復雜地質條件下鋼護筒護壁施工技術應用

李慧杰，劉 辰，劉桂斌

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

濱河路與沂蒙路立交橋屬于新建工程，位于臨沂市濱河路與沂蒙路交匯處，立交橋橋址區延伸向祊河內120 m，與沂蒙路金鑼大橋聯接形成單向互通式立交橋，主道寬13.4 m，匝道寬7.5 m。下部結構采用柱式墩。全橋總計66棵灌注樁，設計樁徑為D1 500 mm和D1 200 mm兩種，其中54棵樁位于河道內，由于條件限制未能完成施工前樁基勘察。前期勘察完成的14棵樁基均處在岸邊，其中8棵處在濱河路路肩位置，地質報告顯示，橋址區地層巖石表面為溶蝕、風化、裂隙發育，各層分布厚度不均勻，且巖層中的溶洞存在連續出現的情況。該樁基工程的特點在于地質條件復雜，施工中存在嚴重的塌孔、偏孔、卡鉆、掉鉆等隱患，且河道內橋址區樁基地質條件未知。

1 施工部署及問題

結合現場施工條件、交通、工期、經濟等因素綜合考慮，濱河路與沂蒙路立交橋采用回填砂筑島滿足工作平臺的施工方法。首先進行河道內橋址區樁基勘察，一次性采用16臺樁勘鉆機，提取地質資料并形成了報告。報告顯示，河道內橋址區的地質條件與前期勘察完成部分基本一致，樁基鉆孔采用CK1 500型和CK1 200十字鉆頭沖擊鉆機鉆進，泥漿護壁。一期投入沖擊鉆機8臺，樁勘完成后投入至15臺。施工中預備黏土、片石、塊石等材料做漏漿及補充泥漿等常規處理。鉆孔樁施工工序按照施工準備、測量放樣、安設鋼護筒、鉆機就位、沖擊鉆孔、清孔、驗孔、安放鋼筋籠、灌注混凝土、檢查驗收等步驟進行。

按照施工部署，一期8臺鉆機布置在東西兩側各4臺，呈梅花狀布置，按照“連樁成片”的原則進行施工，其中7臺鉆機在進尺巖層后2～5 m范圍內出現了瞬間漏漿的現象，導致上部軟弱層瞬間塌孔，其中1臺鉆機掉鉆埋錘，其余鉆機也出現了不同程度的卡鉆現象。針對這一普遍的問題，對地質條件作了進一步分析，橋址區不僅地質條件復雜，而且河道區域內受祊河水的補給地下水極為豐富，主要處于粗砂層，砂層較厚，加之水位較高，由于地下水滲流的影響，進尺至巖層溶洞或溶隙區域導致瞬間漏漿、塌孔，甚至埋錘、地表沉陷，這表明常規的沖擊鉆鉆孔施工方法已無法滿足該項目樁基工程的施工要求。

2 采取的措施

為保證工程質量和進度，結合該地域以往工程實例經驗，針對該部分地質條件及出現的問題，通過技術方案論證確定在技術和管理兩個方面進行規劃部署。一方面，按照初期部署的施工方案進行施工，但鋼護筒由原來只設在孔口變更為鋼護筒安放至巖層表面，首先確保漏漿后不塌孔，直接規避塌孔埋錘的現象。漏漿后及時回填黏土補充泥漿，若不能滿足要求則回填片石或塊石進行夯實，封閉溶洞或裂隙，確保進尺按照施工工序順利進行；另一方面，成立技術攻關小組，及時對施工中出現的問題進行分析解決，細化分工職責，24 h監控實時報告施工中出現的問題。通過對施工方案的改進和對施工管理的細化，順利地完成了濱河路與沂蒙路立交橋樁基的施工。

3 鋼護筒施工工藝

3.1 鋼護筒的選取

根據橋址區的地質條件、鋼護筒下放過程中的受力情況、以及滿足鋼護筒上口振打和下口入土的要求，首先對鋼護筒的結構和長度做統一分析，最終確定護筒內徑Φ≥D+200 mm：D1 500 mm樁基采用Φ1 750 mm鋼護筒，材料為δ=16 mm厚鋼板；D1 200 mm采用Φ1 400 mm鋼護筒，材料為δ=12 mm厚鋼板。為避免在鋼護筒振打下沉中發生變形，分別對鋼護筒的上口和下口做加強處理。鋼護筒上下端采用與鋼護筒厚度相同的鋼板材進行加強，上端加幫長度30 cm，下端加幫長度40 cm。護筒長度根據地質報告分析，宜穿過砂層伸至強風化石灰巖巖層表面，總體長度基本處于8～12 m范圍內，鋼護筒統一制作長度確定為9 m，不能滿足要求的再做二次加長處理。

3.2 鋼護筒的安裝

根據設計圖紙提供的樁位坐標放樣完成后，向樁中心點十字線的延長線上4 m處布置4根引線樁，并打入鋼釘作為標記，量測鐵釘至交點距離，確保引線布置準確，經監理工程師確認后進行護筒的安裝。安裝前在鋼護筒上口對稱位置分別安裝吊耳，利用鋼絲繩通過吊耳連接到吊車掛鉤；同時每個吊耳系一條粗麻繩，長度須滿足地面人員操作要求，通過人力的牽引使吊勾找準鋼絲繩中心點，以達到平衡，確保鋼護筒垂直。在鋼護筒的周圍預挖溝槽，吊起的鋼護筒緩慢對準中心點，在護筒下放至溝槽約20 cm距離時，測量鐵釘與鋼護筒壁的距離，調整護筒使其居中，4個鐵釘與護筒壁距離相等時，立即下放至地面，待護筒落地穩固后，工作人員通過拉緊麻繩確保鋼護筒垂直，再解開吊車掛鉤。

預先調試好振動錘的2個液壓夾，液壓夾的間距為護筒直徑，吊車吊起振動錘后擺動區間大，須在振動錘上系2條牽引繩，通過人力牽引的方式使液壓夾在吊起時減小擺動，便于順利夾住筒口。當振動錘垂直夾住護筒時進行第一次護筒垂直度及中心點的校正。開啟電源，通過振動錘振打使鋼護筒垂直下落，每次下落距離至1/4護筒長度時，進行護筒垂直度及中心點的校正，直至護筒下放完成。在護筒下放過程中，通過反復校正垂直度和中心點，確保樁基完成后位置的準確性。

3.3 安全保證措施

1）施工前，對所有工作人員進行安全技術交底，統一佩戴高質量安全帽。2）在鋼護筒下放過程中，設置安全警戒區，非工作人員一律不準入內。3）吊車在起吊護筒及振動錘時使用大吊鉤，小吊鉤作為保險鉤同時使用，防止在起吊過程中出現脫落。4）起吊后工作人員通過牽引繩輔助，退到起吊范圍以外6 m以上的距離，任何作業人員不得在吊車起重臂下走動或停留。

4 鋼護筒使用分析

樁基工程施工多為地下作業，存在較多不可預見因素，任何一個環節失控都將對工程進度帶來負面影響，甚至造成經濟損失。本工程施工結合了常規沖擊鉆鉆孔灌注樁的施工工藝，針對地質特點采取了鋼護筒護壁的施工方法，主要解決了漏漿后，在地下水的影響下瞬間塌孔的難題，從根本上消除了掉鉆埋錘的隱患，同時鋼護筒的使用也降低了鉆進過程中偏斜孔發生的機率，是復雜地質條件下施工樁基工程的一項比較理想的施工技術。在工程造價方面，鋼護筒的使用必然導致工程投資的增加，本工程樁基共66棵，鉆機共15臺，經過與建設單位協商，確保每臺鉆機1個護筒重復利用，備用1個，共計加工護筒16個。使護筒在施工中得到最大程度地利用，使投資增加額度降到最低。

5 結語

在臨沂市濱河路與沂蒙路立交橋樁基工程施工中，通過對鋼護筒的使用，克服了復雜地質條件下施工中的難題，解決了施工過程中出現的塌孔、掉鉆、埋錘等問題，順利地完成了樁基工程的施工任務，為上部結構的施工爭取了時間。