長涪高速公路龍溪河大橋鉆孔樁施工

摘要：本文介紹了國道319線長涪高速公路龍溪河大橋1#墩特殊地質條件下水下鉆孔樁施工，重點闡述了庫區大斜面基巖條件下鉆孔施工技術在本橋的應用和一些成功的做法。

關鍵詞：鉆孔樁；施工平臺；水下鉆孔；施工

1 工程概況

龍溪河大橋位于國道319線重慶桃花街至高升段，橋跨型式布置為140m+240m+140m連續剛構+4×40m簡支梁，主橋跨徑為240m變截面連續剛構箱形梁。

主橋1#墩位處一山體斜坡上，設計采用高樁承臺基礎，共24根Φ2.2m鉆孔灌注樁按縱三橫八排列，樁長23～29m不等、承臺平面尺寸為30m×16.8m.。

2 工程、地質、水文情況

1#墩位處于長壽湖下游下硐電站庫區，不通航。水位相對穩定，通常維持在+215.0～+216.8m，最高水位超過+221m。

1#墩位處于一山體斜坡上。河床巖面高差大，坡度順橋向約20o～30o，橫橋向約15o。承臺范圍內，河床巖面高差達11.8m，通常水深為7m～8m。墩位處的河床覆蓋極薄，為半米左右的淤泥，基巖主要為強、中風化砂巖，其中，中風化砂巖單軸抗壓強度達50Mpa。基巖裂縫發育，透水性能較好。

另外，有必要特別說明的是：在蓄水建庫之前，1#墩位處原是采石場，施工時墩位處還遺留有相當數量的條石堆及亂石堆。

3 樁基施工的幾個技術難點

（1）庫區施工，不通航；

（2）大斜面基巖上的水下施工；

（3）基巖面幾乎無覆蓋層；

（4）河床面高低不平，且高差較大；

（5）河床散布有條石堆及亂石堆。

4 水上施工設備的組建

水上起重設備是1#墩水上施工設備組建的重中之重，也是1#墩施工首先要面臨的問題。因為1#墩位處下硐水庫，庫區不通航，可作工程船的船只沒有。解決這個問題，龍溪河大橋采取組拼軍用浮箱成工程浮船辦法。即由陸地運輸工程浮箱到庫區岸邊，吊裝下水后再首尾、左右相扣連接組拼成工程浮船，35T吊機再上船定位錨固而成水上浮吊。

5 水上鉆孔施工平臺的搭設

（一）施工工藝

根據特殊的地質情況，1#墩樁基施工方案首先圈定為搭設鉆孔施工平臺，再進行鉆孔樁施工。

設計建議采用拼裝萬能桿件支架直接支撐于河床上而成施工平臺，考慮到和河床面高低不平，又幾乎無覆蓋層，萬能桿件支架底部無法固定，因而不穩固，顯然，此方案不能滿足施工要求。可見，問題的關鍵也就在怎樣保證平臺的穩固。龍溪河橋1#墩采用“栽樁法”解決了這一難題，即先栽住6根Φ2.5m主樁基鋼護筒，再在其上搭設平臺而將平臺穩固住。其具體施工步驟如下：

1、對樁位處進行水下爆破，用沖抓機清理碎碴，使樁位處基本成一臺階。

水下爆破工藝：先利用鉆探機采用套管法鉆Φ15cm鉆探孔作為爆破孔，再用防水布密封包扎炸藥和電雷管成條狀放入爆破孔，并將電雷管接長引出水面，再往孔內填入一定量的細沙，最后通電引爆。

2.在水上起重吊船一側拼裝鋼護筒導向架，下插鋼護筒，并用振抜機震打，使鋼護筒落至基巖面。

3、在起重吊船上拼裝鉆架，用Φ1.6m鉆頭在鋼護筒內鉆孔（定位樁樁底標高定為巖面以下4m）。

4、終孔、清孔。

5、安放Φ1.5m簡易鋼筋籠。

6、灌注C30水下混凝土，混凝土面標高為護筒底口以上3m。

7、護筒內填滿砂，增強護筒剛度。

（二）定位樁有關參數的計算

1、單根樁承受荷載計算（定位樁主要承受豎向荷載，其他荷載可以忽略不計）

總荷載：N總=N1+N2+N3+N4=815t

其中，N1：平臺重量（含扁擔梁、平臺桁架、小型機具、腳手板、人群荷載等），約200t。

N2：鋼護筒、鋼筋及混凝土、細砂重量約500t。

N3：鉆架及鉆機重量（以同時上4臺鉆機計），約65t。

N4：鉆頭重量（計1.8的沖擊系數），N4=7×4×1.8=50.4t。

則平均每根定位樁承受豎向荷載：N=815÷6=136t，取140t。

2、樁底承載力計算

σ=N/A=140/π×0.82=69.6t/m2=6.96MPa<[σ]

考慮到鋼護筒可能沒下插到基巖面，為確保定位樁嵌入基巖，參照地質勘察資料，取鉆孔深度為鋼護筒底口以下4m。

3、鋼護筒內混凝土灌注高度計算

考慮到護筒可能未落到基巖面或護筒底口可能局部懸空，故不計護筒底口承載力，假設豎向荷載全部由鋼護筒與混凝土間的粘結力承受。

根據相關資料，鋼護筒與混凝土間的粘結力可采用10～15T/m2。偏于安全取低值，則每米鋼護筒與混凝土間的極限粘結力F=π×2.5×10=78.5t。

當粘結面高3m時，安全儲備系數為：78.5×3/140=1.68。

4、鋼護筒承壓強度檢算

鋼護筒垂直壓力N=140t，護筒外徑Φ2.52m，內徑Φ2.50m，材質A3鋼。

（1）中心承壓強度

σ=N/A=140×104/π×2×510×10=17.8MPa<<[σ]=130Mpa

（2）偏心受壓強度

取可能最大偏心距為0.4m。則：

σ=N/A+M/W=17.8+140+104+400/37111×103=32.9MPa<<[σ]

其中，W=π（D3-d3）/32=π×(25203-25003)/32=37111cm3

5、總體穩定性檢算

σ=（N/Φ×A）+[βma×MX/γ×W1×(1-Φ×N/NEF)]

=(140*104/0.978*π*2510*10)+[1*56000*104/1.2*37111*103*(1-0.978*140*104/π*2*106*π*2510*10/1000*7.951)]

=18.15+12.85=31Mpa<<[σ]

其中，Φ:應力折減系數βma：彎矩影響系數

MX：定位樁最大偏心彎矩γ:附加彎矩影響系數

W1：截面抵抗矩NEF：歐拉臨界力

（三）施工平臺搭設

先在6根定位裝上安裝扁擔梁，再在扁擔梁上眼橫橋向安裝兩組連續板梁，最后在板梁上安裝軍用桁架而成鉆孔施工平臺。

6 大斜面基巖上的水下鉆孔施工

考慮到1#墩基巖強度高，巖面傾斜大，選用沖擊鉆成孔工藝。

由于河床基巖面傾斜大，護筒用平臺導向，但護筒底口難以與基巖面接觸緊密，這樣一方面造成了成漿困難，另一方面導致開孔困難，鉆頭一打就歪，有時鉆頭甚至將護筒碰錯位。屢經施工嘗試，初步掌握了一套克服措施，其方法就是開孔時不放泥漿，而直接用鉆頭沖擊巖面，不過沖程一定要小，小到鉆頭落地后不至碰到護筒即可，一般0.5m左右。經過這樣反復沖孔，直到孔內巖面基本平整。同時，由于擴孔、振動效果，護筒會下落跟進，直到底口與河床面基本密實，再可正常鉆進。當然，采用鉆定位樁孔那樣先進行水下爆破成一臺階后再鉆孔辦法也可行，但這很費事，費時。

7 結束語

通過龍溪河大橋1#墩樁基鉆孔施工實踐，證明用軍用浮箱組拼水上工程浮船是克服庫區施工的一種有效手段；栽樁錨固定位樁，再行搭設施工平臺方法是在大斜面巖層上進行樁基施工的一種有力措施：小沖程開孔是克服傾斜基巖上易偏孔的一種有效辦法。當然，也應該看到，定位樁的栽樁時間長，小沖程開孔時間長都很大程度上制約了工期。如何進一步完善庫區大斜面基巖條件下的水下鉆孔樁施工工藝，加快施工進度，是我們今后繼續要認真研究的課題。