摘：湖北香溪河大橋主墩(4#、 5#)基礎分別為18根直徑3m水上鉆孔灌注樁，樁長約83m。樁端持力層為新鮮、完整、堅硬白云質(zhì)灰?guī)r和粉砂巖，巖石傾角以40- -60°為主，屬強造斜地層，鉆孔穿越地層上部松散破碎，極易片幫塌孔，下部巖石堅硬，成孔施工難度和風險極大。本文針對復雜地層條件下大口徑鉆孔灌樁成孔工藝及方法研究，通過成功實際案例介紹，探索大口徑鉆孔灌注樁在不同地質(zhì)條件下對鉆孔機械，工藝方法的要求，從而提高對復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）。

香溪河東岸橋址區(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坎相間柑地坎高1.0m~ 25m不等，平臺寬般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)造變動作用較為強烈，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)泥頁巖，呈鱗片狀，取芯破碎，輕微染手，錘輕擊即散。

三、施工工藝、設備選擇

1、工藝選擇

針對本工程主墩樁基樁徑大，深度大，地質(zhì)復雜，最大入巖深度近67米，底部巖石強度高、傾角大，工期緊，成孔質(zhì)量要求高;另外，由于覆蓋層較薄，部分護簡埋深只有3m左右，底口無法封水，鉆孔施工時需要護筒跟進。故采用沖擊與回旋相結(jié)合鉆進，泵吸、氣舉反循環(huán)成孔施工工藝，同時針對個別孔采用護簡跟進方法來解決護筒漏漿問題。

2、設備選擇

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、松散鉆孔時極易片幫塌孔、下部巖層堅硬傾角大。故采用ZJD 4000型回旋鉆機作為主要成孔施工設備;另外，由于護筒內(nèi)空樁段小回旋鉆開孔無法直接形成氣舉反循環(huán)排渣，故先采用GZ10型沖擊鉆機，以泵吸反循環(huán)方式，先沖擊成1.5m、深度30m的先導孔，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GZ-10型沖擊鉆機和3臺ZJD-4000型回旋鉆機配合鉆進成孔施工。采用楔齒滾刀鉆進施工，鉆具組裝重量60t采用雙層導向扶正器 ，確保成孔垂直度和鉆進效率的提高。

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護壁，潤滑冷卻和排渣。泥漿的護壁原理是通過孔內(nèi)漿面位置和泥漿濃度高于外部水位，產(chǎn)生向外的正壓力來實現(xiàn)的，泥漿中懸浮的陰性材料顆粒與孔格土體中的陽性顆粒發(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，采用膨潤土造漿，同時加入純堿和CMC對膨潤土鈉化改良。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，有利于提高膨潤土的分散度，具體配方比見表3。按以上指標控制泥漿性能參數(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，達到護壁和反循環(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先導孔施工

采用GZ- 10型沖擊鉆機，以泵吸反循環(huán)方式，先沖擊成φ1.5m、深度30m的先導孔的原因是護筒內(nèi)空樁段小，回旋鉆直接鉆進無法形成氣舉反循環(huán)排渣，開孔速度慢，先導孔因為直徑小又采用泵吸反循環(huán)方式 ，能達到快速開孔和提前探明地質(zhì)情況的目的，為回旋鉆鉆進施工創(chuàng)造了有利條件，提高了綜合鉆進效率和降低成本。

2.2回旋鉆進

鉆具組裝重量為60t (不含鉆桿重量)， 設置雙層導

向扶正器， 鉆頭布置19把滾刀，每把刀鉆壓3t左右較為理想 ，能使鉆機的性能得到充分的發(fā)揮。地層鉆進參數(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程中關鍵工序把控以及人為操作不當造成的主觀原因，本工程施工的地質(zhì)條件復雜，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，所以我們施工時通過對主觀、客觀原因分析采取了以下防控措施：①鉆頭的導向簡體加長至1.5m ；②鉆具配重至60t，確保鉆頭的重錘作用和減壓鉆進;③在鉆頭以上部位增設兩層導向扶正圈，較小鉆具的擺動;④鉆機安裝就位時嚴格控制對中找平工序，確保鉆機動力頭中心、機座中心、孔位中心三心一線;⑤嚴格控制軟硬換層部位和傾角巖層的鉆進參數(shù)；⑥發(fā)現(xiàn)問題及時掃孔糾偏，有效控制防止偏孔導向造成偏料增大。

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，達到施工規(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相顆粒的沉淀;清除鉆渣，減少孔底沉清厚度，防止沉清過厚而降低了樁的承載力同時為澆筑水 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，鉆至設計深度后將鉆頭提離孔底200mm左右，通過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)，同時通過填加清水或其它調(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，有效的保證鉆孔成樁質(zhì)量。

五、總結(jié)

終上所述，針對橋梁工程中大傾角復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)化是至關重要的，科學合理的安排既保證了樁基的成樁質(zhì)量又確保了項目的安全、經(jīng)濟運行，由于橋梁鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的好果接對整個橋梁的整體結(jié)構(gòu)會造成很大的影響，并會帶來一定的后續(xù)問題。因此，在橋梁鉆孔灌注樁在施工前科學合理的組織設計和施工過程中的嚴格把控，才可以確保 ，質(zhì)量，從而保證橋梁在以后的交通運輸中發(fā)揮正常作用。