大直徑水下鉆沖孔灌注樁的施工

鐘李敏

1 工程概況

花周大橋位于某高速公路的互通式立交連接線上，在隆安鎮西北約2 km處的花周村附近跨越右江，花周大橋全長341.2 m，上構跨徑組合為8.14+3×10.02+2×131.4+3×10.02+10.14，主橋為2孔凈跨徑126 m、計算跨徑為127 m的中承式鋼管混凝土提籃拱橋，引橋采用3孔跨徑10 m的鋼筋混凝土整體連續板。最高通航水位為 HW(1/10)=86.67 m(黃基)，航道寬 70 m，高10 m。橋位區屬于河流沖積地貌，河道較順直，河谷呈開闊U形，測時水面寬約200 m，兩岸發育一級堆積階地，左岸階地較平坦開闊，右岸呈階梯狀。橋位區水文地質條件簡單，河水、地下水對混凝土均無侵蝕性。主橋橋墩位于右江江中，右江地質上層為圓礫，到弱風化含砂礫石砂巖，弱風化泥質粉砂巖。

2 施工平臺設計

橋址位于有少量船只通航的右江上，而主橋中墩又位于右江中心，大橋開始施工時正值秋季，右江處于半枯水期，整個橋墩樁基數為18根樁，樁徑290 cm，樁長37 m，要在枯水期內完成樁基，承臺，雙墩的施工，同時還要滿足通航要求，綜合這些情況，為了保證樁基質量和施工安全，并考慮到工期的進度，采用筑島圍堰建立施工平臺，實踐證明，采用筑島圍堰施工平臺符合實際情況。筑島圍堰采用附近江中的砂礫和附近的泥土填筑，并用壓土機夯實，滿足強度和穩定性要求。

3 鉆(沖)樁成孔

鉆孔灌注樁是先用鉆孔機械進行鉆孔，成孔后于孔內放入鋼筋籠骨架，再灌注混凝土。沖擊鉆進成孔是利用鉆錐(重為10 kN～35 kN)不斷地提錐反復沖擊孔底土層取出或采用抽漿清孔的方法，重復上述過程沖擊鉆進成孔。由于主橋中墩位于江中，考慮到地質情況，結合沖擊鉆具有適用土質廣泛，遇到大卵石、飄石也能克服鉆穿，沖錘下沖時能把部分鉆渣擠入孔壁而加強孔壁并增加土層與樁間的側摩阻力作用，不易塌孔等優點，將樁基礎的造孔改為沖擊鉆鉆孔。

沖擊鉆機鉆孔施工工藝流程及要求如下:

1)埋置護筒，布置機具:因為筑島圍堰上面用的是實黏土，所以護筒長度采用2.5 m鋼護筒，選擇直徑320 cm;為保證護筒本身剛度及抵抗靜水壓力，選擇厚度7 mm鋼板，這樣護筒既可滿足施工要求，又經濟實用。在埋好鋼護筒、完成平臺搭設工作之后，重新復核樁孔中心位置，然后將鉆機就位，立好鉆架，對準樁孔中心，拉好纜風繩，就可開始沖擊鉆進。2)開孔:孔徑的大小與沖錘的直徑有直接的關系，選用沖錘的直徑宜比設計樁徑小50 mm，為減少因沖錘晃動而產生超徑，應使用同心度好的沖錘。首先用沖錐以小沖程反復沖擊使孔壁堅實，開孔后及鉆進過程中保持孔內水位高于河中水位1.5 m～2.0 m，并低于護筒頂面0.3 m，以防溢出;掏渣后應及時補水。3)鉆進:正常鉆進時，應注意以下事項:a.鉆進時，應保持孔內有足夠的水頭高度和合理的泥漿技術指標，平衡土層壓力，防止縮孔及塌孔。b.通過砂、砂礫石或卵石層時，應采用1 m～2 m的中、小沖程，反復沖擊使孔壁堅實，防止塌孔;當通過黏土、泥巖等黏性土層時，應采用1 m～1.5 m小沖程，防止卡鉆、埋鉆;在任何情況下，最大沖程不宜超過6 m，防止卡鉆、沖壞孔壁或使孔壁不圓。c.施工時應經常測定泥漿比重，定期測定粘度、含砂量和膠體率，及時調整泥漿技術指標，必要時使用泥漿添加劑。優質泥漿對孔壁既有良好的保護作用，又不產生泥皮效應，也不影響樁周摩阻力。d.為正確提升鉆錐的沖程，宜在鋼絲繩上做油漆標志。e.在掏渣后或因其他原因停鉆后再次開鉆時，應由低沖程逐漸加大到正常沖程以免卡鉆。4)掏渣:破碎的鉆渣部分被擠進孔壁，大部分靠掏渣筒清除出孔外，故在沖擊相當時間后，應將沖擊錐提出，換上掏渣筒，下入孔內掏取鉆渣。正常鉆進每班至少應掏渣一次，掏渣后應及時向孔內添加清水以維護水頭，防止粘錐、卡錐。5)檢孔:鉆進中每鉆進4 m～6 m須用檢孔器進行檢孔。檢查無彎孔、斜孔、縮孔等情況后才能繼續鉆進;不可用加重、壓、沖擊或強插檢孔器等方法檢孔。不得用鉆錐修孔，以防卡鉆。6)成孔:終孔時應對樁位、孔徑、形狀、深度、傾斜度及孔底土質進行檢查，采用探籠器檢測孔徑，利用鉆孔的鋼絲繩把探籠器放入孔內，如上下順暢即符合要求，否則進行掃孔。7)鉆孔的安全要求:沖擊錐吊起應平穩，防止沖撞護筒和孔壁，進出孔口時，嚴禁孔口附近站人，防止發生鉆錐撞擊人身事故。因故停鉆時，孔口應加蓋保護，并嚴禁鉆錐留存孔內以防埋鉆。

4 清孔、吊裝鋼筋籠和下導管

成孔后在檢查樁位、孔徑、形狀、深度、傾斜度及孔底土質合格后，立即進行清孔，因是沖擊成孔，所以采用掏渣清孔，清孔達到施工規范要求后進行鋼筋籠的安放。因為是大直徑長樁，鋼筋籠采用分段焊接，吊車起吊就位，在鋼筋籠內周圍對稱焊接四根聲測管。在將上節鋼筋籠吊起與底節鋼筋籠連接時應先將聲測管對接焊好，再焊接主筋，焊接采用單面焊，焊接長度為10d，最后將上下節鋼筋籠環形箍筋按設計要求連接好。在吊放過程中，為保證其不變形，起吊時在頭尾加強箍筋附近用鋼環協助受力，嚴禁采用鋼絲繩在鋼筋籠上起吊，為了保持鋼筋外有足夠厚度的混凝土保護層，沿鋼筋籠豎向每隔3 m設一道，每道沿周圍對稱地設置4個鋼筋“耳朵”。導管直徑為300 mm每節長2 m～5 m，另配1 m及1.5 m長導管，接頭由絲扣連接，并用橡膠圈密封防水。導管使用前須經過不小于1.25 MPa的水密承壓試驗和接頭抗拉試驗。混凝土灌注開始時，導管底部距孔底的距離為30 cm～50 cm。

5 澆筑水下混凝土

灌注水下混凝土前，再次檢查孔內泥漿性能指標及沉淀厚度，主要確保沉淀值小于5 cm及澆筑速度。如超過規定，進行二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。水下混凝土由拌合站拌制后，用混凝土輸送泵送至現場灌注，混凝土坍落度要控制在18 cm～22 cm，水灰比控制為0.54。在灌注混凝土過程中嚴格控制在2 m～6 m之間，同時，為增加和易性，延長終凝時間及節約成本，混凝土配合比中加入適量粉煤灰(80 kg/m3)及減水劑、緩凝劑，保證混凝土終凝時間在12 h以上，實際灌注時間在6 h～8 h，均能在終凝時間內澆完混凝土。

6 質量成果

18根φ 290 cm樁基混凝土全部采用無損法聲測檢測，均達到質量要求，檢測成果令人滿意，質量較好。

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