中铁十四局集团第二工程有限公司 山东泰安 271000
摘要：桥梁桩基础施工技术已经非常成熟，但穿越超厚流砂层仍然是一个难题。流砂层是一种极为特殊的地层，主要以粉砂和细砂土为主，在震动动力和承压水压力作用下会产生液化及流动，极易造成成孔难度大、塌孔、成桩质量缺陷。本文根据京唐铁路JTZQ-6标段淤泥河特大桥跨丰津公路266#-269#墩（40+64+40）m连续梁桩基施工项目，阐述了流砂地层桩基施工技术，可为同类项目施工提供借鉴。
关键词：流砂地层 桩基施工 质量控制
1工程概况
中铁十四局承建JTZQ-6标段淤泥河特大桥0#台～349#墩（不含），共348孔，起止里程为DK142+415.00～DK153+874.6，全长11.4596Km。途经唐山市玉田县、丰润区，先后跨越还乡河、王桥主干渠、S027省道（玉新线）、丰津公路、黑龙河、管径1.0m天然气管道、淤泥河等。桩基共3305根，其中Φ1m桩径3089根；Φ1.25m桩径72根；Φ1.5m桩径144根。根据地质情况及施工环境，采用旋挖钻机和反循环钻机施工。
2流砂地层桩基施工概述
流砂地层桩基施工技术是当前流砂地层施工的主要技术,流砂的特性像地下水位较高、土质疏松和易塌陷等导致施工困难。由于这个概念太过于抽象,本文结合淤泥河特大桥266#～269#墩施工段落的流砂地层桩基施工技术来具体分析，以便大家清晰地认识流砂地层桩基施工技术。
通过对于研究该段的地质及分析实际钻孔中勘察资料得出，在钻孔深度21.4m～32.6m范围内细砂层、粉砂层中夹杂流砂。这根据实际地层情况而定。在穿过砂层时需要注意，因为砂层的不稳定会使得钻孔困难，如果钻孔外地下水流向孔内,这可能会出现坍塌,甚至流砂上涌。桩基混凝土也可能在流砂作用下使桩壁混凝土夹杂泥砂造成桩身质量缺陷甚至断桩。
穿越流砂层需要处理的最主要的技术难题就是如何做好护壁保证不塌孔，对传统旋挖钻工艺的进尺速度和泥浆进行改造，可解决这一难题。
3工艺流程
在施工过程中，施工人员需要从6个方面来控制，分别是埋设护筒、泥浆配制、钻孔、钢筋笼制作与安装、二次清孔和灌注水下混凝土等。
3.1埋设护筒
护筒采用6mm厚的钢板制作，护筒内径大于设计桩径20cm，由于本地段表层0.5～3m范围内以细砂层为主，故护筒长度采用4m长护筒，护筒埋设后外侧四周及底部须用黏土分层夯实，夯实时每层厚度不大于10cm，并高出原地面0.5m。
3.2泥浆配制
一般地段只需在造浆池中安装一套供气系统，在配制泥浆时将造浆材料均匀地加洒在喷射的水流上，使用空压机提供一定压力的气体，经管路将空气注入泥浆池底部的管路内，通过管道上气孔将气体喷出，使泥浆始终保持循环搅动状态，搅拌时间约为3小时，使泥浆混合均匀。
对于厚砂层及流砂层地段，泥浆配制需要在造浆机中进行，使泥浆在搅拌机内充分搅拌后放于泥浆池内，当泥浆不少于泥浆池体积的1/3时，开动空压机使泥浆在池内不断循环。对于厚砂层的地质特点，选用表1中配合比制浆，并根据实际情况加以调整。新制备的泥浆满足表2中性能要求,泥浆比重取1.15，黏度取19-28s。
表1 泥浆配比(1m³浆液)
.png)
表2 新制备泥浆性能要求
.png)
3.3钻孔
钻进前先调整钻机的水平、垂直仪，气泡居中，然后伸缩钻塔，使钻头底部导向尖对准孔位中心，钻头自然放松，再根据护桩到钻头外壁的距离进行对位校核，严格控制孔位偏差在允许误差范围内。钻进时，利用小冲程开孔，并使孔能够圆滑竖直，这有导向作用，并在一定程度上可以有效防止塌孔。进入正常钻进后，采用高转速，最高不超过20(r/min)。根据地勘资料，到达流砂层时，更换泥浆池，采用低转速钻进，最高不超过8(r/min)。并及时对泥浆进行监测，动态调整各项泥浆指标。
表3 旋挖钻机钻斗转速选用表
.png)
表4 旋挖钻机钻进钻斗提升速度限值
.png)
3.4钢筋笼制作与安装
钢筋笼制作时，采用钢筋笼滚焊机在钢筋加工场内集中加工成型，焊接采用二氧化碳保护焊机。
钢筋笼骨架用吊车起吊安装，在运输和起吊中，要保证钢筋笼不变形，骨架内设支撑，起吊时采用三点吊法。吊机吊起钢筋笼后，检查钢筋笼的垂直度及外形轮廓，对准孔位，平稳垂直慢慢放入孔内，切忌碰撞孔壁，不得强行下放，采取措施防止钢筋笼变形。下放过程中，注意孔内水位情况，若发生异常，马上停止下放钢筋笼，检查是否塌孔。
由于该地段在钻孔深度21.4m～32.6m范围内存在流砂层为防止流砂对桩基混凝土的冲刷，故在该钻孔深度上下各1m范围内的桩基钢筋笼上绑扎铁丝网，铁丝网搭接长度≥10cm，并在铁丝网上涂抹水泥砂浆。
3.5二次清孔
当钻至设计标高后进行泥浆循环，清孔过程中不断降低泥浆比重，直至孔内泥浆的各项指标达到规范要求后停止清孔。
3.6灌注水下混凝土
（1）本工程水下砼浇注导管选用无缝钢管、快速螺纹连接接头的结构。导管须经水密试验不漏水，其容许最大内压力必须大于1.5Pmax,本工程导管可能承受的最大内压力计算式如下：
Pmax =1.5(rchxmax-rwHw)
式中：Pmax——导管可能承受到的最大内压力（kPa）；
rc——砼容重（kN/m³）；
hxmax——导管内砼柱最大高度（m）；
rw——孔内泥浆的容重（kN/m³）；
HW——孔内泥浆的深度（m）；
（2）封底时导管下口离孔底30～50cm，上口与储料斗相连，储料斗尺寸为φ2m×1.5m，混凝土储量为4.71立方米。混凝土灌注前应对成孔孔底高程、导管底口高程、泥浆性能指标和沉渣厚度进行检查，合格后进行水下混凝土灌注。
4塌孔原因分析及预防处理措施
4.1塌孔原因分析
在流砂地段进行桩基施工时，最担心的问题就是塌孔问题。孔口坍塌容易发现，而孔内坍塌则需仔细观察现象，一般来说如孔内水位突然下降，孔口水面冒细密的水泡，出土量显著增加，没有进尺或进尺甚小，孔深突然变浅，钻头达不到原来的孔深，钻机负荷显著增加等等，均表明孔内已有坍塌。
（1）塌孔原因
①泥浆比重或粘度太小，未形成坚实的护壁。
②孔口位置处理不合格，如施工场地夯填土质量不良、护筒埋置太浅、护筒周围或底部未用优质粘土夯实填筑等。
③钻机钻进过程中操作不当，如孔内规定的水位高度不够或未保持好规定的水位、在松软的砂层中进尺太快、钻头钻进时在提起或下放过程中旋转速度太快、补水时水流冲塌孔壁、。
④遇易坍孔的流砂层，未及时采取措施。
⑤钻头、抽渣桶或钢筋笼碰撞孔壁。
⑥从终孔至灌注砼，延误时间过长等。
4.2塌孔的预防和处理
（1）在松散的粉砂土、淤泥层或流砂中钻进时，应控制进尺，选用较大比重、粘度、胶体率高的优质泥浆。
（2）如孔口坍塌，可回填重新埋设护筒重钻，或下钢护筒至未坍处以下至少1米。
（3）孔内坍塌不严重者，可加大泥浆比重继续钻进，较严重者，可回填粘土混合物到坍塌位置以上1-2米，甚至全部回填再钻。若坍塌埋住钻头，应先清孔，后提起钻头。
（4）施工中护筒处出现问题，及时回填粘土，麻袋加固护筒后继续钻孔；当护筒有偏斜移位时，则拆除护筒，填死钻孔，待沉淀密实重新埋设护筒再钻；若孔口坍塌严重，下钢护筒至未塌处1米以下。
5钻孔偏斜原因及预防处理措施
5.1钻孔偏斜原因
钻孔偏斜严重损害了钻孔的护壁，这极有可能造成塌孔，究其产生的原因有如下几点：
钻机底座不平或已发生不均匀沉降。
地层分界处软硬不匀或岩面倾斜或卵石大小悬殊致使钻头所受阻力不匀。
扩孔较大处，钻头摆动，偏向一边。
5.2预防处理措施
弯孔严重时，可用钻头上下反复扫孔纠正。
（2）偏斜严重，则需回填并待其沉淀密实后重钻。
6掉钻落物的原因分析和预防措施
一般来说掉钻落物主要是卡钻过程中强提强扭或者是由于操作不当用力过大导致；钻杆和钢丝绳因承受过重产生断裂，钻头连接件破损断裂，施工人员操作失误造成扳手、撬棍等小型机具的掉落等。
为避免以上情况发生，一般可采用如下措施：对于钻杆、钢丝绳、钻头或者连接装置的接头状况进行经常性的检查，发现问题及时处理。
7断桩原因分析和预防措施
7.1断桩原因
断桩的出现一般有以下几种原因：
施工机具出现故障需要较长的维修时间。
施工人员导管埋深计算错误导致导管拔出砼面。
二次清孔不彻底，泥浆比重过大，混凝土灌注过程翻浆困难，造成泥砂夹杂在混凝土中，形成断桩。
7.2预防措施
备用机械设备、材料等提前做好准备
明确施工人员分工，控制埋管深度及拆管节数
保证清孔后泥浆比重的大小切忌泥浆比重过大，造成翻浆困难。
8结束语
桩基施工质量的好坏关系到整个结构物的工程质量，应得到更多的关注，应加强质量控制与检测，做好预测性防范，以理论基础作为指导并结合实际情况，对事故做出准确的评估从而采取及时、有效的处理措施，避免质量事故的发生。
参考文献：
[1]张毅、张文君.桩基工程成孔质量检测技术探讨[J].现代商贸工业, 2009.
[2]王卫平.流砂地层桩基施工技术探讨[J].内蒙古公路与运输, 2011.
[3]佟明文.灌注桩施工质量控制与事故预防[D]. 中国地质大学, 2007.
[4]卢成.湿陷性黄土地区桥梁深桩基施工技术优化[J].铁道建筑技术, 2013.
[5]刘雪峰.岩溶地区桥梁桩基设计与施工[J].山西建筑, 2006.