開羅大橋主塔大樁徑長樁沖擊成孔施工技術的應用

李 濤

(臨沂市公路局總監處)

1 工程概況

臨沂開羅大橋東接臨沂市開發區的新327 國道，西接羅莊區的羅程路，是連接臨沂羅莊、開發區和臨沭的重要通道。橋梁總長1 450 m，橋跨布置為2 ×(4 ×30)+2 ×(5 ×30)+(100 +230 +100)+4 ×(4 ×30)m。引橋為小箱梁、柱式墩、承臺加群樁基礎，主橋為雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋、花瓶式橋塔、承臺加群樁基礎，該橋為目前臨沂最大型橋梁。

全橋大樁徑長樁樁基礎工程共計:主塔樁基礎位于沂河中間位置，分別為19、20 號墩，每個墩臺設計24 根樁，分為4排，每排6 根，等距布置，間距6.25 m，共48 根，樁徑2.5 m，樁長65 m，鋼筋籠長度為67.27 m，重達35 t。

2 樁基施工方案確定

2.1 工程地質條件

主要地層分布及水文地質條件詳見勘察報告。主塔20號墩地層高程54.3 m 為巖土分界線，以上為填砂筑島，厚約8 m;以下至高程45.8 m 為強風化砂質泥巖，厚約8.5 m，強度為350 kPa;再以下部分基本全部是中風化泥巖，強度自500～1 200 kPa 不等。主塔19 號墩地層高程53.3 m 為巖土分界線，以上為填砂筑島，厚約9 m;以下部分主要為中風化凝灰質礫巖，強度自500～1 800 kPa 不等。

2.2 成孔方案的確定

從各成孔方案的優缺點看，經多方考慮，在減小投入的情況下，決定選用沖擊鉆施工方法。但從各種經驗介紹情況看，用沖擊鉆施工本橋的φ2.5m 的樁，樁長65 m，各項指標都是沖擊鉆的極限。因此，我們應該采取措施針對該橋樁基沖擊成孔較常規沖擊成孔，以保障工藝各環節施工順利。

2.3 工藝難點

(1)清孔

樁長、徑大，孔內泥漿數量較大，在鋼筋籠下放過程至灌注水下混凝土前，泥漿里的鉆渣易沉淀，造成孔底沉淀厚度超標。如何在清孔時，使孔內泥漿達到標準是必須解決的問題。

(2)鉆機平面布置

由于樁孔密度大，間距小，工期短且面臨汛期，如何盡量縮短工期，盡量增加鉆機數量且不至于互相影響施工和便于大型吊裝設備施工都有很大的難度。

(3)機具設備的配套

為了減小吊裝設備投入，我們可以盡量降低設備自身重量。另外，由于樁徑較大，沖錘也相應加大、加重，所需鉆機也要大噸位。所以，機具設備的配套在大樁徑長樁沖擊成孔施工中也是一個亟待解決的問題。

3 施工工藝措施

3.1 設備選用

因該工程樁基樁徑較大，且樁較長，沖錘重量的選定至關重要。我們選用沖錘的重量偏大，為10 t 的梅花型沖錘，鉆機選用2JK10 型江蘇南通礦山機械廠生產的鉆機，該機沖擊頻率8 次/min，額定速度31 m/min，電動機額定功率75 kW。

3.2 成孔過程控制要素

(1)護簡埋設

應采用鋼護簡，且其內徑比樁徑大300 ±100 mm，主要應用埋挖法將粘土填在護筒的底部及其四周，其頂端高程至少應比孔外水位或者地下水位1.5 m 以上且比地面高0.3 m，并將吊耳和加強筋旱災護筒頂部，且在鉆進的同事還應時刻檢奎護筒是否出現，偏移、下沉等現象，如有發生應對其進行及時處理。

(2)沖程

按常規經驗，施工一條φ2.5 m 以上的65 m 長樁需30 d，孔壁土體破壞后在成孔施工過程中時間較長，且在此過程中又受到沖擊成孔的震動。針對這種情況，在回填砂層及粘土中全部下設直徑3m，壁厚12 mm，長約3～4 m 全鋼護筒防護，數量為8 個/墩臺，共16 個，三次周轉，重復利用。

(3)清孔

為了防止樁底存留沉淀土過厚而降低樁的承載力，我們可以用清孔來降低泥漿的相對密度、粘度、含砂率等指標，減少孔底沉淀厚度，為灌注水下混凝土創造良好條件。

在清孔完畢至澆注混凝土前，因樁徑大樁長，在澆注前，容易產生沉淀過厚等現象。我們可以采用內風管吸泥清孔法進行二次清孔，確保灌注前的泥漿指標及沉渣厚度符合規范要求。第一次清孔是在成孔后利用鉆孔設備逐步稀釋泥漿;第二次清孔是在鋼筋籠及導管安放完畢后利用導管進行清孔，使返還泥漿濃度控制在1.05～1.10 之間。在內風管吸泥清孔法清孔達到效果后，迅速拆除此裝置，進行水下混凝土灌注。當孔底沉淀較厚且堅實時，可適當加大送風量，并搖動導管，改變導管在孔底的位置。

4 成 孔

4.1 鉆機

應在其就位之前復核護簡埋設位置、垂直度以及深度等是否達標，即在確保樁位穩定的前提下才能進行鉆機的定位，當鉆機到達預定位置之后，應確保底座及頂端的平穩性，并嚴防唯一和沉陷的出現，若土質較軟時，還應用袋裝砂礫土將其填平，確保其鉆錘與鋼護筒中心位置的偏差不超過兩厘米。

在成孔施工剛開始時，應采取小沖程和加清水的方式進行護簡打漿，在泥漿均勻之后，方能進行成孔施上，但在成孔中應緩慢鉆進，以始終確保地腳泥皮的堅固性，從而達到護肇的目的，當鉆進護筒底部約一米之后，方能結合上質情況按照正常和稍快的速度鉆進，且在鉆進的同時還應隨時觀察上層的變化，一般鉆進兩米或者土層出現變化時，應在變化部位和所鉆進位置撈清渣樣，并對土層進行判斷，且進行記錄，做好與工程地質柱狀圖的對比。避免換漿或除渣等原因導致鉆頭被卡時，應將鉆頭提出孔外，再次進行鉆進時，沖程應從低到高的逐漸加大至正常水平，以達到防卡的目的，并確保鉆渣得到及時有效的清除，直至泥漿內的鉆渣量變少和沒有粗顆粒物即可停止。

4.2 鋼筋籠的制作與安放

鋼筋籠分段制作，每段長度9～20 m，其接頭采用鋼筋等強度滾軋直螺紋連接，接頭相互錯開。鋼筋籠的安放應對準孔位，垂直緩慢放入孔里，然后應立即利用標高定位桿固定好位置，并復核標高。

4.3 灌注水下混凝土

澆灌混凝土，是整個施工中關鍵的環節，采取導管法進行水下混凝土的灌注，并依靠自身的重量來提高所澆灌混凝土的密實度。混凝土的坍落度控制在16～20 cm。混凝土的灌注采用導管法，導管采用承插導管。混凝土灌注的上升速度不得小于2 m/h，灌注時間必須控制在埋入導管中的混凝土不喪失流動性的時間內。嚴格控制導管的埋深，以保證樁身混凝土的連續均勻，最大埋深不宜超過最下端一節導管的長度或6 m。另外，樁頂混凝土澆注時，應探測樁頂面的實際標高，樁頂的混凝土灌注標高應增加1.0 m 左右，以便清除樁頂部的浮漿層。

5 施工中沖擊成孔樁施工容易出現的質量問題及預防措施

(1)斜孔問題，在對基巖沖擊時，特別要注意石芽、石洞、溶溝、溶槽溶蝕裂隙等的發育特征和各段的基巖埋深，要放慢沖擊速度，用低頻率、低落距。

(2)卡鉆問題，應經常檢查鉆具、鋼絲繩及鉆頭的磨損程度，還有，溶溝、溶槽巖面傾斜角度較大且已下護筒時，易發生護筒底部卡鉆現象，應采用“重錘輕打”法鉆進，并適當減緩鉆進速度，若鉆頭可以上下提到鉆頭，并用撬棍撥動大繩使鉆頭旋轉，反復多次，一般可提出鉆頭。

6 施工效果

在建筑工程中應用沖擊成孔樁施工技術具有重要的意義。通過臨沂開羅大橋水中大樁徑長樁施工中，我們不斷探索經驗，不但保證了樁基質量和施工進度，還取得了較好的效果，經檢測樁基質量全部合格。可見，大樁徑長樁沖擊成孔施工方法，在工藝施工方法上是可行的，成本上較低，值得推廣。

［1］劉正峰.地基與基礎工程新技術實用手冊［M］.北京:海潮出版社，2000.

［2］郭彬.樁基采用沖擊成孔的施工工藝［J］.建設安全，2007，(9).

［3］交通部第一公路工程總公司.橋涵手冊［M］.北京:人民交通出版社，2000.