沿江特殊地段樁基雙護(hù)筒施工探討

陳曉逞

(福建省第一公路工程公司，福建泉州 362000）

1 工程概況

某工程匝道橋上部構(gòu)造采用鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，全橋共 5 聯(lián)，墩臺(tái)號(hào)為 E1#～E18#。該橋跨徑布置為 3×200 m+2×20 m+19.8 m+4×20.1 m+3×20.8 m+4×19.5 m,橋面寬度為 11.5 m。下部結(jié)構(gòu)采用花瓶墩，輕型橋臺(tái)；基礎(chǔ)采用筏形承臺(tái)+鉆孔灌注樁形式，其中樁基采用嵌巖樁，樁徑為φ1.5 m，全橋共計(jì)樁基 36 根，其中水中樁基 32根。橋位處退潮時(shí)水深為 3～7 m,漲潮時(shí)為 9～13 m。原址為舊碼頭，受舊碼頭建設(shè)影響，工程區(qū)域內(nèi)存在大面積形狀不規(guī)則、厚度不一的拋石以及用于碼頭基礎(chǔ)的鋼筋混凝土方樁。

2 場區(qū)地質(zhì)情況

樁位地質(zhì)結(jié)構(gòu)層實(shí)地分布情況從上到下大部為：（1）人工回填塊石層，層厚 2.3～3.5 m；（2）淤泥層，層厚 0.8～17.2 m；（3）中砂層，層厚 1.1～15.1 m；（4）粉質(zhì)黏土層，層厚 0.7～5.1 m；（5）卵石層，層厚 0.56～18.6 m；（6）強(qiáng)風(fēng)化巖層，層厚 0.7～15.2 m；（7）中風(fēng)化及微風(fēng)化巖層，層厚 3～12.79 m。

3 水中樁基施工方案的選擇及工藝流程

影響水中樁基施工方案的選擇主要有以下因素：（1）樁位范圍內(nèi)存在拋石及鋼筋混凝土方樁，極易造成護(hù)筒埋設(shè)深度不夠，甚至傾斜，出現(xiàn)漏漿；（2）大橋?qū)κ┕べ|(zhì)量要求高，工程區(qū)域水位每天兩次漲落潮，漲落水位最大高差達(dá) 6 m，極易造成穿孔或反穿孔，如何保證河床以上樁基混凝土的施工質(zhì)量；（3）水上作業(yè)空間小，泥漿循環(huán)排放困難，如何保證泥漿正常循環(huán)而不污染環(huán)境；（4）混凝土澆筑后，鋼護(hù)筒無法回收，如何優(yōu)化方案降低成本。

綜合考慮以上因素，結(jié)合現(xiàn)場現(xiàn)有材料，擬定采用鋼管樁搭設(shè)施工平臺(tái)進(jìn)行樁基施工，詳見圖1。

圖1 鉆孔平臺(tái)示意（單位：cm)

雙護(hù)筒施工工藝有以下 3 種選擇：（1）雙護(hù)筒一次性使用，但用鋼量過大，投入大。（2）內(nèi)外護(hù)筒循環(huán)使用。該方法的缺點(diǎn)是在水較深時(shí)有一定難度，無法保證進(jìn)度，尤其在護(hù)筒較長時(shí)需分段切割拔除護(hù)筒，增加了切割內(nèi)護(hù)筒工作，延長混凝土澆筑時(shí)間，對(duì)孔壁保護(hù)、成孔質(zhì)量有影響；另外在循環(huán)使用時(shí)需再次焊接，加大了工作量。（3）外護(hù)筒采用較厚的鋼護(hù)筒循環(huán)使用，較薄的內(nèi)護(hù)筒作為混凝土澆筑模板一次性使用。

從質(zhì)量、進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)等方面考慮，最終采用第三種雙護(hù)筒施工工藝。

主要工藝流程如下：搭設(shè)施工平臺(tái)→導(dǎo)向架安裝→外護(hù)筒加工及下放→安裝 JK-8 型鉆機(jī)及φ1.8 m鉆頭→鉆孔至淤泥層→內(nèi)護(hù)筒加工及下放→護(hù)筒間回填土→更換φ1.5 m 鉆頭→鉆進(jìn)成孔→清孔→下放鋼筋籠→澆筑混凝土→拔除外護(hù)筒。

4 雙護(hù)筒施工過程

4.1 護(hù)筒制作

施工中制作 8 只外護(hù)筒，循環(huán)使用并回收，內(nèi)護(hù)筒制作 32 只，一次性投入。護(hù)筒均采用 Q235 鋼板在施工現(xiàn)場卷制而成。外護(hù)筒直徑 2 m(主要以能包住拋石與方樁、確保樁位為準(zhǔn))，厚 12 mm；內(nèi)護(hù)筒直徑 1.7 m，厚 10 mm。為防止護(hù)筒刃角在進(jìn)入河床時(shí)出現(xiàn)卷邊，在最底層內(nèi)、外護(hù)筒刃角處采用與母材等厚的鋼板進(jìn)行加強(qiáng)處理。為保證護(hù)筒接頭質(zhì)量，護(hù)筒間接長采用雙面焊接，并加焊 6 塊加強(qiáng)筋板，見圖2。

圖2 加強(qiáng)筋板示意（單位：cm)

4.2 護(hù)筒埋設(shè)

（1）外護(hù)筒埋設(shè)。在每個(gè)平臺(tái)上精確放出護(hù)筒位置，利用鉆孔平臺(tái)上縱橫工字鋼安設(shè)護(hù)筒導(dǎo)向架（見圖3），導(dǎo)向架為比護(hù)筒外徑大 10 cm 的四邊形，平面尺寸為 2.112 m×2.112 m。為保證鋼護(hù)筒沉放的質(zhì)量及施工過程中的安全，該工程的鋼護(hù)筒采用移動(dòng)式坐地式導(dǎo)向架，上下節(jié)鋼護(hù)筒對(duì)接時(shí)嚴(yán)格要求軸線在一條直線上，按水上接高的施工順序進(jìn)行沉放。

圖3 導(dǎo)向架示意（單位：cm)

為保證汛期江水不進(jìn)入護(hù)筒，護(hù)筒頂高與平臺(tái)面同高。外護(hù)筒在平潮水停止流動(dòng)的時(shí)候由 50 t履帶吊通過導(dǎo)向架緩慢下放，直至其刃角自然下沉到河床面。在校正垂直度小于 0.5%及平面位置偏差在合理范圍后，采用 60 kW 振動(dòng)錘振動(dòng)下沉，并按需要焊接接長護(hù)筒。

（2）內(nèi)護(hù)筒埋設(shè)。內(nèi)護(hù)筒利用已施工的外護(hù)筒作為導(dǎo)向架，通過在內(nèi)護(hù)筒頂、底部 4 個(gè)方向焊接定位鋼板，利用振動(dòng)錘下沉到位（內(nèi)護(hù)筒埋置深度宜比外護(hù)筒超深 0.5 m 以上）。內(nèi)護(hù)筒頂應(yīng)比外護(hù)筒高 0.3 m，以利泥漿循環(huán)。

5 鉆孔

鉆孔過程分為兩次進(jìn)行。第一次利用 JK-8 型鉆機(jī)采用φ1.8 m 沖擊錘在外護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行鉆孔；當(dāng)鉆至淤泥層不少于 3 m 時(shí)下放完內(nèi)護(hù)筒后改用φ1.5 m 沖擊錘鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（1）鉆孔前準(zhǔn)備工作。為防止由于拋石和方樁的存在導(dǎo)致鉆錘在鉆孔中出現(xiàn)傾斜的情況，在鉆進(jìn)前需提前往孔內(nèi)拋填片石和黏土。

（2）初次鉆進(jìn)。鉆進(jìn)采用小沖程，按照低錘重?fù)舻姆椒▽伿蚍綐稕_擊破碎成小塊，渣塊經(jīng)泥漿循環(huán)排出。由于區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件的差異，外鋼護(hù)筒實(shí)際入土深度不一，過程中經(jīng)常出現(xiàn)穿孔漏漿現(xiàn)象，主要通過兩種方法解決：一是拋填碎石、黏土和草繩；二是隨著進(jìn)尺的加深，加長外護(hù)筒。

（3）二次鉆進(jìn)。當(dāng)內(nèi)護(hù)筒下放到位后，為防止穿孔，確保內(nèi)護(hù)筒入土深度，需在雙護(hù)筒間回填黏土，回填高度宜達(dá)到原河床面。鉆孔宜采用中小沖程（1.5～2 m），反復(fù)沖擊使內(nèi)護(hù)筒刃角周圍孔壁堅(jiān)實(shí)，鉆進(jìn)過程中應(yīng)注意控制進(jìn)尺，必須經(jīng)常對(duì)泥漿性能指標(biāo)進(jìn)行檢測調(diào)整。鉆孔過程中需密切關(guān)注內(nèi)護(hù)筒的泥漿面與內(nèi)、外護(hù)筒間的水位差，內(nèi)、外護(hù)筒隔離層空隙間水位與江水水位差，判別是否發(fā)生穿孔。如回填片石和黏土無效，則接長內(nèi)護(hù)筒。

成孔后的清孔、鋼筋籠安裝、二次清孔、混凝土灌注等應(yīng)緊湊，盡量縮短各工序的施工作業(yè)時(shí)間，混凝土灌注過程中盡量達(dá)到快速、不間斷。

6 外護(hù)筒拔出

外護(hù)筒拔出時(shí)，必須滿足樁身混凝土已成形，有一定強(qiáng)度抗水流沖擊力，避免影響樁身混凝土質(zhì)量。外護(hù)筒拔出時(shí)，因?yàn)橥庾o(hù)筒和內(nèi)護(hù)筒間摩擦力和起吊重量不明，必須于外護(hù)筒外壁焊接牛腿，與平臺(tái)或千斤頂連接，緩慢頂升，使外護(hù)筒松動(dòng)后，采用履帶吊拔出，不能盲目起吊外護(hù)筒。

7 結(jié)語

大橋匝道橋的鉆孔灌注樁施工，在確保施工進(jìn)度和工程質(zhì)量的前提下，利用內(nèi)、外護(hù)筒法施工，降低了施工成本，加快了施工進(jìn)度，質(zhì)量檢測均為 I 類樁。該方法對(duì)于水位較深且河床面存在拋石等不良地質(zhì)的水中樁基施工具有一定的指導(dǎo)作用。

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