武漢市四環線青山長江大橋工程試樁施工

張晶

摘 要：青山長江大橋工程試樁的目的是對樁基在各類土層中樁側摩阻力、樁端承載力、樁基豎向位移、單樁極限承載力和成樁工藝等進行試驗和驗證，同時對大直徑變徑樁采用旋挖鉆施工的成孔工藝及成樁工藝進行研究，對主要施工設備、施工組織安排及施工工藝參數進行總結。

關鍵詞：青山長江大橋；變徑鉆孔摩擦樁；工程試樁

1 工程概況

青山長江公路大橋為武漢市四環線東北跨越長江段，全長為7.548km，其中長江大橋（主橋、灘橋、跨堤孔橋）全長4.374km，兩岸接線橋梁長3.174km。大橋設計時速100km/小時，為雙向八車道高速公路。

南汊主航道橋橋跨布置為（100+102+148+938+148+102+100）=1638m斜拉橋，采用雙塔雙索面全漂浮體系，主跨主梁采用整體式鋼箱梁，邊跨采用鋼-砼結合梁。全橋橋式立面布置圖如圖1：

根據橋梁結構受力特點及橋位處的地質情況，本橋基礎均采用鉆孔摩擦樁。其中南、北主塔墩基礎分別為直徑2.5m/2.8m（3.0m）變徑樁，樁長最長達92m，為了保證結構的安全可靠、施工的順利進行，在工程正式實施前進行工程試樁，主要對樁基在各類土層中樁側摩阻力、樁端承載力、樁基豎向位移、單樁極限承載力和成樁工藝等進行試驗和驗證，同時對大直徑變徑樁采用旋挖鉆施工的成孔工藝及成樁工藝進行研究，對主要施工設備、施工組織安排及施工工藝參數進行總結。

2 施工關鍵控制點

2.1 試樁總體方案

南岸灘地和天興洲試樁分別選用TR460型旋挖鉆機鉆進成孔，鉆孔樁泥漿采用優質泥漿，并用ZX-250型泥漿凈化裝置篩分，采用氣舉反循環工藝進行二次清孔，垂直導管法澆筑樁身混凝土。鋼筋籠在車間長線法手工加工制作，分節運輸下放。成樁后，鑿除樁頂浮漿，采用超聲波無損檢測方式檢查樁身質量，最后按設計要求進行自平衡法靜載試驗。

2.2 工藝流程

2.3 護筒埋設

鉆孔樁施工中護筒起到導向、定位作用，還能防止塌孔等。本工程試樁直徑1.8m，護筒內徑為2.1m，埋置深度3.0m，護筒頂高出地面0.3m。護筒插打時位置要準確，嚴格控制平面偏差，最大不超過50mm，傾斜度不得大于1%。

護筒采用16mm厚的鋼板卷制，頂部焊接鋼筋加強及吊耳。鉆進過程中要定期檢查是護筒平面位置，看是否發生偏移，以便及時糾偏，護筒埋設之后應及時對孔口進行覆蓋。

2.4 鉆進成孔

2.4.1鉆頭尺寸選擇

開鉆前，根據設計院提供的地勘資料及設計參數選取合適的鉆頭類型及尺寸，以確保成孔直徑滿足設計要求，但又不能擴孔造成超方嚴重進而使得樁基測試承載力數據不準確；另一方面選取合適的鉆頭類型可以提高鉆進速度。

針對本次試樁鉆孔，對于覆蓋層（回填土、粉質粘土層、粉細砂及圓礫土層）選用斗齒鉆頭，鉆頭直徑為177cm；對于巖層（泥質粉砂巖、弱膠結砂巖及微膠結砂巖互層）選用截齒鉆頭，鉆頭直徑為180cm。

2.4.2鉆桿垂直度控制

旋挖鉆機進場時為拆開散件，拼裝桅桿及鉆桿時首先利用線錘檢查其垂直度，待鉆桿拼裝完成后利用全站儀進行校核，確認無誤后將桅桿鎖死確保鉆桿垂直度100%。

鉆進過程中，利用鉆機GPS系統對鉆桿垂直度進行檢查。一旦發現出現垂直度異常則停止鉆進對出現問題的原因進行分析并予以解決。

2.4.3鉆頭對位

鉆機就位后，將樁位中心坐標輸入旋挖鉆機自帶的GPS系統，并利用GPS系統將鉆頭中心移至設計樁位位置，然后利用線錘及十字護樁拉線復核，確認無誤后旋挖鉆機GPS系統將鉆頭位置固定。

2.4.4鉆進過程控制

本次試樁每根樁鉆進用時約為20小時，鉆進過程順利，無異常情況發生，鉆進過程控制點如下：

①根據不同地質條件，選用不同的鉆頭、不同鉆進速度進行鉆進。地層變化時及時調整鉆進速度，避免孔位傾斜、局部坍孔等意外情況發生。

②鉆進過程中每1m取存渣樣，所取渣樣用自封袋保存并標注取樣深度及地質情況。

③鉆進過程中隨時觀察孔內泥漿液面高度，保證孔內泥漿面始終高于地下水位1.5m～2m，即孔內泥漿液面不得低于護筒頂以下2m位置。

④鉆進過程中按時對新制泥漿指標進行測定，確保泥漿指標符合設計要求。

⑤及時測量進度，并做好記錄，填寫鉆孔記錄表。

2.4.5成孔指標

當鉆孔深度達到設計要求時，先進行孔深檢測，實際孔深滿足設計要求后，采用超聲波檢孔。

成孔檢測各項指標見表1。

2.5 鋼筋籠施工

2.5.1鋼筋籠加工

鋼筋籠采用長線法在加工車間進行制作，單個總重約13.3t，分6節加工，由下到上長度依次為13m+12m+12m+12m+12m+9m。為防止吊運時鋼筋籠損壞或變形，采用專用吊具進行吊裝。

2.5.2鋼筋籠吊裝

鋼筋籠安裝采用50t履帶吊機進行吊裝，為保證鋼筋籠在起吊過程中不發生變形，采用大小鉤換鉤法進行吊裝。

鋼筋籠采用扁擔梁進行吊裝，以確保鋼筋籠吊起后的垂直控制，鋼筋籠分節吊起后按加工時的標記進行對位。

主筋采用機械直螺紋套筒接長，箍筋采用焊接連接。鋼筋籠下放時，其定位標高確保準確，允許偏差±5cm。

2.6 混凝土澆筑

2.6.1導管安裝

①試樁混凝土澆筑采用垂直導管法，采用拔球+隔水栓的方式，導管直徑300mm。

②在樁砼澆筑前，導管應進行水密、承壓和接頭抗拉試驗，試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5倍。壓至實際壓力后檢查導管有無滲漏情況，在無滲漏的條件下持荷不少于5分鐘。

③導管安裝前應先編號，以便澆筑混凝土時核對測量深度。導管安裝完畢，底口離樁底300～400mm。

2.6.2水下混凝土澆筑

①鋼筋籠安裝完畢，要進行二次清孔，目的是清除下放鋼筋籠時刮下的泥皮及停鉆后的沉渣，并調整泥漿性能指標達到澆筑水下混凝土時所需的性能指標。二次清孔采用氣舉反循環法，清孔時導管需在鋼筋籠內來回移動，時間不少于30分鐘。

②首批混凝土的方量應能滿足導管初次埋置深度不小于1.0m，不宜大于3.0m。按首批澆筑混凝土導管距離孔底40cm計算，首批混凝土大罐需要6.4m3左右，首灌料斗容積設計成8m3。

③澆筑前在導管內安設泡沫隔水栓塞，待儲料斗儲滿砼后，開始“拔球”澆筑水下砼，拔球后混凝土要連續澆筑，不得停頓，保證整樁在混凝土初凝前澆筑完成，首盤澆筑完畢后導管內必須用探照燈進行檢查。

④砼澆筑過程中定期測量混凝土面標高，以便控制導管埋置深度，確保埋置深度在2m～6m。

⑤澆筑接近鋼筋籠底部時，適當控制澆筑速度，減小混凝土對鋼筋籠的沖擊力，防止其上浮。實際澆筑的樁頂標高應比設計標高超出1.0～1.5m。

2.7 試樁成果檢測

混凝土澆筑過程中，做好澆筑記錄，并按規定留取混凝土試件，每根樁不少于4組試件。當混凝土強度達到70%開始對樁基進行完整性檢測。完整性檢測合格后，待混凝土滿足設計和規范要求后，并在樁身周圍土體休止滿足規范要求時間后開始樁基加載試驗測試。

3 結語

青山長江公路大橋工程試樁施工時間從2015年11月9日開始，2015年11月19日結束，經檢測均為I類樁；采用基樁自平衡試驗測得單樁豎向抗壓極限承載力及樁側摩阻力均滿足設計要求。

本次試樁施工的順利進行為青山橋后期采用旋挖鉆進行全橋鉆孔樁施工提供了參考，對確定鉆孔樁施工工藝、旋挖鉆機選型、施工組織安排等具有指導意義。

參考文獻：

[1] 中鐵大橋勘測設計院集團有限公司.武漢市四環線青山長江公路大橋工程試樁要求，2015.

[2] 公路橋涵地基與基礎設計規范（JTG D63-2007）.

[3] 公路橋涵施工技術規范（JTG/T F50-2011）.

[4] 公路工程質量檢驗評定標準（第一冊 土建工程）（JTG F80/1- 2004）.

[5] 中鐵大橋（南京）橋隧診治有限公司，中鐵大橋局武漢青山長江大橋項目經理部.武漢市四環線青山長江大橋試樁項目報告，2015.