淺述提高沖擊鉆在復雜土質中的成孔率

2020年3月18日，新冠疫情慢慢褪去，在政府號召復工的浪潮下，我市政集團承建的經十六路市政道路迎來正式開工。

本工程經16路位于徐州市新城區西南部，北起現狀湘江路，起點樁號為K1+373.55，終點至漢源大道，樁號為K2+843.76，道路設計全長1470.21m，紅線寬度50m，是一條南北走向的城市主干道?？缇曇缓?、緯二河處各設置1-20m簡支梁板橋一座。

因道路未征遷，我項目部在甲方的要求下，先進行緯一河橋梁的施工，并初步確定7月1日完成橋面鋪裝。為了完成目標，項目部成員運用“頭腦風暴法”對工期的影響因素進行分析討論，一致認為樁基施工的快慢及質量將直接影響橋梁施工的進度。

本橋梁樁基礎設計為嵌巖樁，樁長平均29米，保證入巖深度不小于4米，同時地勘報告明確指出原地面向下約18米開始為強風化巖，深度為6米左右。在強風化砂巖層之下則為中風化砂巖，深度較長，勘察未揭穿。因中風化砂巖層壓縮性低、強度高，巖體基本質量等級為V級，工程勘探論證，以中風化巖層作為樁端持力層。對于嵌巖樁，在研究與探討后，我部決定使用沖擊鉆打樁機進行鉆孔施工。

為了盡快完成樁基施工，項目部采用了2臺沖擊鉆，南北各一臺進行鉆孔施工。同時進行試樁鉆孔，用一臺沖擊鉆施工，對此樁的成孔時間、具體土質、成孔效果等進行記錄和分析，作為后續施工的依據。在沖擊鉆鉆進過程中，我部技術人員定時對鉆進深度進行復測，并觀察土質，與地勘報告進行對比驗證。經過觀測，在樁機開始鉆進至深度約17.8米時，沖擊鉆導出的泥漿為灰色與褐黃色，與地勘表述的強風化巖層之上多為粉土、黏土及粉質黏土相對應，歷時約12小時：同時強風化巖導出的泥漿為灰黃~灰黑色，歷時約15小時；中風化巖層泥漿為紫紅色，歷時約20小時。地質情況與地勘報告符合。

在本次試驗鉆孔灌注樁成孔后，項目部及時進行清孔、下設鋼筋籠、二次清孔及澆筑砼，施工時沒有出現任何異常。但是在澆筑砼時，鉆孔灌注樁的混凝土方量出現異常（泥漿護壁成孔樁的混凝土充盈系數不得小于1，在一般地質中為1.1，在軟土中為1.2-1.3），此次鉆孔樁設計砼實體方量為32.8方，而實際澆筑時砼用量為47方，充盈系數竟然達到了1.43，遠超一般地質情況下的1.1。對此，項目經理緊急召開關于鉆孔樁成孔問題的討論，現場技術人員、及樁機施工人員、班組隊長參加了討論。此次砼方量異常增多，是鉆孔樁成孔問題，在激烈討論下，排除了成孔尺寸及泥漿性能等因素，一致將“矛頭”指向了土質因素?，F場技術人員及樁機施工隊提出，在邊澆筑邊用測繩復核砼方量時，發現中風化及強風化巖層澆筑砼時，混泥土方量符合充盈系數，但在強風化以上土質即17米以上時，尤其是距離樁頂8米以上時，混凝土方量異常較大，大大超出充盈系數。由此可以得出，在強風化巖層以上土質中，出現部分擴孔或者側壁裂縫及略微塌孔等成孔問題，導致砼方量超出較多。通過再次分析地勘報告，在樁頂以下約3米時為河道素填土，松散粉土、含河底淤泥；在3米-8米時，為粉土，特性稍濕、韌性低。8米以上至強風化巖層為粉質粘土，韌性低，夾薄層粉土。由此得出，沖擊鉆在素填土和粉土土層沖擊施工時，對土層擾動較大，鉆孔樁成孔較差：在粉質粘土中，成孔效果雖有改善，但仍達不到成孔要求。土質的復雜性導致了成孔問題。

辦法總比困難多。對如何提高沖擊鉆在這種復雜地質下的成孔效果，我項目部展開了激烈討論。最終決定采取以下措施提高鉆孔成孔率:①巖層上土質使用小型正循環打樁機進行引孔，消除沖擊鉆在復雜地質中的強烈擾動：②更改護筒長度，由2米換成4米，消除素填土對成孔的影響。③采用黏土將樁孔以下3米土質換填，原有土質較差，換填黏土能穩固護筒，防止坍塌、護筒移位。④提高泥漿濃度，使泥漿護壁厚度加大，增強成孔側壁穩定性。

在確定方案后，項目開始對措施進行落實。技術人員安排現場挖掘機在挖掉河道原有回填土及河底淤泥后，進行可塑性黏土換填，換填時將4米護筒同步埋置，分層回填可塑性黏土，專人使用用小型壓路機進行壓實，保證護筒周圍填土的壓實度?；靥詈?，平整場地，小型正循環鉆機進場，在對樁位重新放線定中心后，正循環鉆機開始鉆孔。同時調整泥漿性能，控制好土和添加劑的用量，泥漿濃度略微提高。準備就緒后，正循環鉆機開始工作。在鉆機鉆進約8小時后，正循環鉆機開始明顯地微微顫動，甚至導管略微搖晃，這說明鉆機已經觸碰到強風化巖層，鉆機鉆進吃力。此時改用沖擊鉆施工，在確保護筒沒有移動的情況下，將沖擊鉆鉆頭調整至中心，確保沒有偏位，然后將鉆頭在纜繩的控制下緩慢沉到巖層，再次進行沖擊鉆進。此過程保證了樁孔在復雜土層中的成孔效果。

最終，沖擊鉆成孔后，在進行后續準備工作后，開始澆筑混凝土。項目部人員個個翹首以望，期待最終的澆筑結果。在澆筑完強風化巖層后，技術人員用測繩測出砼頂深度，得出巖層以下充盈系數為1.08。之后開始進行巖層以上樁孔的澆筑。在澆筑完整車混凝土后，開始復測，之后在整個鉆孔樁澆筑完成后，再計算巖層以上的充盈系數。經計算得出巖層以上砼充盈系數為1.11，達到了目標要求。

有志者千方百計，無志者千難萬難！這一結果令人興奮，因為這意味著沖擊鉆在復雜地質成孔差的技術難題，在項目組齊心協力的努力下，終被攻克；這意味著后續的樁機施工有了依據與參考，后續工作還可以再次改進?？傊?，這一問題的解決，對整個橋梁工程的質量和工期產生了不可忽視的效果，極大了振奮了項目部成員士氣，增強了克服困難的勇氣與信心，極大地節省了施工造價。

在我項目部齊心努力下，緯一河橋梁工程在6月25日完成了橋面鋪裝，提前完成了甲方給定的工期任務！

          

祥成

劉培興