软基地段钻孔灌注桩施工

程剑春

中交第三航务工程局有限公司宁波分公司

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。其中本标段桥梁共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1314根桩基。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。

本文所探讨的施工地段在铁炉堡特大桥双线38#墩至41#墩，此处墩台位于一个鱼塘里面，连接两座大山，不仅桩基深度大，墩柱高度更是超过了60m，因此对工期要求非常高。经过前期的地质勘察，这个鱼塘水深为1.5m左右，因常年淤积，淤泥厚度约8m左右，且淤泥呈流塑性。

2 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。

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2m～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5m～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。

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，采取了利用回填土填充塌腔，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2m～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 提出解决方案

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，塌孔的问题得到了有效的解决，但桩基偏位问题依旧存在。

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，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，决定采用方案二，在原有的平台上采用双护筒的施工工艺。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。

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，若采用单护筒施工工艺，孔位中心偏差不满足规范要求，采用双护筒施工工艺，孔位中心偏差满足规范要求。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根桩基进行了检测，检测结果如表1。

表1 低应变反射波法检测结果统计表

从表1得出：采用双护筒施工工艺，桩身完整性满足设计及规范要求，可以用于指导深淤泥软基地段钻孔灌注桩施工。

5 结束语

随着国家的日益强大，老百姓对出行要求日益增高，交通基础建设的数量和范围必将扩展，桩基施工的地域越来越广，面临的施工地质难度也越来越大，传统的机械和工艺已不能满足施工要求，这就需要在施工过程中不断的积累和创新，保证基础建设又快又好的完成。

本文提到的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，可以有效地解决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。