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浅述提高冲击钻在复杂土质中的成孔率
发布时间:2020-9-18 10:57:10                  点击次数:74

2020318日,新冠疫情慢慢褪去,在政府号召复工的浪潮下,我市政集团承建的经十六路市政道路迎来正式开工。

本工程经16路位于徐州市新城区凯时登录平台部,北起现状湘江路,起点桩号为K1+373.55,终点至汉源大道,桩号为K2+843.76,道路设计全长1470.21m,红线宽度50m,是一条南北走向的城市主干道。跨纬一河、纬二河处各设置1-20m简支梁板桥一座。

因道路未征迁,我项目部在甲方的要求下,先进行纬一河桥梁的施工,并初步确定71日完成桥面铺装。为了完成目标,项目部成员运用“头脑风暴法”对工期的影响因素进行分析讨论,一致认为桩基施工的快慢及质量将直接影响桥梁施工的进度。

本桥梁桩基础设计为嵌岩桩,桩长平均29米,保证入岩深度不小于4米,同时地勘报告明确指出原地面向下约18米开始为强风化岩,深度为6米左右。在强风化砂岩层之下则为中风化砂岩,深度较长,勘察未揭穿。因中风化砂岩层压缩性低、强度高,岩体基本质量等级为V级,工程勘探论证,以中风化岩层作为桩端持力层。对于嵌岩桩,在研究与探讨后,我部决定使用冲击钻打桩机进行钻孔施工。

为了尽快完成桩基施工,项目部采用了2台冲击钻,南北各一台进行钻孔施工。同时进行试桩钻孔,用一台冲击钻施工,对此桩的成孔时间、具体土质、成孔效果等进行记录和分析,作为后续施工的依据。在冲击钻钻进过程中,我部技术人员定时对钻进深度进行复测,并观察土质,与地勘报告进行对比验证。经过观测,在桩机开始钻进至深度约17.8米时,冲击钻导出的泥浆为灰色与褐黄色,与地勘表述的强风化岩层之上多为粉土、黏土及粉质黏土相对应,历时约12小时:同时强风化岩导出的泥浆为灰黄~灰黑色,历时约15小时;中风化岩层泥浆为紫红色,历时约20小时。地质情况与地勘报告符合。

在本次试验钻孔灌注桩成孔后,项目部及时进行清孔、下设钢筋笼、二次清孔及浇筑砼,施工时没有出现任何异常。但是在浇筑砼时,钻孔灌注桩的混凝土方量出现异常(泥浆护壁成孔桩的混凝土充盈系数不得小于1,在一般地质中为1.1,在软土中为1.2-1.3),此次钻孔桩设计砼实体方量为32.8方,而实际浇筑时砼用量为47方,充盈系数竟然达到了1.43,远超一般地质情况下的1.1。对此,项目经理紧急召开关于钻孔桩成孔问题的讨论,现场技术人员、及桩机施工人员、班组队长参加了讨论。此次砼方量异常增多,是钻孔桩成孔问题,在激烈讨论下,排除了成孔尺寸及泥浆性能等因素,一致将“矛头”指向了土质因素。现场技术人员及桩机施工队提出,在边浇筑边用测绳复核砼方量时,发现中风化及强风化岩层浇筑砼时,混泥土方量符合充盈系数,但在强风化以上土质即17米以上时,尤其是距离桩顶8米以上时,混凝土方量异常较大,大大超出充盈系数。由此可以得出,在强风化岩层以上土质中,出现部分扩孔或者侧壁裂缝及略微塌孔等成孔问题,导致砼方量超出较多。通过再次分析地勘报告,在桩顶以下约3米时为河道素填土,松散粉土、含河底淤泥;在3-8米时,为粉土,特性稍湿、韧性低。8米以上至强风化岩层为粉质粘土,韧性低,夹薄层粉土。由此得出,冲击钻在素填土和粉土土层冲击施工时,对土层扰动较大,钻孔桩成孔较差:在粉质粘土中,成孔效果虽有改善,但仍达不到成孔要求。土质的复杂性导致了成孔问题。

办法总比困难多。对如何提高冲击钻在这种复杂地质下的成孔效果,我项目部展开了激烈讨论。最终决定采取以下措施提高钻孔成孔率:①岩层上土质使用小型正循环打桩机进行引孔,消除冲击钻在复杂地质中的强烈扰动:②更改护筒长度,由2米换成4米,消除素填土对成孔的影响。采用黏土将桩孔以下3米土质换填,原有土质较差,换填黏土能稳固护筒,防止坍塌、护筒移位。④提高泥浆浓度,使泥浆护壁厚度加大,增强成孔侧壁稳定性。

在确定方案后,项目开始对措施进行落实。技术人员安排现场挖掘机在挖掉河道原有回填土及河底淤泥后,进行可塑性黏土换填,换填时将4米护筒同步埋置,分层回填可塑性黏土,专人使用用小型压路机进行压实,保证护筒周围填土的压实度。回填后,平整场地,小型正循环钻机进场,在对桩位重新放线定中心后,正循环钻机开始钻孔。同时调整泥浆性能,控制好土和添加剂的用量,泥浆浓度略微提高。准备就绪后,正循环钻机开始工作。在钻机钻进约8小时后,正循环钻机开始明显地微微颤动,甚至导管略微摇晃,这说明钻机已经触碰到强风化岩层,钻机钻进吃力。此时改用冲击钻施工,在确保护筒没有移动的情况下,将冲击钻钻头调整至中心,确保没有偏位,然后将钻头在缆绳的控制下缓慢沉到岩层,再次进行冲击钻进。此过程保证了桩孔在复杂土层中的成孔效果。

最终,冲击钻成孔后,在进行后续准备工作后,开始浇筑混凝土。项目部人员个个翘首以望,期待最终的浇筑结果。在浇筑完强风化岩层后,技术人员用测绳测出砼顶深度,得出岩层以下充盈系数为1.08。之后开始进行岩层以上桩孔的浇筑。在浇筑完整车混凝土后,开始复测,之后在整个钻孔桩浇筑完成后,再计算岩层以上的充盈系数。经计算得出岩层以上砼充盈系数为1.11,达到了目标要求。

有志者千方百计,无志者千难万难!这一结果令人兴奋,因为这意味着冲击钻在复杂地质成孔差的技术难题,在项目组齐心协力的努力下,终被攻克;这意味着后续的桩机施工有了依据与参考,后续工作还可以再次改进。总之,这一问题的解决,对整个桥梁工程的质量和工期产生了不可忽视的效果,极大了振奋了项目部成员士气,增强了克服困难的勇气与信心,极大地节省了施工造价。

在我项目部齐心努力下,纬一河桥梁工程在625日完成了桥面铺装,提前完成了甲方给定的工期任务!


          




祥成

刘培兴





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