1、填土区桥梁桩基成孔方法探讨与实践摘要：在大面积人工填筑土区内，进行桥梁桩基施工，会面临成孔方法的选择问题，仅就灌注桩而言，有钻、挖、冲孔灌注桩三种方法，选择出适宜的施工方法，可以实现进度、质量、费用的有效控制。本文结合项目实践，介绍了在环形试验线特大桥桩基施工过程中，针对地表广泛分布人工堆积层的场地特征，通过调查分析与试钻，选择适宜成孔方法的过程及取得的效果。 关键词：桩基成孔 人工堆积层 调查 试钻 方法选择 中图分类号： TU997 文献标识码： A 1项目概况 1.1 工程概况 大连机车旅顺基地环形试验线新建铁路工程，位于旅顺经济开发区工业园区内，正线数目为双线，内环长 4551m，外环
2、长 4583m，其中桥梁长 3353m，共计 137 孔跨，所有墩台地表均分布有人工填筑土，墩台基础以桩基为主（99 个） ，设计总桩数 804 根，桩径有 1.0m 和 1.2m 两种，桩长 12.527.0m，总计 13468 延米。本项目采用工程总承包（EPC）模式，由铁道第三勘察设计院集团有限公司承担。桥梁桩基施工自 2013 年 5 月中旬开始，至 10 月底，除受拆迁影响之外的均已完成，总计 738 根桩。 1.2 场区工程地质特征 桥址区为剥蚀残丘地貌，本项目施工期间原地表形态已破坏。桥址范围内覆盖第四系全新统人工堆积层（Q4ml）素填土及第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）粉
3、质黏土；下伏震旦系下统（Z1）板岩；局部侵入太古界（Ar）混合岩。桥址区地下水为基岩裂隙水和少量第四系孔隙潜水，赋存于人工填土及板岩节理裂隙中，主要受大气降水补给，地下水位埋深为 4.46.5m(水位高程 17.218.6m)。 其中，人工填筑土，其粒径大小不一，以碎石土为主，松散状，局部中密，厚度一般 37m，最厚处达 10.5m。 2桩基成孔方法选择过程 2.1 调查分析工作 在施工准备期间，考虑到桥梁墩台地表均分布有人工填筑土，且厚度较大，密实度参差不齐，必定影响桩基成孔质量。为此，总承包项目部（以下简称项目部）与施工分包方一起，为确定桩基施工的成孔方法，进行了系列调查分析工作：一是分析
4、桥梁施工图设计说明及全桥总布置图，熟悉各墩台地层分布及地下水埋深情况；二是收集了整个场区的原始地形图，将其与桥址平面图、剖面图对比，计算出相关墩台处表层填筑土厚度；三是从建设单位收集了场区表层强夯处理成果平面图，并与桥址平面图对比分析，借以划分出加固处理区和松散堆积区。 除了上述场地因素影响钻孔方法选择，另外还有一个重要因素是施工用电问题。由于种种因素制约，到五月中旬桩基开始施工时，施工用电未得到解决，并且预计三个月之内也不能使用网电，而常规钻孔桩施工用电量是很大的，如采用自发电，因油耗产生的施工费用很高。 2.2 填筑土工程地质特征分区 根据上述调查及分析对比成果，基本查清了桥址区表层填筑土
5、特征。因厂区规划地坪较高（为 24.0m） ，而原始地貌为剥蚀残丘，地形起伏较大，地面高程一般为 1521m，大连机车、期工程建设期间，对厂区进行了大范围填土整平施工，对厂房及道路范围，大多采用强夯方法对填土层进行了加固处理，而环线特大桥因为处于场区周边，所以大部分未进行加固处理。分区情况如表一。 表一 区号 填筑层厚度（m） 填筑土状态 分布段落 A 1.56.1 经过碾压处理 9#17#、75#94#、100#114# B 3.55.5 稍密，未经处理 33#54# C 4.46.5 稍密，仅碾压表层 18#25# D 8.610.5 松散，未处理 26#32# 2.3 试钻与分析 根据桥
6、梁施工图设计文件，桩基础要求采用钻孔桩，桩的类型属于摩擦桩，孔底沉渣厚度要求小于 30cm，对钻孔桩成孔方法根据现场实际情况进行选择。在完成以上调查和分析工作后，项目部与施工单位初步拟定，优先采用旋挖钻机进行桩基成孔，其次选用泥浆护壁冲击钻成孔。施工单位利用旋挖钻机先后对 11#、36#、81#墩桩位进行试钻。其中，11#墩最先试钻的 8 根桩钻进顺利，无塌孔现象，孔底沉渣厚度817cm，钻进速度较快，平均 2.5 小时/每孔；36#墩塌孔严重，孔内填筑土底部渗水量较大，成孔困难，需要设置护筒，必要时加长护筒；81#墩孔口设立 3m 长护筒，成孔较顺利；26#32#墩位地表填土厚度大，表面松软
7、，旋挖钻机无法施工，需要特别处理，适宜的方法是对松散填土进行强夯加固，处理深度达到填筑土以下。 2.4 选定成孔方案 通过对不同区段的试钻及效果分析，确定了施钻方案，详见表二。 表二 区号 分布段落 钻孔方法 防护措施 其他说明 A 9#17# 旋挖钻 孔口设置 2m 长护筒 75#94# 3m 长护筒，其中 82#87#加长至 6m 孔内渗水量大，护筒深入至粉质粘土层 100#114# 3m 长护筒 B 33#54# 3m 长护筒，其中 33#38#加长至 6m 孔内渗水量大，护筒深入至粉质粘土层 C 18#25# 冲击钻 孔口设 3m 长护筒，泥浆护壁 D 26#32# 挖除表层 3m 松
8、散填土后，进行强夯加固，处理深度7m，然后埋设 3m 长护筒，泥浆护壁钻进 经与甲方协商，同意变更，增加强夯费用 3技术经济分析 该特大桥桩基成孔采用了旋挖钻和泥浆反循环冲击钻两种方法，通过实际对比发现，二者在技术、经济等方面存在较大的差异，就本工程而言，主要采用旋挖钻方法无疑是最佳选择。二者的优缺点详见表三。 表三 对比项目 旋挖钻 冲击钻 技术 优点 1.能够精确控制孔口位置，自动校正垂直度，自动测定孔深，移动快捷； 2.钻孔质量高，孔底沉渣厚度一般 1020cm； 3.成孔速度快，23 小时/每孔； 4.适宜于本场地层岩土条件。 1.技术成熟，工艺不复杂，易于操控；2.钻进至岩层，遇侵入
9、的硬质混合岩时，能发挥啃硬骨头优势。 缺点 对场地平整度要求较高 钻进速度慢，23 天/每孔； 经济 优点 1.工效高，成孔速度是冲击钻的 20 倍； 2.节省了造浆及排污费。 1.设备资源丰富，熟练技工多； 2.设备成本较低。 缺点 一次性投入费用高，租赁设备台班费高。 1.使用柴油机发电，耗油量大，费用高； 2.造浆及排污费用较高。 安全及环境 方面 1.无需外部电缆，无动力用电安全隐患； 2.低噪声，未使用泥浆护壁，绿色环保。 1.存在动力用电安全隐患；2.噪声较大，泥浆对环境有污染。 4结论及建议 1、至十月底，本工程完成桩基施工 738 根，全部进行了基桩检测，检测单位由业主单位委托
10、，采用小应变法，每根桩检测三个点，检测结果是：类桩 731 根，占 99.05%，类桩 7 根，占 0.95%。这说明，只要施工现场各方注意技术质量监控，旋挖钻和冲击钻成孔，桩基质量都能够满足技术要求。 2、对于本项目桩基施工，在上述场地地层岩土条件和缺乏网电供应情况下，优先并主要采用旋挖钻机成孔，无疑是最佳选择，本工程实践证明，其优越性是很突出的，成孔质量高、工效高、综合成本低、绿色环保。旋挖钻机成孔方法值得大力推广应用。 3、工欲善其事，必先利其器，选择适宜的工艺方法，对施工质量、进度和费用控制至关重要。在工程施工的准备过程中，要充分收集和分析相关资料，分析作业条件，在此基础上编制出实施性施工组织方案。
