赤道幾內亞Mbini大橋深水無覆蓋層傾斜巖面鉆孔灌注樁施工技術

龐 平 ，張文遠

（中交第三公路工程局有限公司第五工程分公司，北京市 100021）

1 工程概況

赤道幾內亞Mbini大橋位于赤道幾內亞大陸部分的中部Wele河入海口，河水潮差高達4.3 m，退潮時河水最大流速達到6.0 m/s。大橋22號墩為南側主引橋過渡墩，設計有8根直徑為1.8 m的鉆孔灌注樁，樁長29 m，按照嵌巖樁設計。

該墩樁基礎施工具有如下特點：

（1）墩位處基巖裸露，無覆蓋層且巖面呈整體西南側傾斜狀，上表面為一層厚度為0.15～0.3 m不等的強風化巖層，樁基施工控制困難，鋼護筒的施工更是一個難題。

（2）巖面傾斜，鉆孔平臺鋼管樁的施沉與穩定性是難題。

（3）受大西洋漲落潮影響，河水水位落差大，鉆孔平臺的設計和施工要求高。

（4）墩位處wele河水深、流速大，傾斜巖面不適合拋填土袋處理。

2 鋼平臺的設計施工

考慮鉆孔平臺承受施工機械和鋼護筒的重量，本墩鉆孔平臺的設計最大荷載取75 t（50 t履帶吊+25 t吊重），同時鉆孔平臺的設計考慮了承臺鋼圍堰施工的影響。

鉆孔平臺主要材料為：630鋼管樁、H400寬面工字鋼、工40工字鋼、[20槽鋼。

鉆孔平臺的設計如圖1所示。

鉆孔平臺的施工受河水漲落潮的影響很大，同時漲落潮時水流速大，對鋼管樁的定位影響大，同時安全隱患大。為此，經過仔細的研究，采用了懸臂導向架對鋼管樁進行定位。由于巖面傾斜，鋼管樁進入厚度很小的強風化層后，仍有部分沒有接觸巖面，為此，采用了在鋼管樁內部填混凝土袋的辦法。首先用混凝土袋將鋼管樁懸空未接觸巖面的部位堵塞，之后在鋼管樁內部灌注混凝土，使鋼管樁與巖面接觸面積增大形成穩定的支撐。在鋼管樁灌注混凝土前懸臂導向架不拆除，支撐鋼管樁，防止其在水流沖擊下傾斜或倒入水中。鋼管樁每打設完成一根立即與就近的鋼棧橋鋼管樁或者平臺鋼管樁連接。

3 傾斜巖面鋼護筒二次跟進施工

由于河床基巖裸露，巖面呈20°角傾斜，導致鋼護筒一側與傾斜巖面的上端呈點接觸，另一側以及大部分鋼護筒邊口懸空于傾斜巖面的上方，使得護筒內外聯通，孔內泥漿被河水稀釋而達不到懸浮鉆渣的要求，孔內鉆渣也不能及時清除，使鉆渣被反復沖鉆，鉆孔進尺緩慢。同時，由于樁基頂部高出巖面5 m多，對混凝土的灌注和施工質量也帶來嚴重的影響。鑒于此，經過認真的研究，反復論證，采用鋼護筒二次跟進的方案解決了該問題。

（1）加大鉆錘直徑進行擴孔施工。

一般鉆孔灌注樁施工，按照規范要求，護筒直徑應大于樁基直徑30 cm，因此，加大鉆錘擴孔施工的目的是使樁孔與鋼護筒的直徑相同，以便鋼護筒的二次施沉入巖順利。

首先將沖擊鉆頭經過加焊錘牙，使鉆錘直徑加大到比鋼護筒尺寸小8 cm(沖擊鉆孔在不同土質擴孔一般在4～8 cm之間，也就是雙側8～16 cm之間，因此采取將鉆頭直徑加大到比護筒小8 cm是合適的)；開始擴孔施工，鉆進到巖面最低側以下0.5～1 m后停止鉆進，提出沖擊鉆頭，移走鉆機。

（2）平臺導向架的設置。

圖1 鉆孔平臺立面布置圖（單位：cm）

鋼護筒二次跟進前應在需跟進的護筒樁位處設置導向裝置，以避免護筒跟進過程中樁位傾斜。導向裝置高1.5 m，其下部設置支撐梁工40工字鋼與平臺的分配梁相連接使其固定，導向裝置采用[20型鋼和工40工字鋼制作而成。

（3）跟進護筒與原樁位護筒的焊接。

二次跟進鋼護筒與原樁位護筒的焊接采用連續滿焊，并加設加勁綴板以提高護筒連接的抗剪能力，具體形式見圖2。將鋼護筒接長尺寸由擴孔鉆進的深度來決定。

圖2 鋼護筒連接示意圖

（4）鋼護筒的二次施沉與變形處理。

將接好后的鋼護筒沉設入擴孔后的孔中，注意在施工中始終保持鋼護筒的豎直狀態。施沉到位后，向鋼護筒內回填片石和黃泥。回填片石的作用是將二次施沉鋼護筒時可能產生的向孔內卷邊和變形，利用沖擊壓力擠回去；回填黃泥的作用是填塞護筒和擴孔巖壁間的縫隙。按照這種方法反復處理2～3次后，開始正常鉆進。

22號墩采用護筒二次跟進的方法順利完成了鉆孔施工。實踐證明，該方案不但解決了深水無覆蓋層傾斜巖面鉆孔灌注樁的施工難題，而且與鋼套箱圍堰方案相比減少了鋼材使用量，節省了大量的施工成本和施工時間，在施工平臺上操作增加了安全系數。

4 鉆孔樁施工質量控制要點

（1）鋼護筒二次下沉時，要注意檢測護筒的垂直度，并時刻注意護筒的變形，并采用小激振力施沉。

（2）鉆機的選型。考慮到墩位處為地質巖石，同時由于樁基按嵌巖樁設計，而且入巖深度達22 m，故選擇大功率沖擊鉆機成孔，可以很好地控制成樁質量。

（3）在施工過程中安排技術、管理人員24小時值班，及時發現問題，及時處理問題，確保施工方案的及時有效實施，同時對鉆孔泥漿指標進行頻繁檢測，確保鉆孔過程中和成孔澆筑混凝土前，泥漿指標符合規范要求。

（4）由于赤道幾內亞屬于熱帶，雨水較多，為了保證樁基能夠在雨天順利澆筑，采用型鋼搭設了臨時移動防雨棚，使整個澆筑過程在棚內進行，確保樁基混凝土施工質量。

5 結語

赤道幾內亞Mbini大橋22號過渡墩，采用鋼護筒二次跟進的方法，有效處理了巖面傾斜無覆蓋層河床鉆孔灌注樁施工的難題，與鋼圍堰等處理方法相比節省了大量的時間和費用，同樣具有切實可行、安全可靠的實施效果，對類似地質結構的樁基施工具有一定的參考價值。