杆垂直度出现偏差，从而导致孔位偏差和桩位倾斜，孔壁侧压力不均匀，也会导致塌孔、缩径等现象发生。
1.4钢筋笼下放难
由于厚淤泥的地质条件，使一般配套的桩长和钢筋笼都相对较长，红旗三号特大桥最深桩长达到80余米，这就需要把钢筋笼进行分节制作，每节标准钢精笼长度为12米，灌注一根长桩接头就有5个之多，接头采用直螺纹套筒连接，且不在一个平面，每个截面的主筋接头为36个，每个接头要在汽车吊协助下人工采用扭力扳手扭紧，在套筒套丝、钢筋对正等都正常的情况下，没扭好一个接头在3分钟左右，完成一节钢筋笼的接头连接耗时大约2-2.5个小时，但实际操作过程中会出现钢筋笼垂直度无法保证，钢筋对不上等种种现象，导致接头连接工效大大降低，接头耽误时间长，孔壁容易出现坍塌等情况，坍塌后又无法顺利安装钢筋笼，由此造成了恶性循环，最长的钢筋笼下方安装持续时间超过了24个小时，现场工人叫苦连天。
1.5二次清孔达到效果差
红旗三号特大桥的地质层主要为素填土+厚淤泥层+粉砂土+强风化花岗岩+弱风化微风化花岗岩，淤泥层受外界荷载很容易出现塌孔收缩现象，再加上钢筋笼下放需要很长时间，泥浆已基本沉淀失去护壁排渣作用，粉砂层导致孔内泥浆含砂率剧增，二次清孔量很大，这在很大程度上也影响了桩基施工的质量。
2 淤泥地质条件下桥梁深桩基础施工技术
2.1平整场地
整个桥梁施工现场的表层大都是素填土和淤泥层，必须修建施工便道和平台才能施工。珠海环保形势也比较严峻，禁止使用石灰、水泥等对土质进行改良，且全线4公里多的主线便道加上大林互通的便道，战线长导致使用钢便桥的成本耗费巨大。最后本工程采用回填石渣、建筑垃圾等，平整后夯填密实的方法搭设便道和施工平台。
2.2测量定位
测量定位是确定孔位精度、钻孔垂直度的关键环节，由测量队和现场技术员自检，监理人员复验的措施，将偏差严格控制在设计或规范允许的范围内。在测量放线中，使用GPS测定桩位，桩位中心插一钢筋，以桩心为圆点，半径5米以上范围内画圈，在圈内对称四个点各打一根控制桩控制桩位中心，用砂浆固定控制桩，拉出十字线，十字线中心与桩中心重合，在整个钻进过程中保证不碰撞四个控制桩。
2.3护筒的制作和埋设
护筒的制作和埋设质量直接关系到桩基施工的质量，因此，必须重视起来。淤泥地质要适当加长钢护筒埋深，在钻孔前，首先在桩位孔口埋设护筒，护筒的作用是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作，保护孔口，贮存泥浆，使泥浆液面高出地下水位和保护孔顶上层不致因钻头反复上下升降、机身震动而导致孔口坍塌。护筒采用钢护筒，护筒埋深为3m以上，用厚度15mm钢板制作，其直径比桩孔直径大200mm，上部开设2个溢浆孔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆护筒埋置深度根据实际地点的地质情况而定，护筒宜高出地面0.3m。护筒一般采用挖坑埋设法，有时候现场也采用挖机对称静压埋设，埋设时护筒中心线应与桩中心线重合，平面偏差控制在50mm以内，并保证护筒的竖直度，埋设好后在四周分层回填土渣或者浇筑部分混凝土，保证护筒的垂直度。
2.4泥浆的制备
泥浆制备是施工中的难点也是重点之一，钻孔泥浆采用不分散、低固相、高粘度的 PHP 泥浆。PHP 泥浆的主要成分：膨润土、碳酸钠、聚丙烯酰胺的水解物。在开工前准备数量充足、符合要求的泥浆。泥浆调制采用泥浆搅拌机搅拌，搅拌时先将定量的清水加入搅拌机再投入适量膨润土和纯碱并开动机器搅拌。造浆过程中要边搅拌边投入配料，投入配料搅拌均匀后再进行二次投料循序投入配料。严禁一次将全部用量的配料一次投入，给泥浆搅拌均匀造成困难。钻孔时，泥浆将孔内不同土层中的空隙渗填密实，使孔内渗水降低至最低，以保护筒内稳定的水压，同时，淤泥地层钻进时可以稍微调高泥浆比重，控制在1.2-1.3 g/cm3。在钻进过程中，对孔内以及泥浆池出口处的泥浆进行检测，根据检测结果对泥浆进行调整，增减水、膨润土以及外加剂的相对用量，直到新制泥浆达到性能标准。为保证施工各阶段的泥浆性能指标，开钻施工期间每1小时检测一次，等泥浆性能稳定后每4小时检测一次， 并根据钻进过程中地层变化情况增加检测频率。在钻进过程中，对孔内以及泥浆池出口处的泥浆进行检测，根据检测结果对泥浆进行调整，增减水、膨润土以及外加剂的相对用量，直到新制泥浆达到性能标准。为保证施工各阶段的泥浆性能指标，开钻施工期间每1小时检测一次，等泥浆性能稳定后每 4 小时检测一次，并根据钻进过程中地层变化情况增加检测频率。
2.5钻孔施工
开始钻进时，应低锤密击，锤高0.8～1m，在淤泥层的冲程不得超过0.8m，24小时内的进尺不超过12米即每小时进尺不得超过0.5m，不能因为淤泥地层好钻进就盲目追求进尺。而且进入长淤泥层后可以换为比设计孔径小200mm的钻头钻进，入岩面后改为设计桩径锤头钻进，检孔发现若一直采用设计桩径大小的锤头钻进，淤泥层的扩孔系数最大达到30％，而采用小一号的锤头则能控制扩孔系数在5％以内。另外，为保证钻孔倾斜度小于1％，钻机外侧也要加两道斜撑，与钻机本身的两道支撑一起形成四角对称支撑。入岩后每钻进1m应捞取渣样分析，以便四方验孔，遇到斜岩要提前备好与高于捞出渣样硬度的花岗岩片石及时回填。遇到大孤石情况要多配备1-2个钻头，一个钻头的钻牙磨损及时焊接新的，备用钻头继续钻进，不得长时间停下来等焊钻牙（每焊接好一个钻头的所有钻牙大约需要5天左右），出现塌孔隐患。
2.6清孔
本工程清孔采用二次循环泥浆清孔。灌注桩成孔达到设计标高后，将泥浆泵管下放至孔底，用泥浆泵将泥浆池中比重较小的泥浆压入孔内，形成自然循环，首次清除孔内沉渣。清孔后的泥浆指标达到含砂率小于4％、比重1.17g/cm3左右、孔底沉淀厚度小于30mm时，吊放钢筋笼和导管。由于孔内泥浆中悬浮的沉渣在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程质量。因此，在混凝土灌注前利用导管进行二次清孔。当孔口返浆比重符合1.03-1.1g/cm3，含砂率小于2%以后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。若孔底沉渣达不到要求，可以采用在导管内下风管的方法清理。
2.7钢筋笼和导管吊装
钢筋笼在加工场集中采用数控滚笼机制作，以确保钢筋笼的外径尺寸和垂直度；对于保护层则用半径 65mm的垫块保证，布置方法为钢筋笼纵向每隔 2m 布置一个断面，每断面环向布置 4-6块，成梅花形安装。钢筋笼长12m，采用吊车一次吊装。每孔每节钢筋笼准确编号，按底笼-中间标准节-顶笼的顺序依次运送到现场安装，运至现场的钢筋笼要摆放在平整干燥坚实的地面上，确保垂直度，保证接头的顺利连接。浇注采用内径为30cm壁厚为10mm的无缝钢管导管，每节长2～3m，配备几节0.5～1.0m的短管，短管位于导管最上端，连接为T 型螺纹的快速接头，接头用橡胶圈密封防水。吊放导管要顺直、居中，导管下口应比孔底高0.3～0.5cm，以免沉渣堵塞管口。
2.8灌注水下混凝土
在具体的实践中，灌注水下混凝土需要注意以下问题：淤混凝土灌注前，再次检查孔底沉渣度，如大于清孔要求，再次进行清理。导管提前进行试压，在孔外试拼导管进行水密试验的水压应不小于孔内水深 1.3 倍的压力，亦不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力的 1.3 倍。水密性试验方法是把拼装好的导管先灌满水，两端封闭，一端焊接出水管接头，另一端焊接进水管接头，并与压力泵出水管相接，启动压力泵给导管注入压力水，当压力泵的压力表压力达到导管须承受的计算压力时，稳压 10 分钟并滚动导管，接头及接缝处不渗漏即为合格。导管底节长6m无接头，其余节段为2m、3m，导管下放的长度距孔底0.3—0.4m为宜。储料斗的容量应使首批灌注下去的混凝土能满足导管初次埋深1m以上。灌注过程中，导管在任何时候都保持埋深大于2m但小于6m。为保证质量及灌注顺利，混凝土坍落度控制在18-20cm。施工时，混凝土由搅拌站拌合，混凝土运输车运输和浇筑，吊车抽拔导管。灌注中随时测量混凝土面高度，随时做好记录。灌注的桩头比设计高0.5-1.0m，浇注过程中，将孔内溢出的泥浆引流或用泥浆车运输至固定地点，待蒸发、晾干后运走处理，防止污染周围环境。
3 桩基作业中几点注意的事项
针对淤泥地质，在进行桥梁深桩基础施工时应注意以下几点：1）成孔质量控制是一个重要环节。成孔的好坏直接关系到成桩质量， 尤其是成孔深度和清孔，成孔深度不够会造成灌注桩进入不了持力层而导致承载力不够，而清孔不彻底，导致孔底充满杂物而达不到承载要求，另外钻机平台的稳定性也影响成孔质量，扩孔系数过大会导致混凝土超方严重，成本增加；2） 钢筋笼的质量优劣直接关系到灌注桩是否具有足够的承载力。尤其是钢筋笼的吊装，稍不注意就会造成塌孔和钢筋笼变形等现象，另外钢筋笼制作不精细会导致现场接头连接困难重重；3）水下混凝土的灌注是桩质量好坏的关键，水下灌注混凝土的施工工艺显的尤为重要。成孔后尤其是二次清孔后放置时间不得超过2个小时。珠海地区急阵雨、聚雨情况每天几乎都有发生，每次灌注时要备好雨布，在下雨时对料斗进行覆盖。首批灌注混凝土数量应能满足导管初次埋置深度和填充导管底部的需要，且要连续进行灌，淤泥层灌注过程中也导管埋深必须保证在4-6m，过浅容易出现质量隐患，过深压力就大，孔壁周围淤泥层受压扩大，容易造成超方。
由于受地质因素的影响，桥梁桩基在施工的过程中经常会出现不可预见的问题。因此，技术人员应秉持科学严谨的态度，对各种施工工艺和施工方法不断地钻研总结和创新，探索更加科学更加经济合理的施工工艺，推进交通建设质量更上新台阶。
参考文献
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论文作者:李金轩
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/30
标签：泥浆论文; 淤泥论文; 导管论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 桩基论文; 地质论文; 《防护工程》2019年12期论文;