庫區無覆蓋層大直徑樁基的施工

摘要：庫區水位變化高達18m，河床無覆蓋層、基巖裸露，地質結構為弱風化輝綠巖，強度在80Mpa左右，巖面傾斜達40°左右，詳細介紹了在如此不利地質條件下，大直徑樁基鉆孔施工平臺的搭設、鋼護筒的埋設方法及鉆孔樁基的施工。

關鍵詞：無覆蓋層；水位變化大；大直徑；裸巖；樁基；施工

1 工程概況

陜西省安康至陜川界（毛壩）高速公路AME13合同段的馬金任河特大橋全長1970m，主橋為72.5m+135m+72.5m連續剛構橋，位于安康水庫任河壅水區內。任河屬安康水庫，每年9月～次年4月份為蓄水期，水位高達328m，7～8月為雨季、洪水期，水位因降雨而變化，水位在308～326之間。

主橋左幅39＃墩與右幅44#墩并列位于任河內，距安康方向岸邊25m左右，該主墩左右幅分離，每個墩有￠250cm鉆孔灌注樁基礎4根，承臺尺寸為9.5m×9.5m×4m，承臺頂面高程318m，河床頂面高程約為304m，墩身為矩形雙薄壁墩。

2樁基施工

2.1工程地質及水位狀況

主橋左幅39＃墩與右幅44#墩樁基位置處河床基巖裸露，巖面傾斜度40°左右，巖石為弱風化輝綠巖，強度在80Mpa左右，平時水流很緩，僅在洪水出現時，產生較大流速。該墩在任河中蓄水期高水位時水深24m，洪水期低水位時水深僅6m，水位變化及落差高達18m。

2.2 鉆孔設備的選擇

樁基直徑為2.5m，且地質為裸露的弱風化輝綠巖，沖錘重量的選定至關重要。沖錐選用重量為12T的十字型沖錐，鉆機選用江蘇南通力威機械有限公司生產的CK 3000型鉆機，沖孔直徑為2500mm～3000mm，該機沖擊頻率5～6次/min，最大沖錘重量12噸，鉆機自重13.5噸，外型尺寸7.5m×2.2m×7.5m，電動機額定功率90KW。

2.3 鉆孔施工平臺的設計及施工

2.3.1 鉆孔平臺的設計

由于該墩位置處任河水深達24m，基巖裸露且巖面傾斜度達40°，鋼管樁無法自穩，采用浮式平臺的方法將6根鋼管樁加工成整體結構，實現自穩，然后逐漸安裝其他鋼管樁，在鋼管樁頂面搭設平臺縱橫梁，完成整個平臺的搭設。采用鋼管樁施工平臺沖擊鉆機成孔，施工平臺幾何尺寸為：28.7m×13.7m，平臺頂面高程為329m，鋼管樁頂標高為328m。

施工平臺采用15根Φ72cm、壁厚9mm螺旋鋼管樁，分三排布設、每排5根（每排鋼管樁相鄰兩根的中心距離為： 6.85m+7.5m+7.5m+6.85m，每排鋼管樁的排距為6.85m，鋼管樁插打中心誤差控制在10cm內），上面安裝I40b型工字鋼作為縱、橫梁。以15cm×15cm×400cm方木覆蓋作為臺面。

2.3.2鋼管樁打設

需要20噸浮吊、駁船各1臺，駁船先在第1根鋼管樁位置旁，利用4個8t砼錨塊拋錨定位，然后在在駁船上焊接定位架，定位架位置由全站儀確定。定位架為六個鋼管樁的整體定位架，在全站儀的配合下，利用浮吊完成第1根鋼管樁下沉就位，用振動錘輕振鋼管樁，然后將鋼管樁與定位架焊接，依次將所有鋼管樁定位，并用[20槽鋼作剪刀撐將鋼管樁焊接成一個整體，類似一個“凳子”。在鋼管樁外側拋填沙袋，沙袋拋填高度0.5－1m，封堵鋼管樁底部。

2.3.3鋼管樁錨固

在鋼管樁頂面搭設簡易平臺，在鉆地質孔的位置安裝φ150mm的小導管，用地質鉆機在鋼管樁內鉆孔，鉆孔直徑為108mm，孔深4m，每個鋼管樁內鉆3個孔，地質孔距鋼管樁壁10cm。每根鋼管樁內呈120°設三根錨桿。

在孔內安裝3φ28的鋼筋，鋼筋進入巖體4m，外露2m。并將注漿管與鋼筋一并安裝就位，注漿管距孔底10cm。注漿管采用φ30mm的鋼管，上口與壓漿管連接。

所注水泥漿標號為30號，水泥漿拌制采用攪拌機。水泥采用P.O42.5，稠度按16S控制，注漿壓力控制在0.3-0.5Mpa之間，注漿量按體積法計算后控制。

用空氣吸泥機吸取鋼管樁內砂礫、雜物后，澆注2m高水下混凝土，將鋼筋與鋼管樁固接在一起。

依次完成所有鋼管樁的錨固，最后將岸邊的鋼管樁用鋼絲繩再錨固在岸邊。

2.3.4施工平臺臺面鋪設

鋼管樁沉放完畢后，并完成全部斜撐和平聯焊接后，開始進行鉆孔平臺型鋼布設，其具體步驟如下：

割平鋼管樁頭→在樁頭加焊14mm厚鋼蓋板→安裝已拼接好的I40工字鋼橫梁，并與蓋板焊接→安裝I40工字鋼縱梁，并與橫梁焊接（設加勁板）→安裝鉆機臨時縱梁→安裝鉆機→部分鋪設方木，并用鋼鉚釘連成整體，加設安全欄桿。

臺面采用I40b工字鋼作為縱橫梁承重，橫梁采用2根工字鋼并聯焊接，縱梁采用單根工字鋼。灌注砼時，再設2根臨時縱梁承重。

縱梁上鋪15cm厚方木，并用鋼鉚釘連接，供人員作業和防治小型施工機具，之后，在平臺側面加設安全欄桿。

平臺施工開始時即設置航標，懸掛夜間紅燈示警等通航導向標志，并打設鋼管樁防撞墩，以策安全。

2.4鋼護筒加工安裝及鉆機定位

2.4.1鋼護筒的加工、運輸

由于鋼護筒直徑大，運輸不便，鋼護筒采用現場加工。鋼護筒加工成6～9m長一節，并制作1.5m長的短節護筒，作為調節段使用。

在焊接前，首先架設一個焊接平臺。平臺的材料采用工字鋼Ⅰ40；長度要求不小于焊接成的鋼護筒長度。在平臺的小橫梁上分別固定兩個機械軸承，平臺軸線兩側至少設兩道橫梁，放于平臺軸承上，通過軸承。滑動摩擦變為滾動摩擦。以便鋼護筒對接時人力可以轉動鋼護筒，另外，順平臺長向兩側的軸承必須固定或同心。這樣才能保證焊接后的兩個鋼護筒同心。

樁基鋼護筒設計直徑為Φ280cm，鋼護筒采用厚度為14mm的A3鋼板卷制而成。護筒成型采用定位器，設制臺座接長，確保卷筒圓、接縫嚴。鋼護筒每節加工長度為6～9m（或按實際長度分節加工）。所有焊接必須連續，每隔1道焊縫，在焊縫位置處，焊接14mm厚、20cm高鋼板作為加勁肋。鋼護筒在加工廠進行分節制作，經檢查合格后由駁船運至鉆孔平臺，現場焊接接長，護筒接長焊接采用坡口雙面焊。最后，在鋼護筒頂部焊接14mm厚，30cm高鋼板作為加勁肋。

鋼護筒焊接要求。鋼護筒的連接焊縫斷面要與鋼護筒每一斷面的強度相同，保證焊縫的質量。

鋼護筒的運輸、堆放。 鋼護筒在河岸邊加工完成后，用吊車移至碼頭邊，用浮吊吊裝到運輸船上，運至橋墩處。運輸過程要將鋼護筒固定好，以保證行船安全。鋼護筒起吊、運輸和堆存過程中須避免因碰撞等原因而造成護筒變形。注意在鋼護筒沉放前再次檢查管節焊縫。

2.4.2鉆機的定位及護筒孔成孔

護筒孔成孔位置準確與否，直接關系著灌注樁位置的準確度，因此，鉆機的定位工作一定要做細，做準確。用全站儀測量定位和過程中的檢查。每天對鉆孔位置檢查一次，發現偏位及時糾正。

首先在樁位處周圍填2船約360m3砂礫，使樁位處大致平整，并在砂礫頂面樁位處拋填片石，使鋼護筒位置大體平整。然后采用φ300cm的沖擊錘鉆進，采用清水鉆孔，真空吸泥機排渣的方法鉆進，鉆孔深度控制在3m～5m左右。

埋設鋼護筒。采用φ300cm的沖擊錘鉆進，孔深度在3m～5m左右時，停止鉆孔，開始埋設φ280cm的鋼護筒。安裝前，先用型鋼加工長8.3m的導向架，導向架比護筒外徑大5cm。將第一節鋼護筒起吊安裝在導向架內，并將鋼護筒焊接固定在導向架上，進行鋼護筒的接長，依照此方法將三節鋼護筒焊接完成。并在底節護筒外，等間距焊接4根Φ50mm鋼管，作為壓漿管。將鋼護筒放置在孔內，下沉到位。在鋼護筒頂部，用型鋼將鋼護筒和鋼管樁連接成整體后，開始壓漿至與巖面相平。壓漿量以計算量的1.3倍控制。

埋設好第一根鋼護筒后，將鋼護筒固定在導向架上，時間不小于24小時。待水泥漿凝固后拆除導向架。

2.6水下砼的澆注

水下混凝土灌注前應做好充分的準備工作。由于是清水孔，灌注時注意首盤封底混凝土的埋深，首盤正常后，按常規方法灌注就可以了。聲測管需升至平臺頂面，便于檢樁。

結束語

本橋地質情況特殊，河床基巖裸露，無覆蓋層且巖面傾斜度40°左右，巖石為弱風化輝綠巖，強度在80Mpa左右，水位變化及落差高達18m。采用的平臺搭設方法牢固、安全，鋼護筒埋設科學合理。有效的解決了巖面傾斜導致鋼護筒無法埋設、灌注砼漏漿的難題及庫區水位變化落差大而影響鉆孔的問題。結合常規樁基沖擊成孔工藝，在部分工藝細節采取相應措施，在大直徑樁基施工中取得了較好的效果，現已完成的左幅4φ2.5m的樁基全部為I類樁。此施工方法可以在其他類似橋梁施工中推廣。