沿江特殊地段樁基雙護筒施工探討

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造采用鋼筋混凝土連續箱梁，全橋共 5 聯，墩臺號為 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。下部結構采用花瓶墩，輕型橋臺；基礎采用筏形承臺+鉆孔灌注樁形式，其中樁基采用嵌巖樁，樁徑為φ1.5 m，全橋共計樁基 36 根，其中水中樁基 32根。橋位處退潮時水深為 3～7 m,漲潮時為 9～13 m。原址為舊碼頭，受舊碼頭建設影響，工程區域內存在大面積形狀不規則、厚度不一的拋石以及用于碼頭基礎的鋼筋混凝土方樁。

2 場區地質情況

樁位地質結構層實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）粉質黏土層，層厚 0.7～5.1 m；（5）卵石層，層厚 0.56～18.6 m；（6）強風化巖層，層厚 0.7～15.2 m；（7）中風化及微風化巖層，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）樁位范圍內存在拋石及鋼筋混凝土方樁，極易造成護筒埋設深度不夠，甚至傾斜，出現漏漿；（2）大橋對施工質量要求高，工程區域水位每天兩次漲落潮，漲落水位最大高差達 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量；（3）水上作業空間小，泥漿循環排放困難，如何保證泥漿正常循環而不污染環境；（4）混凝土澆筑后，鋼護筒無法回收，如何優化方案降低成本。

綜合考慮以上因素，結合現場現有材料，擬定采用鋼管樁搭設施工平臺進行樁基施工，詳見圖1。

圖1 鉆孔平臺示意（單位：cm)

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

從質量、進度和經濟等方面考慮，最終采用第三種雙護筒施工工藝。

主要工藝流程如下：搭設施工平臺→導向架安裝→外護筒加工及下放→安裝 JK-8 型鉆機及φ1.8 m鉆頭→鉆孔至淤泥層→內護筒加工及下放→護筒間回填土→更換φ1.5 m 鉆頭→鉆進成孔→清孔→下放鋼筋籠→澆筑混凝土→拔除外護筒。

4 雙護筒施工過程

4.1 護筒制作

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

圖2 加強筋板示意（單位：cm)

4.2 護筒埋設

（1）外護筒埋設。在每個平臺上精確放出護筒位置，利用鉆孔平臺上縱橫工字鋼安設護筒導向架（見圖3），導向架為比護筒外徑大 10 cm 的四邊形，平面尺寸為 2.112 m×2.112 m。為保證鋼護筒沉放的質量及施工過程中的安全，該工程的鋼護筒采用移動式坐地式導向架，上下節鋼護筒對接時嚴格要求軸線在一條直線上，按水上接高的施工順序進行沉放。

圖3 導向架示意（單位：cm)

為保證汛期江水不進入護筒，護筒頂高與平臺面同高。外護筒在平潮水停止流動的時候由 50 t履帶吊通過導向架緩慢下放，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 振動錘振動下沉，并按需要焊接接長護筒。

（2）內護筒埋設。內護筒利用已施工的外護筒作為導向架，通過在內護筒頂、底部 4 個方向焊接定位鋼板，利用振動錘下沉到位（內護筒埋置深度宜比外護筒超深 0.5 m 以上）。內護筒頂應比外護筒高 0.3 m，以利泥漿循環。

5 鉆孔

鉆孔過程分為兩次進行。第一次利用 JK-8 型鉆機采用φ1.8 m 沖擊錘在外護筒內進行鉆孔；當鉆至淤泥層不少于 3 m 時下放完內護筒后改用φ1.5 m 沖擊錘鉆至設計標高。

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

（2）初次鉆進。鉆進采用小沖程，按照低錘重擊的方法將拋石或方樁沖擊破碎成小塊，渣塊經泥漿循環排出。由于區域內地質條件的差異，外鋼護筒實際入土深度不一，過程中經常出現穿孔漏漿現象，主要通過兩種方法解決：一是拋填碎石、黏土和草繩；二是隨著進尺的加深，加長外護筒。

（3）二次鉆進。當內護筒下放到位后，為防止穿孔，確保內護筒入土深度，需在雙護筒間回填黏土，回填高度宜達到原河床面。鉆孔宜采用中小沖程（1.5～2 m），反復沖擊使內護筒刃角周圍孔壁堅實，鉆進過程中應注意控制進尺，必須經常對泥漿性能指標進行檢測調整。鉆孔過程中需密切關注內護筒的泥漿面與內、外護筒間的水位差，內、外護筒隔離層空隙間水位與江水水位差，判別是否發生穿孔。如回填片石和黏土無效，則接長內護筒。

成孔后的清孔、鋼筋籠安裝、二次清孔、混凝土灌注等應緊湊，盡量縮短各工序的施工作業時間，混凝土灌注過程中盡量達到快速、不間斷。

6 外護筒拔出

外護筒拔出時，必須滿足樁身混凝土已成形，有一定強度抗水流沖擊力，避免影響樁身混凝土質量。外護筒拔出時，因為外護筒和內護筒間摩擦力和起吊重量不明，必須于外護筒外壁焊接牛腿，與平臺或千斤頂連接，緩慢頂升，使外護筒松動后，采用履帶吊拔出，不能盲目起吊外護筒。

7 結語

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

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