赤道幾內(nèi)亞Mbini大橋深水無(wú)覆蓋層傾斜巖面鉆孔灌注樁施工技術(shù)

龐 平 ，張文遠(yuǎn)

（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(nèi)亞Mbini大橋位于赤道幾內(nèi)亞大陸部分的中部Wele河入海口，河水潮差高達(dá)4.3 m，退潮時(shí)河水最大流速達(dá)到6.0 m/s。大橋22號(hào)墩為南側(cè)主引橋過(guò)渡墩，設(shè)計(jì)有8根直徑為1.8 m的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)29 m，按照嵌巖樁設(shè)計(jì)。

該墩樁基礎(chǔ)施工具有如下特點(diǎn)：

（1）墩位處基巖裸露，無(wú)覆蓋層且?guī)r面呈整體西南側(cè)傾斜狀，上表面為一層厚度為0.15～0.3 m不等的強(qiáng)風(fēng)化巖層，樁基施工控制困難，鋼護(hù)筒的施工更是一個(gè)難題。

（2）巖面傾斜，鉆孔平臺(tái)鋼管樁的施沉與穩(wěn)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(tái)的設(shè)計(jì)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(tái)的設(shè)計(jì)施工

考慮鉆孔平臺(tái)承受施工機(jī)械和鋼護(hù)筒的重量，本墩鉆孔平臺(tái)的設(shè)計(jì)最大荷載取75 t（50 t履帶吊+25 t吊重），同時(shí)鉆孔平臺(tái)的設(shè)計(jì)考慮了承臺(tái)鋼圍堰施工的影響。

鉆孔平臺(tái)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(tái)的設(shè)計(jì)如圖1所示。

鉆孔平臺(tái)的施工受河水漲落潮的影響很大，同時(shí)漲落潮時(shí)水流速大，對(duì)鋼管樁的定位影響大，同時(shí)安全隱患大。為此，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的研究，采用了懸臂導(dǎo)向架對(duì)鋼管樁進(jìn)行定位。由于巖面傾斜，鋼管樁進(jìn)入厚度很小的強(qiáng)風(fēng)化層后，仍有部分沒(méi)有接觸巖面，為此，采用了在鋼管樁內(nèi)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(nèi)部灌注混凝土，使鋼管樁與巖面接觸面積增大形成穩(wěn)定的支撐。在鋼管樁灌注混凝土前懸臂導(dǎo)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(shè)完成一根立即與就近的鋼棧橋鋼管樁或者平臺(tái)鋼管樁連接。

3 傾斜巖面鋼護(hù)筒二次跟進(jìn)施工

由于河床基巖裸露，巖面呈20°角傾斜，導(dǎo)致鋼護(hù)筒一側(cè)與傾斜巖面的上端呈點(diǎn)接觸，另一側(cè)以及大部分鋼護(hù)筒邊口懸空于傾斜巖面的上方，使得護(hù)筒內(nèi)外聯(lián)通，孔內(nèi)泥漿被河水稀釋而達(dá)不到懸浮鉆渣的要求，孔內(nèi)鉆渣也不能及時(shí)清除，使鉆渣被反復(fù)沖鉆，鉆孔進(jìn)尺緩慢。同時(shí)，由于樁基頂部高出巖面5 m多，對(duì)混凝土的灌注和施工質(zhì)量也帶來(lái)嚴(yán)重的影響。鑒于此，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的研究，反復(fù)論證，采用鋼護(hù)筒二次跟進(jìn)的方案解決了該問(wèn)題。

（1）加大鉆錘直徑進(jìn)行擴(kuò)孔施工。

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

首先將沖擊鉆頭經(jīng)過(guò)加焊錘牙，使鉆錘直徑加大到比鋼護(hù)筒尺寸小8 cm(沖擊鉆孔在不同土質(zhì)擴(kuò)孔一般在4～8 cm之間，也就是雙側(cè)8～16 cm之間，因此采取將鉆頭直徑加大到比護(hù)筒小8 cm是合適的)；開(kāi)始擴(kuò)孔施工，鉆進(jìn)到巖面最低側(cè)以下0.5～1 m后停止鉆進(jìn)，提出沖擊鉆頭，移走鉆機(jī)。

（2）平臺(tái)導(dǎo)向架的設(shè)置。

圖1 鉆孔平臺(tái)立面布置圖（單位：cm）

鋼護(hù)筒二次跟進(jìn)前應(yīng)在需跟進(jìn)的護(hù)筒樁位處設(shè)置導(dǎo)向裝置，以避免護(hù)筒跟進(jìn)過(guò)程中樁位傾斜。導(dǎo)向裝置高1.5 m，其下部設(shè)置支撐梁工40工字鋼與平臺(tái)的分配梁相連接使其固定，導(dǎo)向裝置采用[20型鋼和工40工字鋼制作而成。

（3）跟進(jìn)護(hù)筒與原樁位護(hù)筒的焊接。

二次跟進(jìn)鋼護(hù)筒與原樁位護(hù)筒的焊接采用連續(xù)滿焊，并加設(shè)加勁綴板以提高護(hù)筒連接的抗剪能力，具體形式見(jiàn)圖2。將鋼護(hù)筒接長(zhǎng)尺寸由擴(kuò)孔鉆進(jìn)的深度來(lái)決定。

圖2 鋼護(hù)筒連接示意圖

（4）鋼護(hù)筒的二次施沉與變形處理。

將接好后的鋼護(hù)筒沉設(shè)入擴(kuò)孔后的孔中，注意在施工中始終保持鋼護(hù)筒的豎直狀態(tài)。施沉到位后，向鋼護(hù)筒內(nèi)回填片石和黃泥。回填片石的作用是將二次施沉鋼護(hù)筒時(shí)可能產(chǎn)生的向孔內(nèi)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(hù)筒和擴(kuò)孔巖壁間的縫隙。按照這種方法反復(fù)處理2～3次后，開(kāi)始正常鉆進(jìn)。

22號(hào)墩采用護(hù)筒二次跟進(jìn)的方法順利完成了鉆孔施工。實(shí)踐證明，該方案不但解決了深水無(wú)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(jié)省了大量的施工成本和施工時(shí)間，在施工平臺(tái)上操作增加了安全系數(shù)。

4 鉆孔樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）鋼護(hù)筒二次下沉?xí)r，要注意檢測(cè)護(hù)筒的垂直度，并時(shí)刻注意護(hù)筒的變形，并采用小激振力施沉。

（2）鉆機(jī)的選型。考慮到墩位處為地質(zhì)巖石，同時(shí)由于樁基按嵌巖樁設(shè)計(jì)，而且入巖深度達(dá)22 m，故選擇大功率沖擊鉆機(jī)成孔，可以很好地控制成樁質(zhì)量。

（3）在施工過(guò)程中安排技術(shù)、管理人員24小時(shí)值班，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理問(wèn)題，確保施工方案的及時(shí)有效實(shí)施，同時(shí)對(duì)鉆孔泥漿指標(biāo)進(jìn)行頻繁檢測(cè)，確保鉆孔過(guò)程中和成孔澆筑混凝土前，泥漿指標(biāo)符合規(guī)范要求。

（4）由于赤道幾內(nèi)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(shè)了臨時(shí)移動(dòng)防雨棚，使整個(gè)澆筑過(guò)程在棚內(nèi)進(jìn)行，確保樁基混凝土施工質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

赤道幾內(nèi)亞Mbini大橋22號(hào)過(guò)渡墩，采用鋼護(hù)筒二次跟進(jìn)的方法，有效處理了巖面傾斜無(wú)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(jié)省了大量的時(shí)間和費(fèi)用，同樣具有切實(shí)可行、安全可靠的實(shí)施效果，對(duì)類似地質(zhì)結(jié)構(gòu)的樁基施工具有一定的參考價(jià)值。