建筑工程 Ｉ■ 桩基穿越厚砂层和厚中风化花岗岩层施工技术 王 标 （中铁一局集团第五工程有限公司陕西７２１００６） ［摘要］本文以山东烟海高速公路工程Ｋ８＋２５８辛安河大桥桩基施工为例，主要阐述桩基穿越厚砂层和厚中风化花岗岩层施工工艺、方案的比选等，通过讨 论和试验，最终顺利完成了该桥所有桩基施工，积累了一定的经验，为类似工程提供借鉴。 ［关键词］高速公路；桥梁；桩基；钻孔；人工挖孔 中图分类号：ＴＵ７５３．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）２９—０１７６－０１ １工程概况 Ｋ８＋２５８辛安河大桥位于烟台市莱山区解甲庄镇林家疃村西北，跨东北～ 西南向辛安河，河两侧为堤坝及乡村路，北岸为长荣水泥厂，南岸为村民居住 区。 该桥全长２７０ｍ，为９跨３ 简支转连续箱梁。除Ｏ＃桥台为扩大基础以外，其 余均为端承桩基础。全桥桩基共４０根， ￣，Ｊ＆６４８ｍ，其中１．５ｍ桩径８根１６８ｍ，１．８ｍ 桩径３２根４８０ｍ。 根据钻孔地质图统计，桩基需穿过上部６～９ｍ砂砾及粗砂层，透水性极强 且与河水连通属动水。下部８～１０ｍ为中风化花岗岩，浅红灰色，中粗粒结构，块 状构造，岩芯多呈碎块状，锤击声脆，不易碎，裂隙发育，取芯率约为９０％，ＲＱＤ 约为５０％，饱和单轴抗压强度为４７ＭＰａ，较坚硬。桥址区内地形起伏较大，地面 标高１７．９０－２３．５０ｍ，微地貌不甚发育，属于剥蚀丘陵之山间冲积准平原地貌 单元。 桥址区地下水类型主要为基岩裂隙水，富水性差，地下水补给主要靠大气 降水，排泄以大气蒸发为主，地下水变化幅度较大。 ２原方案 ２ １方案介绍 根据实施性施组安排，该处桩基础采用常规的冲击钻施工方法，自２０１Ｏ年 １１月开始施工，计划工期５个月。自２ｏｌｏ￣１１月开始施工该处桩基，采用３台钻机 同时作业，导管法灌注水下混凝土成桩。 ２ ２实施过程 ２．２．１、穿越厚砂层施工：２＃～６＃墩位于辛安河河中，施工前先用粘土填 筑围堰及施工平台，然后钻机就位施工。由于厚层砾砂和粗砂与河流水连通的 缘故，施工中每个孔多次出现漏浆。我部在出现漏浆的第一时间进行回填粘土、 水泥等措施防止了塌孔的出现。经过一个月左右的施工，已能对出现漏浆情况 合理、快速、有效的处理。 ２．２．２、穿越厚中风化花岗岩施工：该厚层花岗岩较坚硬，每天平均进尺不 足２０ｃｍ，且钻头损坏严重，个别锤头主体坏损。平均每３天需重新焊接锤牙，焊 接一次需用时２～３天，垂体损坏严重的需从厂家重新购置新锤头，过程较久。后 经过桩位取芯并进行抗压试验，测得抗压强度为６７～ｌ１４ＭＰａ，远大于设计强度 ４７ＭＰａ。 在经历了长达五个月施工后，相继出现漏浆、锤牙及锤头损坏严重等等困 难，未能成桩，原方案已无法满足工期要求。 ２ ３方案失败原因 方案失败的主要原因有以下两个方面： （１）厚砂层施工：桩基通过厚度较大的砾砂及粗砂层，且与河水相连通， 极易形成过水通道，动水带走泥浆将泥浆稀释，形成塌孔，处理塌孔需回填重新 施工，这个过程需耗费大量的人力物力，同时需时较长。 （２）厚中风化花岗岩施工：该层岩石强度远大于设计强度，成孔时间较长， 并且对锤头和锤牙伤害较大，焊锤牙和更换锤头时间很长，无法满足工期要求。 综合以上两方面的实际情况，原施组中的方案以无法满足工期要求，并且 投入较大，急需采取有效的施工方法，解决这个突出问题。 ３研究制定新方案 根据原方案中总结的失败经验，经过专家讨论后得出结论，要想快速、安全 地完成桩基施工，必须解决两个问题：一是如何对砂层进行堵水，二是如何快速 进行坚硬花岗岩施工。 经过讨论，确定了对于厚砂层采用人工挖孔＋井点降水施工方案，对于厚 １７６科技博览 花岗岩采用人工挖孔＋钻爆法施工方案。 确定方案后，我部立即组织施工，选择岸滩处的２－２＃，河滩处的６－３＃桩 进行试验。试验过程中发现人工挖孔桩在上部能很好起到堵水作用，但到了河 水水位以下ｌｍ后，井点降水和挖孔桩护壁已无法有效堵水，原因主要是承压水 结合动水作用，井点降水无法将孔内水位降低，动水将护壁混凝土中的水泥颗 粒带走，使混凝土无法形成强度。 针对出现的新情况，参考海水中钢护筒成桩的成功经验，最后决定采用钢 护筒直接对砂层进行堵水，然后再对坚硬花岗岩进行人工挖孔＋钻爆法施工工 艺。 ４试桩 为了验证方案可行性我部选定５—２＃为试验桩。 施工工艺流程为：钻孔桩过砂层一安装钢护筒一抽取泥浆、封堵护筒底口 一人工挖孔一下钢筋笼一灌注桩基混凝土。 ４ １厚砂层 试桩经过ｌ天的施工准备后，于２０１１年４月１日１２时准时开钻，２０１１年４月３日 钻进深度为６米，钻孔无异常情况。２０１１年４ｆｌ４日钻进深度为８．２米，已进入岩层 ２０ｃｍ时，突然出现漏浆情况，施工员及时组织人员将准备好的粘土、水泥等材 料填至孔中进行处理，避免了坍孔。２０１ １年４月５日１６：【ｘ】孔深为８．５米，已进入中 风化岩层５０ｃｍ，及时提出钻头，组织吊车安装钢护筒，１７：３嘲护筒安装到位， 技术人员进行复测，反算得到钢护筒离孔底的距离为３．５ｃｍ。 ２０１１年４月６日８：Ｏ０—１０：Ｏ０抽取泥浆，ｌ１：００开始用锚固剂、砂袋封堵流砂 及水。２０１１年４月６日１８：Ｏ０时，顺利将流砂及水进行封堵。 ４ ２厚花岗岩层 ２０１１年４月７日６：０ｏ进行人工挖孔桩施工，３人一组两班人员，风钻打眼，采 用松动爆破方法进行施工，爆破后人工进行出渣，于２０１１年４月１５日完成，每天 能施工两个循环，每次循环约０．５ｍ。下钢筋笼、灌注混凝土施工用时２天，整个 施工合计用时１８天，充分说明此工艺合理可行。 该方案采用钢护筒对粗砂层进行堵水，同时对孔壁具有良好的支护作用， 能保护 Ｌ内施工人员。钻爆工艺能快速有效地破坏坚硬花岗岩。实践证明了该 组合工艺在应对该种地质和水文条件下的桩基工程是经济、快速、安全的。 ５全面进行推广应用 根据５＃一２试验桩的成功经验，随即将该工艺大面积推广到其余桩基施工 中，仅用了３个月的时间快速、安全地完成了该桥所有桩基施工，为后续工程提 供了有利的施工条件，大大降低了施工成本、提高了施工效益。 ６总结 总之，对于地质复杂、外界条件差的桩基施工，处理方案不是单一的，应视 实际地质情况结合技术、经济、工期要求等因素综合考虑，选择较为合理、有效 的处理方案，以达到设计要求并有效降低工程造价。 参考文献 （１１．山东省交通规划设计院．烟台至海阳高速公路第二合同（Ｋ３＋３００～ Ｋ１ｏ＋ｏｏｏ）两阶段施工图设计．２０１０．９． 【２］．周水兴等．路桥施工计算手册．人民交通出版社．２００１．５ ［３】．杨文渊编．路桥施工常用数据手册（第二版）．人民交通出版社－２００１・２ 作者简介：王标（１９８３一一），男，石家庄铁道大学工程硕士，工程师，主 要从事于土建工程施工。