廣州生物島至大學城隧道鋼管樁施工

楊斌澤

（廣東省水利水電第三工程局，廣東 東莞 523710）

廣州生物島至大學城隧道鋼管樁施工

楊斌澤

（廣東省水利水電第三工程局，廣東 東莞 523710）

簡要介紹廣州市生物島～大學城隧道土建工程B標段端頭圍護結構中鋼管樁的施工，并對鋼管樁的打設施工工藝及圍堰拆除時鋼管的切割及拔除回收進行探討。

鋼管樁；造孔；鋼管制作；水下切割；震動打拔樁錘

（一）引言

生物島～大學城隧道土建工程 B標段工程位于廣州生物島與大學城，本鋼管樁工程位于南岸段暗埋段與沉管段交接處，是南岸暗埋段深基坑開挖的圍護結構中的圍堰部分。根據設計圖，圍堰采用三道樁墻結構組成，從江往岸上依次是：Φ800素砼連續墻、Φ850旋噴樁和Φ1050鋼管樁+Φ1150鉆孔混凝土灌注樁的組合樁形，以下簡稱鋼管樁。其中鋼管樁樁共22條，樁頂高程為7.0m，樁底高程為-18.25m，樁內混凝土頂高程為-11.421m，每條樁鋼管長度為21m，重13.186t。其詳細布置見附圖。

鋼管樁主要分為上下兩部分，下部為永久部分，此部分澆筑樁內混凝土；上部分為臨時圍擋部分，該部分為中空，圍堰拆除時進行切割回收降低工程成本。本文就鋼管樁的制作、打設、水下切割及拔除施工作簡要的介紹。

圖1 鋼管接口樁平面布置圖

（二）鋼管樁施工

1.施工工序

根據鋼管樁的組合形式，其打設施工流程為：平整場地→測量放樁位→埋設護筒→鉆機就位→鉆進成孔→清孔→吊放鋼管樁→二次清孔→澆筑水下混凝土→成樁→清理管內泥漿。

2.造孔

（1）準備階段

1）建立臨時施工控制網：為保證樁位定點的準確性，本工程采用外圍控制網及場內定點控制網的方法進行施工測量、定點。

2）護筒埋設，其中心線與測定樁中心重合，其偏差不大于 20mm，護筒設置高度高于原地面 20cm，埋設深度不小于1.0m，周圍用粘性土回填并壓實，以防止鉆進過程中護筒下沉。

3）樁機定位：樁機對樁位采用十字交叉法，即在已設置的護筒上拉十字線，令其十字交叉點與標樁重合，然后移機就位，將樁機沖錘的作用中心與十字交叉點重合。

4）樁機安裝定位后，要精心調平，保持機座水平，再將鉆機前后固定，確保施工中不發生偏移。

5）用沖擊鉆鉆孔，并待相鄰孔位上已灌注好的混凝土凝固并已達到一定強度后，才開鉆。

6）根據地質情況，主要在全風化和強風化混合巖中施工，采用XY-1型沖孔樁機，沖錘采用十字型沖擊鉆頭，鉆頭直徑選用1000mm。

7）在整個施工過程中鉆、沖孔采用自流式正循環系統。自流式正循環系統：在施工現場內配設沉淀池和循環池（即泥漿池），循環池體積不少于3m3。

（2）鉆孔階段

采用正循環法施工，每臺鉆機均有一個泥漿池，用泵將泥漿從泥漿池打入孔底，又從孔井口順泥漿槽流回沉淀池中，從沉淀池再流回泥漿池。鉆進過程中全部采用原土造漿，泥漿不斷地在沉淀池、泥漿池與井孔中循環，并需向井孔中打入清水。隨鉆進深度增加，泥漿越來越稠，流動性越來越差，會嚴重影響鉆進速度及成孔質量。此時須及時抽走泥漿池中的稠泥漿，以降低稠度。該工程中注入干凈泥漿的比重控制在1.1～1.15t/m3左右，排出泥漿的比重控制在1.2～1.4t/m3之間。泥漿過稀，鉆進速度雖可加快，但對護壁不利，可能造成塌孔；泥漿過稠，會使鉆進速度減慢，并使泥皮過厚。

開始沖孔時應低錘密擊或間斷沖擊，以免偏斜。如發現鉆孔偏斜，應立即回填片石至偏孔處上部0.3～0.5M，重新鉆進。若遇弧石時可適當拋填硬度相似的片石，用重錘沖擊，或重低沖程交替沖擊。將大弧石擊碎擠入孔壁。

沖孔時必須準確控制松繩長度，避免打空錘。一般不宜用高沖程，以免擾動孔壁，引起坍孔、擴孔或卡鉆事故。同時，應經常檢查鋼絲繩的磨損情況，卡扣松緊程度、轉向裝置是否靈活，以免掉鉆。

由于該工藝對沖錘的損耗相當大，必須經常檢查沖擊鉆頭的磨損情況，如磨損過大，切削角不符合要求時要及時更換修理，以提高鉆進效率和防止夾鉆、卡鉆等事故。

（3）清孔階段

清孔的目的是抽、換孔內泥漿，清除鉆渣和沉淀層，盡量減少孔底沉淀厚度，防止樁底存留過厚沉淀土而降低樁的承載力。其次，清孔還為灌注水下混凝土創造良好條件，使探測正確，灌注順利。

終孔檢查后，應迅速清孔，不得停閑過久，使泥漿、鉆渣沉淀增多，造成清孔工作的困難甚至坍孔。清孔后應在最短時間內灌注混凝土。

本工程使用換漿法為清孔方法，使用正循環沖擊鉆進，終孔后，停止進尺，并保持泥漿正常循環，以中速壓入比重為1.03～1.10的較純泥漿，把鉆孔內懸浮鉆渣較多的泥漿換出。使清孔后泥漿的含砂率≯2%，黏度為17～20s，相對密度為 1.03～1.10，且孔底浮渣厚度不大于 300mm，即可以停止清孔。根據鉆孔直徑和深度，換漿時間約為1h左右。

當鋼管及鋼筋籠吊裝固定后，再次復檢孔深和沉渣厚度等。若沉渣超標，可用導管中附屬的風管再次清孔，直至全部符合設計要求和工藝標準。清孔結束前，將泥漿比重調整到規定范圍，以保證水下混凝土的順利灌注，同時保證成樁質量。

3.鋼管樁制作

由于本工程鋼管樁所用鋼管的特殊性，所以本工程的樁用鋼管委托專業廠家在工廠內制造，并經檢測合格后，運至施工現場。再經現場監理及業主驗收后進行與鋼筋籠的焊接工作。

鋼管樁與其底部鉆孔樁主筋焊接時應滿足以下要求：

（1）每根鉆孔樁主筋在與鋼管連接區段內的焊接應不少于2處，且必須在鉆孔樁主筋端部和鋼管樁端部進行布置。

（2）每處焊縫長度若采用單面焊，焊縫長度應不小于10D，若采用雙面焊，焊縫長度應不小于5D。

4.鋼管樁吊裝

本工程鋼管樁共 22條，制造完成的鋼管+鋼筋籠，每條長度達 25m，重量為 13.8t，由于鋼管+鋼筋籠的長度、重量都比較大，特別是下部為相對較軟的鋼筋籠，必須確保鋼筋籠在吊裝過程中不被損壞，保證吊裝作業的安全順利進行（見圖 2）。

吊裝作業采用一臺60t履帶吊主吊，一臺25t汽車吊配合進行。主吊掛纜在鋼管樁頭部，副吊掛纜在鋼管底部，兩臺吊機同時將鋼管+鋼筋籠水平吊起，鋼管+鋼筋籠吊離地面高度達 4.1m后，副吊停止提纜，主吊繼續提纜，當鋼管+鋼筋籠吊至垂直后，解除副吊纜繩，由主吊將鋼管+鋼筋籠吊入樁孔內。

圖2

5.灌注水下混凝土

本工程采用商品混凝土，現場條件可以讓砼攪拌車直接運送砼到鉆孔樁機落料斗上進行灌注。

（1）灌注前對樁孔質量、回淤沉碴厚度、泥漿指標、樁底標高進行一次全面檢查，防止意外事故發生。

（2）灌注水下混凝土的導管逐節拼接，導管直徑為25cm，每節長度為2m～4m，以便調節高度。拼接后進行壓水試驗，合格后方可使用。

（3）混凝土的初存量應保證首次填充的混凝土入孔后，使導管埋入混凝土的深度大于1m，在灌注過程中，導管埋深不大于4m。

（4）每灌注一車混凝土后，用測錘測量混凝土面的上升高度，并作好記錄。

（5）鉆孔樁灌注混凝土過程應連續灌注一次完成。

（6）控制最后一次灌注量，鋼管接口樁混凝土灌注標高為-12.421m，嚴禁超灌欠灌。

6.清理管內泥漿

為了保證后續施工中鋼管樁切割拆除的順利進行，在鋼管接口樁水下混凝土灌注結束6小時后，將清水注入鋼管底，逐步將管內泥漿置換完，結束泥漿清理工序。

（三）水下切割

待南岸暗埋段隧道主體工程施工完畢，在端封與圍堰間回填中粗砂。待圍堰擋水素混凝土連續墻拆除后同樣回填中粗砂平衡鋼管樁兩側受力。

委托有資質的專業水下作業公司進行水下切割，采用應用最廣泛的鋼管焊條水下電弧—氧切割。

為了確保潛水作業人員安全，先對鋼管內進行水下攝像探視。加強通訊設備，設雙重升降設備，加強工作吊桶，并控制工作時間。

由測量人員配合重新確認切割位置，保證沉管段的施工。

（四）鋼管樁拔除

水下切割完成后，采用一臺60t履帶吊配合DZ60型液壓振動打拔樁錘進行拔樁，考慮臨江作業的安全性，履帶吊在兩側圍護結構外側作業。并經過拔樁試驗確定拔樁的各項技術參數。振動錘振動1～2分鐘后，開始提升，漸進地增加拔力，直至鋼管向上移動后，穩定拔力提升，在樁身摩擦力變化時，相應地調整拔力，力求平衡勻速地起吊。

（五）結語

作為深基坑的圍堰，鋼管樁+混凝土灌注樁的組合形成配合預應力錨索形成了穩固的受力體系，達到了設計功能。同時通過水下切割進行拔除回收，降低了工程成本。工程中鋼管樁的制作、打設、水下切割及拔除施工均能夠按規范及設計要求實施，對同類鋼管樁的施工具有參考意義。

[1]YBJ 233-1991,鋼管樁施工技術規程[S].

U455.4

A

1008-1151(2011)04-0085-02

2011-01-26

楊斌澤，男，廣東高州人，供職于廣東省水利水電第三工程局，研究方向為工程技術。