摘 要：本文以西北地區某鐵路專用線大橋為例，通過對該橋橋址處黃土地區深樁基施工技術進行研究，以機械鉆進黃土裂隙地層、強風化泥巖、砂巖夾泥巖層、流砂層等不良地質積累施工數據和參數，總結黃土地區樁基施工經驗和技術參數，大大提高了同類樁基的施工效率。

　　關鍵詞：評職范文,深樁基施工,流砂層

　　1 工程概況

　　1.1 XX大橋整體工程概況

　　XX大橋是西北某鐵路專用線中特殊結構的鐵路橋梁，其孔跨的形式為(60+104+60)m連續梁+3-32簡支梁，橋梁全長340.63米。本橋跨躍V型深溝部分采用(60+104+60)m連續梁跨越，連續梁的單孔跨度為全線最大(104m)，本橋樁基共計67根，其中連續梁部分的樁基直徑為φ150cm，普通簡支梁部分樁基直徑為φ125cm，樁基最深長達80米。

　　1.2工程地質特征及條件

　　1.2.1地形地貌

　　橋址區域位于黃土梁峁區，地形起伏較大，地面高程介于1587-1676米之間，前臺橋址為一深切“V”字型沖溝，該溝向小里程一側地勢相對較陡峻，向大里程方向地勢相對較平緩，地表多為耕地。

　　1.2.2地層巖性

　　根據地質調查及鉆探揭示，橋址區地層主要為第四系上更新統風積砂質黃土，黏質黃土，中更新統風積黏質黃土，下第三系泥巖夾砂巖。

　　1.3水文地質特征

　　橋址區沖溝內，本次調查期間無地表水流，為一季節性流水沖溝，勘探深度范圍未見地下水。

　　1.4不良地質及特殊巖土

　　1.4.1不良地質

　　橋址區不良地質主要為坡面溜坍，集中出現于前臺深切沖溝溝岸兩側，沿溝岸基本斷續均有分布，規模大小不等，形態各異，底部橫向寬度約為40-55米，局部可達60米，縱向長度約為15-20米，最大可達25米，溜坍體內物質主要組成為第四系全新統滑坍堆積砂質黃土，厚約為1-5米，坡面溜坍體頂部坎面較陡，近乎直立，下部臨空面較大，多數處于不穩定或極限平衡狀態，隨時都有繼續下滑的可能，對工程有一定影響，可經工程處理(如清除或坡面防護)。

　　1.4.2特殊巖土

　　工程范圍內地表分布的砂質黃土具有Ⅳ級(很嚴重)自重濕陷性，濕陷土層厚度約為25～30米，由于砂質黃土具有濕陷性，表現為沖溝溝岸一帶多發育有黃土陷穴，規模大小不等，形態各異，陷穴口徑多為5-15米，深4-9米不等，部分底部連通呈串狀，其頂部以黃土橋形式相連。

　　1.4.3場地穩定性、適宜性評價

　　1.4.3.1場地內地形起伏大，溝谷深切，第四系地層較厚，地層相對較單一，主要為砂質黃土，底部為第三系泥巖夾砂巖。

　　1.4.3.2、場地內不良地質發育，主要以坡面溜坍形式沿前臺溝谷兩岸集中出現，導致前臺溝岸兩側多為不穩定斜坡。

　　1.4.3.3、場地內廣泛分布砂質黃土具有Ⅳ級(很嚴重)自重濕陷性，濕陷性土層厚度約為30米，由于濕陷性作用導致多發育有黃土陷穴。

　　綜合以上條件，確定該橋工程地質條件較差。

　　2 XX大橋在特殊地質圍巖條件下的樁基礎施工工藝

　　2.1樁基礎施工特點

　　本橋樁基礎施工采用鉆孔樁法進行施工，其樁基礎施工地處山間臺地地段，為多年沉積土形成，臺地段裂隙發育，暗穴眾多，地表淺裂縫縱橫貫通并切入地面以下25～30米深度。復雜的地表裂縫及暗穴，無法按照常規的樁基礎護壁法進行施工，施工進度嚴重滯后，并存在較大的安全和質量風險。該橋群樁、深樁的施工難度在樁類的施工范疇內尤其是在西北濕陷性黃土地區尚屬首例。國內外有過類似的樁基礎施工技術研究，但樁身范圍地質的如此復雜較為罕見，開展該地質條件下樁基礎施工技術研究對于克服同類條件下的深樁、群樁施工難題有著重要的參考價值，根據實際情況形成完整的應用技術，對于加快本條線路和類似項目的整體樁基礎施工進度具有重要的意義，同時具有很高的學術價值。

　　2.2樁基礎施工過程中控制難點：

　　本研究課題的技術關鍵是：對自重濕陷性黃土、暗穴多、垂直裂隙發育的臺地樁基礎施工進行技術研究，突破復雜地質影響和制約樁基施工進度的地質難題。通過對樁基范圍內上部較松軟濕陷性黃土且垂直裂隙縱橫貫通發育地段與樁尖處強度較大泥巖及其他巖層的綜合技術處理措施，實現提高復雜地質條件下樁基礎施工效率。

　　2.3樁基礎具體施工優化調整過程

　　2.3.1鉆孔初步確定施工工藝

　　根據以往施工經驗，本樁基礎施工過程中，初步確定具體施工工藝如下：

　　本橋的鉆進成孔及泥漿護壁一項，因地質條件復雜，成為橋梁樁基礎施工過程中的特殊環節、關鍵工序。鉆進成孔一工序，過程中多次進行工藝調整，耗費了大量的時間，并且出現了嚴重坍孔、重新回填再次鉆孔及反復施工調整的情況。

　　泥漿護壁工序，普通的粘土造漿從稠度、拌制時間等方面做了多次調整，始終沒有達到預期的效果，因此對此項難關做了專項研究并不斷實踐調整，最終通過更換材料、調整造漿時間等參數達到了預期的效果，并順利穿越了復雜地層段落。

　　以本橋1～5號墩樁基礎施工為例，該橋墩地質條件復雜，具體地質情況及施工工藝調整過程如下：

　　2.3.2鉆孔機械的選用

　　樁基投片石處理

　　根據以往類似工程的施工經驗以及本樁基礎的具體地質條件，本橋梁樁基礎工程最初確定采用循環鉆機進行施工，采用循環鉆機需要全孔泥漿護壁。在該類型鉆機鉆進的過程中，由于5～30m范圍內為黃土裂隙段，采用全孔泥漿護壁屢次沒有效果，循環鉆機每當鉆進到30m左右的時候，護壁泥漿會隨著地表30米范圍內的裂縫而滲出，無法進行泥漿護壁，循環鉆機發揮的作用有限。后根據現場的實際情況確定采用機鎖型旋挖鉆進行施工。該種鉆機的特點為采用抗振桁架桅桿，采用卷揚加壓的方式，此種加壓方式在增大鉆機鉆進壓力的同時也延長了鉆機的加壓行程，既可以在單軸抗壓強度不大于100MPa，可鉆性小于8級的巖層施工，也可以在濕陷性黃裂縫范圍內鉆進施工，由于樁尖處地基承載力較大，巖層強度較大，旋挖鉆鉆桿需配備機鎖桿。

　　2.3.3施工過程中工藝優化調整

　　2.3.3.1地表30米裂縫范圍鉆進施工方案確定

　　根據本橋樁基礎的地質條件，在地表30米范圍內進行鉆進施工中，首先采用全孔泥漿護壁施工，但由于縱貫地表的裂縫影響，全孔泥漿護壁施工無法實施，雖然采用拋填片石、回填粘土等方案措施計劃把地表30米范圍內的裂縫進行有效封堵，但因為裂縫過大，地表30米范圍內的鉆進反復調整，封堵及造漿仍然沒有明顯效果。根據現場的實際情況并對30米范圍內地質圍巖取樣分析，該30米范圍內為濕陷性黃土，雖然裂縫較大，但黃土直立性較好，自穩性較好，最終確定采用干孔，鉆進過程中采用拋填片石等對裂縫進行初步填塞，防止砼澆筑過程中從裂縫處大量外泄而形成斷樁。經過實際鉆進檢驗，效果較明顯，干孔施工滿足當前地質條件下裂縫范圍施工的要求。

　　2.3.3.2 強風化泥巖、砂巖夾泥巖范圍內施工方案確定

　　在地表30米以下，樁基礎地質圍巖發生了明顯的變化，由濕陷性黃土地層過渡到強風化泥巖、砂巖夾泥巖范圍內。該段地層范圍內，圍巖較穩定，無大的裂縫，但圍巖中夾雜卵礫石，砂巖與泥巖互相膠結的情況，巖層的強度較大，根據此種情況確定該范圍內采用濕孔護壁造漿進行施工。經過實際施工檢驗，采用全孔護壁造漿施工滿足該種圍巖地層條件的要求，施工過程中，只要保證鉆進連續性，護壁造漿材料及配合比選定適宜，間隔時間不超過24小時，基本上可以滿足后序施工的要求。

　　2.3.3.3泥漿的制備調整過程

　　樁基礎專用造漿材料

　　地表30米以下強風化泥巖、砂巖夾泥巖范圍內采用濕孔施工，即采用泥漿護壁法進行鉆孔施工。造漿材料采用優質泥漿，以保證護壁質量，防止塌孔。

　　該范圍內剛剛鉆進時采用粘土泥漿護壁并進行鉆孔施工，由于巖層的特殊性，經常發生坍孔，坍孔嚴重時要重新填塞并反復進行造漿鉆進。根據該范圍內樁基礎的圍巖地質情況，及時取樣并于地表模擬實際情況對護壁泥漿進行調整，經過反復的調整試驗，根據西北地區濕陷性黃土樁基施工經驗確定從西安地區購買專用膨潤土為主要造漿原料，并加入一定量的純堿和纖維素。經過調整后的護壁造漿，鉆進至該范圍地層時，泥漿的稠度等參數滿足了保證鉆孔周邊的穩定性，坍塌情況很少發生，保證了正常向下鉆進。

　　經過反復調整試驗，該巖層范圍內的泥漿具體配比：膨潤土泥漿：純堿、纖維素各占比例1：0.3:0.1。

　　2.3.3.4 流砂層施工工藝確定

　　本橋樁基在65m～70m存在流砂層，在實際施工過程中，由于對于相關地質不熟悉，雖然鉆進較快，但所采用普通造漿護壁處理效果不當，造成塌孔和縮孔。通過對地層巖性的取樣、判定，調整施工工藝，最終確定具體方案措施如下：

　　⑴在旋挖鉆機的沖擊和鉆進過程中，操作人員根據實際地質情況，不斷地填充卵石、片石和粘土，并且保證卵石和片石含量為鉆進體積的0.5倍左右，而粘土與泥漿的比重應嚴格控制在1.4-1.6之間。

　　⑵在對終孔進行嚴格的施 工質量檢驗后，及時進行首次清孔作業。在清孔作業過程中，嚴格控制泥漿的相關工藝和技術指標。由于在鉆孔形成過程中，砂層護壁結構普遍存在一定的特殊性，因此，在首次清孔作業時要將泥漿比重嚴格控制在1.00-1.25之間。對于部分PH值較低的泥漿，可以添加適量的純堿，常規摻入量為膨潤土的0.3%-0.5%即可，將其PH值提升至8-10，以達到加速砂層水化作用的效果，進一步提高泥漿的穩定性及膠體率。

　　⑶鋼筋籠安裝完成后，使用專業的儀器對成孔深度進行測量。必要時及時組織二次清孔或重新調制泥漿，以達到加強護壁穩定性的效果。

　　通過本橋的施工，總結出下列幾項可行的技術措施：1)在進行混凝土灌注前，孔內泥漿的比重控制在1.20-1.35之間適宜;2)泥漿的含砂率應控制在≤10%;3)泥漿的拌制時間應≥10min;4)新拌制的漿應在泥漿池中水化分解24h以上方可投入使用;5)混凝土灌注過程中，必須嚴格觀察和記錄護筒內的水位變化情況，如有意外需及時進行處理。

　　2.3.4旋挖鉆孔施工

　　旋挖鉆機通過自身行走裝置移動到位后，以自帶動力提供鉆孔所需鉆壓和扭矩，結合使用不同類型鉆頭鉆具切削不同地層，利用可伸縮鉆桿和鉆頭的特殊結構快速出渣，實現較高速鉆進。成孔后現場分節段制作鋼筋籠及井口吊裝焊接，并控制好標高。成孔后進行一次清孔，灌注前進行二次清孔除沉渣，最終澆灌注水下混凝土成樁。

　　2.3.4.1鉆機就位后，注入調制好的泥漿，然后進行鉆孔。儀表自動顯示筒滿時，鉆斗底部關閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點并及時清運。

　　2.3.4.2主動鉆桿入孔前，應保證鉆桿勻速慢速鉆進，直到主動鉆桿全部入孔后，方可逐漸加大鉆速和鉆壓。鉆孔過程中根據地質情況控制進尺速度：由硬地層鉆到軟地層時，可適當加快鉆進速度;當軟地層變為硬地層時，要減速慢進;對硬塑層采用快轉速鉆進，以提高鉆進效率;砂層側采用慢轉速慢鉆進并適當增加泥漿比重和粘度。

　　2.3.4.3鉆進過程中，回轉斗的底盤斗門必須保證處于關閉狀態，以防止回轉斗內砂土或粘土落入護壁泥漿中，破壞泥漿的配比(比重1.3)。

　　2.3.4.4嚴格控制每次的鉆進尺度，避免埋鉆事故;同時應控制回轉斗的提升速度(以Ф1200mm的樁徑為例，應保持在0.5m/s左右)，提升速度過快，泥漿在回轉斗與孔壁之間高速流過，沖刷孔壁泥皮，破壞孔壁的穩定，容易引起坍塌。同時，提升鉆斗過快時，其下部產生較大負壓力作用，致使產生“吸鉆”現象，從而造成孔壁頸縮。故在易縮徑的地層中，應適當增加掃孔次數并對孔壁進行有意擠壓，防止縮徑。

　　2.3.4.5按以上反復循環直至到設計高程成孔。

　　2.3.5混凝土灌注施工

　　在濕陷性黃土裂隙地區進行樁基砼灌注施工過程中，由于混凝土的比重大于泥漿比重，孔壁極易遭到破壞，造成漏漿現象，或因混凝土急速流失，導致導管懸空，而發生斷樁事故。尤其地表25～30米范圍內為干孔，必須保證砼灌注過程中的連續性，穩定性，因此相關保證措施必須考慮周全并嚴格執行。

　　2.3.5.1保證混凝土生產和運輸能力，采用混凝土集中拌和站和足夠的運輸罐車，并提前準備備用砼拌合站和運輸罐車。

　　2.3.5.2加大混凝土初存量，根據實際情況首發兩罐車混凝土(一罐為6方)，避免因首盤混凝土數量不夠造成導管埋深不夠而斷樁。

　　2.3.5.3灌注過程中適當加大導管埋深，一般控制在6～8米，灌注時要隨時測量混凝土面高程，對灌注過程中砼面出現的緩慢下降要準確進行判斷，防止砼面突然下降導管懸空造成斷樁事故。

　　2.3.5.4封孔過程時刻注意泥漿面的水位情況，一旦出現水位下降情況，及時補泥漿，導管盡量往下落。水位穩定后，重新測量砼面高程。

　　2.3.5.5對漏漿嚴重或多次漏漿的個別孔，應做到心中有數，在灌注時應加大混凝土灌注高度，一般考慮要超過設計高程1.2～1.5米。

　　2.3.5.6灌注砼結束后，不要及時拔出導管，要停止30～40分鐘，每隔10分鐘緩慢的提升活動導管，盡量避免在灌注完成拔出導管后混凝土面突然下降造成斷樁。但也不能停止時間太長，防止混凝土初凝，拔出導管后形成樁基抽心。導管要徐徐、緩慢的拔出，防止表層泥塊掉入砼中形成夾層。

　　3 不同樁基地層鉆進施工工藝調整工序前后時間對比表

　　4 結束語

　　上述施工措施在前臺大橋樁基礎施工中反復試驗，反復摸索形成的，在實際施工過程中取得了較好的成效，使孔樁順利通過了黃土裂隙地區、砂巖夾泥巖、流砂地層段。在施工中沒有出現一例安全、質量事故，施工結束后，經聲波檢測，全部樁基合格。該橋梁樁基礎施工過程中積累形成的寶貴經驗及參數，為其他類似濕陷性黃土地區深樁基礎施工提供了便捷的途徑，極大的提高施工效率，最大限度的降低了因為施工工藝調整拖延造成的成本增加，具有較高的學術價值。

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