富阳320国道至富阳大桥连接线鹿山（大盘山）隧道工程地基状况及主要施工技术研究

富阳 320国道至富阳大桥连接线鹿山（大盘山）隧道工程地基状况及主要施工技术研究

龙京文

上海城工建设工程有限公司 上海 201799

摘要：本文以富阳320国道至富阳大桥连接线鹿山（大盘山）隧道工程为例，在介绍工程环境条件及地质条件的基础上，以冲击成孔施工、钢筋笼的制作与安设、浇筑桩身混凝土、废弃泥浆钻渣处理、凿桩头及桩基检测、重难点工程控制措施这几方面入手，重点阐述了隧道工程施工的主要技术要点，旨在为同类工程的展开提供参考。

关键词：隧道工程；施工技术；钻孔灌注桩

引言：隧道工程施工中所面对的影响因素较多，且施工难度相对较大，出于对提高整体施工质量以及后续使用安全性的考量，必须要重点对施工技术要点展开优化及应用，避免出现质量问题与施工安全问题。实践中，应当充分参考施工现场区域的地基现实情况对隧道主要施工技术进行确定及优化，最大程度维护隧道工程的施工质量。

一、工程概述

本项目起点桩号K0+000，终点K6+340。本工程是富阳内环快速路的重要组成部分，是富阳西部城区对外交通连接的快速通道，直接连接富阳城区的富春片区、鹿山板块，并通过连接富阳大桥实现与江南片区及杭黄铁路富阳站的快速交通联系。

本工程桥梁桩基采用大直径钻孔灌注桩，桩径最小直径Φ1000毫米、最大桩径Φ2200毫米，有效桩长最小30.5米，最长68米，桩端持力层终孔在中风化花岗岩内，设计要求桩基最小入土深度不低于12米；当桩长不超过30米时，桩基桩底嵌岩深度不低于2.5倍桩径；当桩长超过30米时，嵌岩深度不低于1倍桩径，嵌岩深度计算起点需距离岩石坡面水平距离不低于3倍桩径。

二、隧道工程地基的基本状况分析

（一）环境条件

1.气象条件

工程施工区域属亚热带季风型气候，四季交替显著。年平均气温16℃，极端最高气温为39.7℃，极端最低气温为-9.6℃；年均降水量在1300-1400毫米的范围内；年平均蒸发量为1250毫米。其中，8月份蒸发量大于降水量。雷雨为本施工区域的主要降雨类型，约占全年降水量的三分之一。在7-8 月期间，施工区域容易受到台风的影响，台风过境中心风力高达10级，基本风压为每平方米0.35kN，并夹带大量降水。冬季为寒冷季节，土层冻结深度约为20-30厘米，基本雪压为每平方米0.40kN。

2.水文条件

建桥梁位于冲湖积平原，沿线河道、农田分布众多。根据水质分析报告，地表水 PH 值7.01-7.08，地表水对混凝土结构按地层渗透性具微腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具微腐蚀，在干湿交替条件下具微腐。

（二）工程地质条件

1.秋丰高架区

该区位于冲湖积平原区，表层分布砼、路基填土等，层厚在2-4.8米之间；浅部分布全新统冲湖积粉质黏土，层厚在0.9-3.5米之间；局部夹冲海积粉土，层厚在2.1-5.5米之间；其下为海积淤泥质黏土，层厚在5.5-11.8米之间；中部局部分布冲湖积粉质黏土，层厚在0.9-1.1米之间；其下为圆砾层，层厚在6.8-9.3米之间；下伏基岩为花岗岩，全风化层厚在7.2-14.2米之间，强风化层厚在3.7-8.9之间，中风化花岗岩最大揭露层厚约为10.3米。

2.文居街互通区

该区位于冲湖积平原区，表层分布砼、路基填土等，层厚在2.6-5.8米之间；浅部分布全新统冲湖积粉质黏土，层厚在0.9-8.4米之间；局部夹冲海积粉土，层厚在1.3-2.7米之间；其下为海积淤泥质黏土，层厚在6-14.4米之间，中部零星分布冲湖积粉质黏土，层厚为1.3米；其下为圆砾层，层厚在7.9-11.3米之间；下伏基岩为花岗岩，全风化层厚在3.4～17.4米之间，强风化层厚在2-5米之间；中风化花岗岩最大揭露层厚约为12米。

3.横凉亭互通区

该区主要位于冲湖积平原区，地表为填土和冲湖积粉质黏土覆盖，整体地面标高在8.17-20.58米的范围内。其中，表层分布砼、路基填土，层厚在1.90-9.4米之间；浅部分布全新统冲湖积粉质黏土，层厚在0.5-3.7米之间；局部夹冲海积粉土，层厚在1.2-3.8米之间；其下为海积淤泥质黏土层厚在4.4-13.5米之间；中部局部分布冲湖积粉质黏土，层厚在0.6-4.2米之间；其下为圆砾层，层厚在8.6-15.4米之间；下伏基岩为花岗岩，全风化层厚在9.1-32.6米之间，强风化层厚在1.7-4.50米之间，中风化花岗岩最大揭露层厚为12米。坡洪积山地表层分布填土，松散，含植物根系等。浅部分布坡洪积含圆砾粉质黏土，层厚在9.5-9.6米之间；其下为坡洪积粉质黏土，层厚在7.5-12.7米之间；坡洪积含圆砾粉质黏土的层厚在2.5-6.9米之间。

4.鹿山互通、鹿山高架施工区域

该区主要位于冲湖积平原区，地表为填土和冲湖积粉质黏土土覆盖，整体地面标高在7.6-17.49米的范围内。其中，表层分布砼、路基填土等，层厚在4-5.5米之间；浅部分布全新统冲湖积粉质黏土，层厚在0.8-2.2米之间；下为冲海积粉土层厚在1.8-7.4米之间；中部局部分布冲湖积粉质黏土，层厚在3.5-4.50米之间；其下为粉砂层，层厚在1.3-3.7米之间；卵石层的层厚在25.8-31.8米之间。下伏基岩为泥质粉砂岩，全风化层厚为2.1米，强风化层厚在1.3-2米之间，中风化泥质粉砂岩最大揭露层厚为15.6米。

5.依江路互通区

该区主要位于冲湖积平原区，地表为填土和冲湖积粉质黏土覆盖，整体地面标高在10.45-13.66米的范围内。其中，表层分布砼、路基填土等，层厚在2-4米之间；浅部分布全新统冲湖积粉质黏土，层厚在2.2-7.7米之间；下为冲海积粉土，层厚在10.6-11.3米之间；富春江底分布淤泥质黏土，层厚为10米；中部分布冲积细砂，层厚在2-8.5米之间；其下局部夹粗砂层，层厚为5.1米；卵石层的层厚在2.5-7米之间。漂石的层厚在8-19.9米之间；下部局部夹含黏性土碎石，层厚为3.7米；下伏基岩为花岗岩及熔结凝灰岩，中风化花岗岩在1.9-10.6米之间，微风化花岗岩层厚为5.4米，中风化熔结凝灰岩最大揭露厚度为5.8米。

三、隧道工程施工的主要技术要点探究

（一）冲击成孔施工

在本施工中，主要使用冲击钻机成孔的方式完成钻孔，实践中，严禁搅动桩底，且控制相邻两孔的钻孔操作、混凝土浇筑振捣操作不在同一时间展开，以此降低穿孔或是断桩问题的发生概率。成桩开孔施工过程中，必须控制刚刚完成浇筑的桩与新开孔桩之间的中心距离保持在三倍桩径的条件下，如果该距离没有达到三倍桩径，则需要在完成浇筑的36个小时之后在进行该桩附近的新开孔桩施工操作^[1]。在冲击钻的钻进操作中，要重点关注护筒刃脚区域的造浆定壁处理，要在刃脚下1米区域内填充粘土与小片石的混合材料，直至护筒内1米，并在完成三次反复冲击后方可实施后续施工操作。

出于对维护冲击成孔施工质量的考量，必须要在实际的钻孔施工中对泥浆性能指标落实反复性测量，确保该指标始终满足规范要求。在本次隧道工程的施工过程中，遵守的泥浆性能指标要求主要如下：在粘性土地层中，相对密度为1.1-1.2，粘度控制在18-22s，静切力为1-2.5Pa，含砂率在不超过4%的水平下，胶体率在不低于95%的水平下，失水率稳定每半小时20毫升及以下的条件下，酸碱度稳定在8-11之间；在砂土、碎土、卵石、漂石地层中，相对密度为1.2-1.4，粘度控制在22-30s，静切力为3-5Pa，含砂率在不超过4%的水平下，胶体率在不低于95%的水平下，失水率稳定每半小时20毫升及以下的条件下，酸碱度稳定在8-11之间。

（二）钢筋笼的制作与安设

在本工程的施工过程中，主要选用机械连接的方式完成所有桩基竖向钢筋的连接处理，设定钢筋接头的连接等级为I级；在性能更强的内支撑引入钢筋笼骨架内，避免在运输、起吊等环节中钢筋笼发生变形的问题；利用电焊焊接的方式实现钢筋笼加强箍及绕筋，并控制钢筋受拉部位的受力始终稳定在相同的轴线上；在进行双面搭接焊的过程中，需要将焊缝的长度控制在不低于5倍钢筋直径的条件下，若是使用单面搭接焊，则应当将焊缝的长度控制在不低于10倍钢筋直径的条件下^[2]。

实践中，针对钢筋笼的主筋，应用直接螺纹套筒连接、加工厂统一加工，并严格依照灌注桩钢筋骨架制作和安装质量标准展开钢筋笼的制作与安设，具体标准参数如下所示：主筋间距的允许偏差为±10毫米；箍筋间距的允许偏差为±20毫米；外径的允许偏差为±10毫米；倾斜度的允许偏差为0.5%；保护层厚度的允许偏差为±20；中心平面位置的允许偏差为20；顶端高程的允许偏差为±20毫米；底面高程的允许偏差为±50毫米^[3]。

（三）浇筑桩身混凝土

为了更好维护钻孔桩施工的质量，必须要对桩身混凝土的浇筑施工进行重点管控。在浇筑混凝土的过程中，需要使用导管直径不低于300毫米的大料斗，并在进场后依照最长桩长实施导管配置，在完成导管闭水试验以及密封圈完好程度检查后才能上导管；在浇筑超大桩体的过程中，需要保证施工现场存在至少40立方米混凝土的条件下展开实际的浇筑操作，且必须要对所有批号的混凝土实施坍落度检验，只有在检验合格后才可实施浇筑；重点检查隔水板、隔水球的情况，保证混凝土初灌时沉渣可以迅速、全面溢出孔^[4]；以不断上下拉动导管的方式进行混凝土浇筑，降低堵管、镂空、埋管等问题的发生概率；出于规避由于承压水反灌、混凝土搅拌不均、流砂抱管、混凝土外掺剂缺失、骨料、黄砂质量瑕疵而导致的埋管、堵管问题发生，在本隧道工程的实际施工过程中，配置振动锤，实现对埋管、堵管问题的第一时间消除，防止引发更大的安全事故。

（四）废弃泥浆钻渣处理

本隧道工程严格秉承绿色工程理念展开施工，因此，在进行桩基础施工的过程中，重点遵循行业标准落实泥浆的排放与废弃处理。实践中，严禁对泥浆钻渣展开随意排放处理，应当尽可能对泥浆实施集中处理及回收利用，针对无法循环使用的废弃泥浆钻渣，可以根据环境保护要求运输至专业处理厂进行无害化处理，以此降低废弃泥浆钻渣对环境造成的污染程度。此时，要引入专门的泥罐车， 完成废弃泥浆钻渣的外运处理，同时也要在施工现场设置泥水分离器等泥浆处理装置，实现固化分离处理。

在本工程的实践中，主要配置了卧螺离心机用于隧道工程泥浆净化处理，若处理后的泥水含砂率满足要求，则直接转移至沉淀槽落实溢流沉淀；若处理后的泥水含砂率未达到要求，则利用加药系统处理设备进行再次处理后，转移沉淀槽进行溢流沉淀。另外，经过处理和加药处理的钻渣运输至指定的弃碴场堆放，为后续外运处理创设方便条件。

（五）凿桩头、桩基检测

针对所有的混凝土灌注桩，均要展开破桩头处理。在此过程中，严禁发生损坏桩体本身或是桩内主筋的问题发生，且不得应用镐头机凿出；在桩头凿出、修整的过程中，在空压机、风镐的支持下，结合人工操作，共同完成桩头凿除处理，以此确保桩体达到设计标高，并暴露出新鲜匀质混凝土，随后清理桩头即可，保证桩头平面始终处于干净、清洁的状态下清除^[5]。在此基础上，需要应用全站仪落实测量放样操作，完成桩位的确定。最后，可以向相关试验部门发出质检申请，进入现场展开桩基完整性的检测，并检测合格后进行后续的施工操作。

（六）重难点工程控制措施

对于基桩使用而言，其具有一定的复杂性，难免会在实际的施工过程中遇到难以解决的问题，出于对维护施工质量的考量，必须对这些问题展开重点关注分析及针对性处理。在本次隧道工程的施工过程中，着重引入了如下重难点工程控制措施：

第一，成孔缺陷处理。参考现场勘查报告确定吨位区域的地质条件，以此为基础确定基桩钻进深度和进尺；结合地层条件的不同完成钻进速度的有效调整；在开孔前检查钻机设置的稳定性，并在钻进过程中多次检查沉降情况、护筒偏位等等；在遇到斜岩面或孤石的条件下，可以利用回填片石等方法完成处理；一旦发现塌孔问题，必须立即停钻处理，回填混凝土，直至混凝土强度达标后重新实施钻孔。

第二，断桩问题预防。提前确定浇筑混凝土的气候条件，严禁在降雪、降雨等恶劣气候条件下实施混凝土的浇筑施工，避免由气候条件导致混凝土浇筑中断问题的发生，降低断桩问题的产生概率；如果在浇筑混凝土的期间突然遭遇降雨天气，则应当结合砂石含水量检测结果对用水量进行调整，遮盖混凝土运输车的出料口以及导管的料斗上口，尽可能缓解降雨对混凝土浇筑施工造成的不良影响。

第三，渗漏浆的预防。在钻孔过程中实时观察水头标高的变化情况，如果发现变化异常现象，则要立即停止钻进操作；若是发现存在漏浆问题，则要在停钻的同时回填粘土，由钻头慢速造浆护壁，当泥浆水头转入稳定状态后方可重新展开钻孔；在对细砂粉地层进行钻进操作时，要适当提升泥浆比重以及粘度，维护壁孔的稳定性，降低渗漏浆问题的发生概率。

总结：综上所述，在明确隧道施工现场环境条件、地质条件的基础上，通过冲击成孔施工、钢筋笼的制作与安设、浇筑桩身混凝土、废弃泥浆钻渣处理、凿桩头及桩基检测这些主要施工技术的落实，结合成孔缺陷的处理以及对断桩问题、渗漏浆问题的有效预防，提升了隧道工程施工的效率效果，推动了隧道工程施工的技术升级。

参考文献：

[1]吕洋,高永寿.临近既有地铁隧道条件下沉管隧道施工试验分析及优化研究[J].公路工程,2020,45(06):238-242.

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[4]于春生.公路桥梁隧道工程施工中灌浆法加固技术要点研究[J].建筑技术开发,2020,47(08):28-29.

[5]赵娜.软土地基对桥梁隧道施工产生的危害及处理措施探析[J].居舍,2020(02):21.