摘：湖北香溪河大橋主墩(4#、 5#)基礎(chǔ)分別為18根直徑3m水上鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)約83m。樁端持力層為新鮮、完整、堅(jiān)硬白云質(zhì)灰?guī)r和粉砂巖，巖石傾角以40- -60°為主，屬?gòu)?qiáng)造斜地層，鉆孔穿越地層上部松散破碎，極易片幫塌孔，下部巖石堅(jiān)硬，成孔施工難度和風(fēng)險(xiǎn)極大。本文針對(duì)復(fù)雜地層條件下大口徑鉆孔灌樁成孔工藝及方法研究，通過(guò)成功實(shí)際案例介紹，探索大口徑鉆孔灌注樁在不同地質(zhì)條件下對(duì)鉆孔機(jī)械，工藝方法的要求，從而提高對(duì)復(fù)雜地層成孔施工的能力。

二、巖性與地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪、工程鉆探查明，橋址區(qū)內(nèi)分布地層巖性從新至老依次分布為第四系坡積層(Qdl)、沖積層(Qal)，基巖為侏羅系下統(tǒng)香溪組(J1x)、三疊系上統(tǒng)沙鎮(zhèn)溪組( T3s )以及三疊系上統(tǒng)嘉陵江組(T1j）。

香溪河?xùn)|岸橋址區(qū)為傾西的單斜順向坡，巖層傾角40°~ 50°；橋軸線帶山體斜坡上多為臺(tái)坎相間柑地坎高1.0m~ 25m不等，平臺(tái)寬般3.0m~ 6.0m。

香溪河西岸橋址區(qū)位于吳家溝南側(cè)三面臨空的狹窄山脊上，山脊頂部寬約30m，山脊三面臨空的邊坡地形坡度較緩，地面高程150m ~ 200m，山脊東側(cè)邊坡為基巖逆向坡山脊南北沖溝兩側(cè)邊坡均為基巖橫向坡;吳家溝兩側(cè)地形較陡，巖層傾角40° ~ 60°。

橋址區(qū)域受地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)作用較為強(qiáng)烈，主要構(gòu)造形跡為斷層、裂隙及層間剪切帶，裂隙發(fā)育，夾黑色碳質(zhì)泥頁(yè)巖，呈鱗片狀，取芯破碎，輕微染手，錘輕擊即散。

三、施工工藝、設(shè)備選擇

1、工藝選擇

針對(duì)本工程主墩樁基樁徑大，深度大，地質(zhì)復(fù)雜，最大入巖深度近67米，底部巖石強(qiáng)度高、傾角大，工期緊，成孔質(zhì)量要求高;另外，由于覆蓋層較薄，部分護(hù)簡(jiǎn)埋深只有3m左右，底口無(wú)法封水，鉆孔施工時(shí)需要護(hù)筒跟進(jìn)。故采用沖擊與回旋相結(jié)合鉆進(jìn)，泵吸、氣舉反循環(huán)成孔施工工藝，同時(shí)針對(duì)個(gè)別孔采用護(hù)簡(jiǎn)跟進(jìn)方法來(lái)解決護(hù)筒漏漿問(wèn)題。

2、設(shè)備選擇

考慮到本工程樁基樁徑大、深度大，鉆孔穿越地層上部巖層破碎、松散鉆孔時(shí)極易片幫塌孔、下部巖層堅(jiān)硬傾角大。故采用ZJD 4000型回旋鉆機(jī)作為主要成孔施工設(shè)備;另外，由于護(hù)筒內(nèi)空樁段小回旋鉆開孔無(wú)法直接形成氣舉反循環(huán)排渣，故先采用GZ10型沖擊鉆機(jī)，以泵吸反循環(huán)方式，先沖擊成1.5m、深度30m的先導(dǎo)孔，為回旋鉆快速開孔形成氣舉反循環(huán)排渣創(chuàng)造條件，從而綜合提高成孔速度，降低施工成本。

4#、5#主墩分別選用1臺(tái)GZ-10型沖擊鉆機(jī)和3臺(tái)ZJD-4000型回旋鉆機(jī)配合鉆進(jìn)成孔施工。采用楔齒滾刀鉆進(jìn)施工，鉆具組裝重量60t采用雙層導(dǎo)向扶正器 ，確保成孔垂直度和鉆進(jìn)效率的提高。

四、鉆孔施工

1、泥漿配制

在反循環(huán)成孔施工中，泥漿的作用是穩(wěn)定孔幫，平衡地層外圍壓力臨時(shí)護(hù)壁，潤(rùn)滑冷卻和排渣。泥漿的護(hù)壁原理是通過(guò)孔內(nèi)漿面位置和泥漿濃度高于外部水位，產(chǎn)生向外的正壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，泥漿中懸浮的陰性材料顆粒與孔格土體中的陽(yáng)性顆粒發(fā)生離子交換，泥漿中的固相顆粒吸附在孔幫上形成泥皮護(hù)壁。根據(jù)地質(zhì)資料，橋址區(qū)城沖擊覆蓋層薄，自然造漿能力差，采用膨潤(rùn)土造漿，同時(shí)加入純堿和CMC對(duì)膨潤(rùn)土鈉化改良。泥漿比重控制在1.15g/cm3-1.18 g/cm3左右，粘度在20-25s左右，含砂率小于2%，膠體率大于95%，PH值在8-10左右，泥漿處于堿性，有利于提高膨潤(rùn)土的分散度，具體配方比見(jiàn)表3。按以上指標(biāo)控制泥漿性能參數(shù)，使泥漿具有一定的液柱壓力，以平衡孔幫外圍的地層壓力，穩(wěn)定孔幫，達(dá)到護(hù)壁和反循環(huán)施工工藝要求。另外，在鉆孔施工不斷摸索，及時(shí)調(diào)整各地層的泥漿參數(shù)，極大的降低了裂隙額發(fā)育、破碎地層的片幫，有效的保證了鉆孔施工的安全。

2、鉆孔

2.1先導(dǎo)孔施工

采用GZ- 10型沖擊鉆機(jī)，以泵吸反循環(huán)方式，先沖擊成φ1.5m、深度30m的先導(dǎo)孔的原因是護(hù)筒內(nèi)空樁段小，回旋鉆直接鉆進(jìn)無(wú)法形成氣舉反循環(huán)排渣，開孔速度慢，先導(dǎo)孔因?yàn)橹睆叫∮植捎帽梦囱h(huán)方式 ，能達(dá)到快速開孔和提前探明地質(zhì)情況的目的，為回旋鉆鉆進(jìn)施工創(chuàng)造了有利條件，提高了綜合鉆進(jìn)效率和降低成本。

2.2回旋鉆進(jìn)

鉆具組裝重量為60t (不含鉆桿重量)， 設(shè)置雙層導(dǎo)

向扶正器， 鉆頭布置19把滾刀，每把刀鉆壓3t左右較為理想 ，能使鉆機(jī)的性能得到充分的發(fā)揮。地層鉆進(jìn)參數(shù)。

2.3鉆孔垂直度控制

鉆孔偏斜的原因有地質(zhì)存在的客觀原因也有鉆孔施工過(guò)程中關(guān)鍵工序把控以及人為操作不當(dāng)造成的主觀原因，本工程施工的地質(zhì)條件復(fù)雜，有多層軟硬轉(zhuǎn)換地層，巖層傾角40°-60°為主，是極易造成鉆孔偏斜的主要因素，所以我們施工時(shí)通過(guò)對(duì)主觀、客觀原因分析采取了以下防控措施：①鉆頭的導(dǎo)向簡(jiǎn)體加長(zhǎng)至1.5m ；②鉆具配重至60t，確保鉆頭的重錘作用和減壓鉆進(jìn);③在鉆頭以上部位增設(shè)兩層導(dǎo)向扶正圈，較小鉆具的擺動(dòng);④鉆機(jī)安裝就位時(shí)嚴(yán)格控制對(duì)中找平工序，確保鉆機(jī)動(dòng)力頭中心、機(jī)座中心、孔位中心三心一線;⑤嚴(yán)格控制軟硬換層部位和傾角巖層的鉆進(jìn)參數(shù)；⑥發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)掃孔糾偏，有效控制防止偏孔導(dǎo)向造成偏料增大。

3、清孔

清孔的目的是優(yōu)化泥漿的比重、粘度、降低含砂率、提高泥漿穩(wěn)定性等指標(biāo)，達(dá)到施工規(guī)范和鋼筋籠安裝砼澆筑期間孔幫的穩(wěn)定以及控制泥漿中國(guó)相顆粒的沉淀;清除鉆渣，減少孔底沉清厚度，防止沉清過(guò)厚而降低了樁的承載力同時(shí)為澆筑水 下砼創(chuàng)造良好條件。施工中我們采用兩次清空的辦法:第次清孔是在，鉆至設(shè)計(jì)深度后將鉆頭提離孔底200mm左右，通過(guò)ZX-250除砂器將泥漿中的含砂率、比重降至規(guī)范要求以內(nèi)，同時(shí)通過(guò)填加清水或其它調(diào)漿材料，優(yōu)化泥漿粘度提高泥漿穩(wěn)定性;第二次清孔是在鋼筋籠安裝完畢，利用砼導(dǎo)管采用氣舉反循環(huán)將鋼筋籠別蹭掉落的泥皮和沉淀物清理出來(lái)，有效的保證鉆孔成樁質(zhì)量。

五、總結(jié)

終上所述，針對(duì)橋梁工程中大傾角復(fù)雜地層的大口臣鉆孔灌注樁施工工藝及方法的選擇和優(yōu)化是至關(guān)重要的，科學(xué)合理的安排既保證了樁基的成樁質(zhì)量又確保了項(xiàng)目的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，由于橋梁鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的好果接對(duì)整個(gè)橋梁的整體結(jié)構(gòu)會(huì)造成很大的影響，并會(huì)帶來(lái)一定的后續(xù)問(wèn)題。因此，在橋梁鉆孔灌注樁在施工前科學(xué)合理的組織設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的嚴(yán)格把控，才可以確保 ，質(zhì)量，從而保證橋梁在以后的交通運(yùn)輸中發(fā)揮正常作用。