毛家村水庫2號大橋深水樁基的技術(shù)分析

楊文才

（云南云橋建設股份有限公司，云南 昆明 650101）

1 工程概況及工程水文地質(zhì)條件

1.1 工程概況

云南昭通至待補高速公路為二(連浩特)河(口)國道主干線的組成部分，同時為云南公路網(wǎng)主骨架的重要組成部分，是云南昆明通往昭通地區(qū)，再進入四川的經(jīng)濟干線。它的建成，對于云南昭通地區(qū)、貴州畢節(jié)地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展有著極為重要的意義。K356+525T形剛構(gòu)橋位于曲靖地區(qū)會澤縣，為跨越毛家村水庫岔溝而設。主橋全長310m，跨徑組合82+146+82m，橋梁結(jié)構(gòu)為：水中群樁基礎、雙柱式箱形薄壁墩、變截面連續(xù)剛構(gòu)箱梁。由于該橋主墩位于水庫岔溝深水中，每個墩下設12棵樁徑2.0m的灌注樁，樁長分別為50m和45m，水庫正常水位標高2218.94m，施工水位標高2202.0m，樁位地面線最低處標高2180.1m,水深達22m左右。因此，K356+525橋深水樁基礎施工成為本合同段乃至全線的控制性工程之一。

1.2 工程水文地質(zhì)條件

本區(qū)位于珠江水系與金沙江水系分水嶺以北，為金沙江支流以禮河中游地區(qū)。沿線地形起伏平緩，地層單一，水文地質(zhì)條件簡單，區(qū)內(nèi)地下水類型主要有：松散孔隙水、基巖裂隙水。但本工程位于毛家村水庫內(nèi)，水比較深，地質(zhì)情況從上到下依次為：碎石土、強風化砂巖、弱風化砂巖、弱風化細砂巖，弱風化粉砂巖、弱風化泥巖及泥巖。

2 樁基礎施工

2.1 樁基工作平臺及鋼管樁施工

本工程采用水上平臺進行樁基鉆孔施工。水上施工平臺是為鋼護筒埋設、鉆機鉆孔、灌注水下混凝土等施工需要而搭設。由于主墩位于水庫內(nèi)，跨越毛家村水庫岔溝，且水庫為會澤縣重點水源保護地，水環(huán)保要求嚴格，因此排除筑島和圍堰方法，采用固定平臺施工。平臺方案比選如下：

方案1：先用6個軍用標準舟節(jié)組拼成一個27.0×8.1米的浮動施工平臺，用以安裝沖擊式鉆機，浮動平臺的固定采用φ26鋼絲繩作錨繩，將浮動平臺的四角及順橋方向錨固于兩頭岸上，鋼護筒采用80噸水上龍門吊安裝，水面以上鋼護筒利用縱橫型鋼連接成整體結(jié)構(gòu)，從而形成固定施工平臺。

方案2：1號墩修建鋼管樁水中固定平臺，先用普通油捅組拼成兩個簡易浮箱，用以安裝小型鉆機，浮箱的固定采用φ20鋼絲繩作錨繩，將浮動平臺的四角錨固于兩頭岸上，采用地質(zhì)鉆機鉆孔，φ32.5和φ100鋼管間隔布置形成平臺支承樁,水面以上3米采用縱橫型鋼及剪刀撐連接成整體結(jié)構(gòu)，從而形成固定施工平臺，固定平臺與碼頭之間用棧橋連接；2號墩臨近水面，樁位在枯水期大部分裸露，適當填筑即可形成施工平臺，因此采用填筑土石方法形成土筑平臺，按陸上鉆孔樁工藝施工，為保證岸邊填筑部分穩(wěn)定，沿填筑邊緣打設φ108鋼管進行平臺加固。

由于方案1需調(diào)運軍用標準浮箱，水上浮吊、龍門吊等大型設備，且需修建較大的岸邊碼頭，受兩岸地形制約，進出場困難，且投入大、準備時間長。方案2選用廢舊油捅做浮箱，采用地質(zhì)鉆機鉆孔，施工方便，設備進出場容易，施工準備期短，具有靈活、方便的特點。

根據(jù)以上方案比選，最終決定采用2方案。

2.1.1 浮動施工平臺

先用72個油桶拼組成兩個6.5×4.5米的浮動施工平臺，每個浮平臺由36個油桶組成，用以安裝鋼管樁鉆孔鉆機，浮動平臺的固定采用φ26鋼絲繩作錨繩，將每個浮動施工平臺沿縱軸線方向錨固于兩端水庫岸上，每岸設錨繩2根；另外，每個浮平臺四角用鋼絲繩與庫岸左右側(cè)錨釘連接，用以浮動平臺的橫向移動與固定，浮平臺四角分別加設撐桿，用φ89鋼管支撐于水庫底基巖上，從而保證浮平臺平面位置。

2.1.2 固定施工平臺

第一排樁澆筑完畢后即可進行剪刀撐連接和水平連接，平臺型鋼的連接與加固緊隨鋼管樁的澆筑而進行，在鋼管樁澆筑完畢后固定平臺即可全部連接完畢，這樣，51根鋼管樁通過上下兩層平臺型鋼和剪刀支架的連接，構(gòu)成一個固定施工平臺，其上鋪厚木板形成鉆機平臺。最后在第二平臺周圍用鋼筋做安全欄桿，在平臺四角設置救生圈、消防設施等。

2.1.3 鋼管樁施工

鋼管砼樁共51根，按2.5米間距梅花型布置，采用φ100cm和φ32.5cm兩種鋼管組成，φ32.5cm鋼管每樁位設置，入巖深度5～8m，起穩(wěn)固作用，φ100cm鋼管間隔設置，套在φ32.5cm鋼管外側(cè)，用震動錘沉至巖面，主要起加強作用。所有鋼管均灌注砼。

鋼管樁鉆孔采用兩臺鉆機（兩浮平臺上各一臺）同時進行，先開鉆第一排（靠近岸邊），每完成一個樁即可移動浮平臺，確定下一樁位并固定浮平臺，進行下一樁鉆孔、打樁、灌注砼，如此循環(huán)往復直至完成第一排樁。轉(zhuǎn)至下一排完成第二排樁和第三排樁，鋼管樁設計高出水面3米，高出水面部分用型鋼連接形成固定平臺。

施工時，在岸邊控制點上架設全站儀確定鋼管樁的準確位置，工作平臺要依靠有足夠強度和剛度的鋼管樁來承受豎向荷載，因此平臺以鋼管樁受力為主，鋼護筒受力為輔，并依靠鋼管樁間的多道縱橫向聯(lián)結(jié)來保證其橫向穩(wěn)定。

2.2 鋼護筒施工

當平臺支承鋼管樁和平臺施工完畢后即開始埋設鋼護筒。首先在平臺上進行測量，定出樁基的縱橫向軸線，準確定出導向架的四個角點的位置。先利用80KN振動錘對準鉆孔護筒待埋設的位置進行沖孔，將塊徑較大的庫底碎石壓碎或擠走。逐個樁完成以上工作以后利用汽車吊安裝埋設壁厚δ=16mm的鋼護筒。護筒直徑240cm，筒節(jié)長度2.5～3.5米，底節(jié)長4米，護筒每節(jié)頂、底端內(nèi)側(cè)各焊一道水平加勁肋，肋板厚大于20mm，以保證護筒圓度。上部肋板與頂面齊平，下端肋板高于筒底30cm。鋼護筒應堅實不漏水,護筒入土深度不小于3米,施工時用壓重、振動、捶擊并輔以筒內(nèi)除土等方法沉入。護筒頂端高于固定平臺0.5m。護筒在工廠分節(jié)加工，下沉前要進行連接檢驗，確保護筒周圍和護筒底腳緊密、不透水。埋置護筒時，護筒中心軸線應對正測量標定的樁位中心，為了保證樁位的準確度，在固定平臺水面以上部分設置導向架，嚴格保持護筒處于豎直位置。

采用鋼護筒施工，一是可以固定樁位，引導鉆頭方向，隔離水灌入井孔，用護筒作為泥漿循環(huán)系統(tǒng)；二是作為水中部分樁體混凝土澆注的外模。因處于深水作業(yè)和護筒的特殊作用，護筒只能使用一次，不考慮回收。

2.3 鉆孔與清孔

2.3.1 鉆孔

鉆孔是一道關鍵工序，在施工中必須嚴格按照操作要求進行，才能保證成孔質(zhì)量。由于鉆孔樁長度達50米，樁經(jīng)2.0米,為大直徑樁基,施工中需要穿過碎石土、泥巖、砂巖及細砂巖等地層，一般回旋鉆機很難鉆進，使用錐重5噸的十字型沖擊鉆機，鉆進速度緩慢，最終選用錐重8噸的梅花型沖擊鉆機，每日鉆進弱風化細砂巖可達1米。

在施工中要注意不斷添加泥漿，鉆孔泥漿比重控制指標為1.20～1.40,含砂率不超過4%,還要隨時檢查成孔是否有偏斜現(xiàn)象。成孔時不得擾動樁底基巖，另外相鄰兩孔不得同時成孔和澆注，以免擾動孔壁造成串孔和斷樁。鉆好的孔應及時清孔，下放鋼筋籠和灌注水下混凝土。

2.3.2 清孔

鉆孔的深度、直徑、位置和孔形直接關系到成樁質(zhì)量與樁身曲直。為此，除了鉆孔過程中密切觀測監(jiān)督外，在鉆孔達到設計要求深度后，應對孔深、孔位、孔形、孔徑等進行檢查。在終孔檢查完全符合設計要求時，應立即進行孔底清理，避免隔時過長以致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。第一次清孔，采用掏渣法，通過反復掏渣及注入純泥漿，使泥漿相對密度減小到1.05～1.2。在鋼筋籠和導管安裝好，砼澆注之前，采用吸漿管（以導管作為吸泥泵）進行第二次清孔，隨時進行孔底沉渣厚度及泥漿各項指標測量，使泥漿相對密度控制到1.03～1.1，達到砼灌注標準。

2.4 鋼筋籠制作及吊裝

鋼筋籠應分節(jié)制作。考慮到鋼筋籠的長度較大，對其間隔2米分布的加勁箍和十字撐進行加強，增強其徑向抗變形能力。主筋采用對焊機進行閃光對焊。聲測管共三根按120°三等分鋼筋圓周焊接，接頭采用套管絲扣連接，以保證聲測管內(nèi)側(cè)平順，同時應采取防護措施，保證聲測管在施工中不被堵塞。

鋼筋籠吊裝平移時，采用圓衫木貫穿于鋼筋籠上，以抵抗其變形。當鋼筋籠提升仰角至80°左右時解除圓衫木，提升至鉛垂直接吊入孔中安裝。鋼筋籠節(jié)段間連接，一般采用10d搭接，搭接完成應使主筋在線形和外觀上保持徑向同軸，外形同曲面平整順直鉛垂。

2.5 灌注樁水下混凝土施工

水下混凝土施工采用剛性導管法。導管直徑30cm，且要拼接良好，采用裝有墊圈的法蘭盤連接，水密、承壓、接頭抗拉試驗合格，隔水栓采用混凝土球或充氣球水下混泥土的泵送要求：混凝土要和易性好，泌水率低，可泵性強，緩凝早強，品質(zhì)穩(wěn)定。水泥采用425礦渣水泥，混凝土標號為C25。灌注首批水下封底混凝土十分關鍵，它直接影響灌注樁的成敗。為水下混凝土施工事故多發(fā)地段。因此要正確地計量導管底口離孔底的距離，儲備充足的混凝土，保證首批混凝土的導管埋置深度。導管埋深的有效控制和混凝土的連續(xù)性施工是保證水下混凝土施工的主要環(huán)節(jié)。導管拔拆要求：導管不能埋置過深，測孔要準確要勤，拔管要及時，拆管要快要穩(wěn)，節(jié)段要清，計算要準。

3 結(jié)束語

深水樁基礎在云南很少見，且該橋主墩跨越水庫岔溝，既不臨海、也不靠江，水域與外界不相連通，水上設備無法進出，具有一定的典型性。因此，該橋深水樁基的實施對今后同類型工程具有一定的參考意義。

[1]王貴鵬，劉岳英.深水樁基施工工藝探討[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2008-10-20.