水上大直徑樁施工關鍵技術

鄧浪

摘要： 本文結合肇慶公鐵西江大橋防撞墩工程樁基的施工情況，介紹水上大直徑、深孔灌注樁的關鍵技術，包括鋼護筒埋設、沖擊成孔、鋼筋籠加工與下放、水下混凝土澆筑。

Abstract： In this paper， based on the construction of the pile foundation of the anti-collision pier engineering of Xijiang Bridge， the key technologies of underwater large diameter and deep hole cast-in-place pile are introduced， including the laying of steel tube， impact hole， steel cage processing and decentralization， underwater concrete pouring.

關鍵詞： 大直徑樁；關鍵技術；沖擊成孔灌注樁

Key words： large diameter pile；key technology；impact perforated pile

中圖分類號：U445.55+1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）11-0125-02

0 引言

大直徑基樁因其適用性廣、施工速度快、承載能力強等優點在地下工程、公路與鐵路橋梁、港口碼頭工程等領域中得到廣泛應用。在所有樁基礎類型中，灌注樁應用最為普遍，其中特別以鉆孔灌注樁為主。但是由于鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進行，尤其對于長樁、大樁，其施工過程無法直接觀察，成樁后也不能進行直接開挖驗收，它又是最容易出現質量問題的一種基礎形式。分析鉆孔灌注樁在施工過程中的關鍵技術，進行必要的防范是保證鉆孔灌注樁成樁質量，確?；A工程安全的重要措施。

1 工程概況

肇慶公鐵西江大橋防撞墩基礎采用8根直徑為2.8m的灌注樁，樁基直徑2.8m，樁長52m，覆蓋層全部為砂層及卵石層，樁底持力層為微風化灰巖。以5號墩為例：樁基位于肇慶公鐵橋下游，靠近航道一側，呈梅花形布置如圖1所示。

河床面標高約-20.9m，有覆蓋層，厚約18.6m，其中砂厚13.3m，卵石層厚5.3m。巖面平均標高約為-39.5m。

往來本工程處的船舶通航密集，交通流量大。西江洪水相對集中，每年的5-8月份不能施工，必須在枯水期施工（每年只有8-9個月施工期），有效施工時間短。樁基施工采用鋼護筒施工，鋼護筒長度長，重量大，打樁船等大型起重設備無法進入施工區（橋梁通航限高18m），鋼護筒下放難度大。

2 關鍵施工工藝

2.1 鋼護筒埋設

鋼護筒作為鉆孔灌注樁施工的定位、導向設施，還在鉆孔過程中起蓄漿備用，保持孔內、外水頭差，使樁孔鉆進時孔壁不致坍塌，鞏固鉆孔成果的作用。

護筒內徑選擇比設計樁徑2800mm大100mm，采用壁厚15mm的鋼板加工卷制而成，為防止護筒在吊運過程中變形，在每節護筒兩端各焊一道“米”形內撐，頂口、底口及鋼牛腿位置l00cm范圍內增設一道厚10mm的鋼板作為加勁箍。護筒采用分段加工，沉設現場拼裝成整體，選擇DZ90振動錘沉入河床?？紤]到潮汐及水流的影響，鋼護筒在下沉前要在平臺上制作導向架，導向架需要具有一定的剛度，并且它的傾斜度需要保持在1%之內。汽車吊吊起鋼護筒，當上口下沉至上框架約50cm后，焊接臨時牛腿懸掛在導向架上，吊裝焊接下一節鋼護筒，依次分節接長，下沉，當護筒下口將要進入河床時，在水流最低最穩定的時候，采用振動錘振動下沉，鋼護筒按計算的長度下沉到位后，拆除導向架進行下一個鋼護筒施工。沉入過程中避免速度太快，還要時刻注意鋼護筒的垂直度和變形情況，一旦發現偏差就要立即進行糾正。由于河床覆蓋層為中砂、卵石層，考慮到護筒參與平臺受力及河床局部沖刷等因素，經過驗算護筒沉入到中砂層內約10m，后期施工若漏漿嚴重，護筒跟進3-4m（入卵石層0.5-1m）。為了抵抗河水的沖擊，確保基樁施工時不出意外，將防撞墩相鄰基樁護筒用鋼管相聯，在護筒頂口附近用工字鋼將護筒連成整體。

2.2 沖擊成孔

①采用沖擊法鉆孔時，選用的鉆頭重量需將泥漿對鉆頭的吸附作用和鋼絲繩及吊具的重量考慮在內，但是總重不能超過卷揚機的最大起重量，本項目選用2.5m梅花形鉆頭，直徑加焊到2.8m，重15t。②開孔時，向孔內拋優質黃土，先采用10t、2.5m鉆頭小沖程反復沖擊造漿；換錘開始鉆進時，進尺應適當控制，在護筒刃腳處，應短沖程鉆進，使刃腳處有堅固的泥皮護壁。待鉆進深度超過鉆頭全高加正常沖程后可按土質以正常速度鉆進。③首件樁基從鉆機一開始進尺，安排了現場技術員輪流值班，根據實際進尺深度進行取樣、分析，并分別用渣樣袋封存。根據現場采集渣樣的特性確定出不同地質層的標高、深度及分層厚度，繪制實際地質柱狀圖并與設計地質進行比較，為以后的鉆孔樁施工提供了參考。④根據首件樁基在不同時間，不同孔深情況下對泥漿的取樣測定，掌握不同地層合適的泥漿比重，根據這些變化情況的跟蹤采集，總結出不同地質情況下泥漿的控制數據。日常作業中，一般通過泥漿三件套來探測鉆孔內泥漿的粘度、比重和含砂率，以確保真正發揮泥漿護壁和泥漿懸渣的作用。⑤本工程的中砂層有塌孔風險，應該提高泥漿的年度和相對密度，確保真正發揮泥漿懸浮以及泥漿攜帶砂粒的作用，輕壓、慢速、大泵量、稠泥漿鉆進，同時接好泥漿分離器，及時調整泥漿內的砂粒含量，保證泥漿的含砂率滿足要求。⑥在整個施工過沖中，應經常檢查鉆頭直徑；并確保中心與樁中心對正、鉆機底座水平，一旦發現應該立即停鉆，調整鉆機，并經測量人員對孔位中心進行復測無誤后，再重新開鉆，以保證樁基成孔后的樁位偏差和垂直度。⑦鉆孔前先根據施工任務劃分班組，各班組明確分工，以確保鉆孔作業一氣呵成，避免中途因施工組織不合理而中斷施工。因事故中途停止鉆進時，首先確?？變人^高度及泥漿比重符合設計要求，嚴防塌孔；其次，鉆頭必須提出孔外，以免孔內沉積的鉆渣埋住鉆頭。⑧鉆孔出現漏漿現象主要發生在中保持孔內水頭時，向孔內加水，確保水頭高度不低于設計高度，然后摻入粘土優化泥漿配比；漏漿嚴砂層，施工處理方法：不能重時為保證正常施工，對護筒進行接長，振動錘跟進加大入土深度。⑨地質取樣：中砂層、卵石層每1m取一次，地質變化處加取一次；樁基入巖后，每0.5m取一次，渣樣袋加標簽，注明取樣人、時間、深度、樁號。⑩成孔檢測：終孔后用履帶吊起吊探籠（長度9m，直徑為2.68m的鋼筋籠，按2m的縱向間距焊接十字支撐筋來提高其剛度）入孔，緩慢下放到孔底，通過其檢驗孔徑、孔底深度和成孔傾斜度。探籠下放到孔底后，孔深（測繩長加探籠長）和傾斜度（探籠吊點的鉛垂線與孔規在孔內任意位置的吊繩偏移）均符合要求，由此可斷定成孔質量達標，鋼筋骨架可順利入孔。？輥？輯？訛鉆孔樁清孔：鉆孔達到設計標高，經終孔檢查后，即可清孔。清孔采用反循環方式清孔，用泥漿分離器進行鉆渣分離。

2.3 鋼筋籠加工與下放

2.3.1 鋼筋籠加工制作

防撞墩？準2800mm樁基鋼筋籠豎向主筋采用56根直徑？準32mm鋼筋，單根長約5526cm。每2m設置一道加勁箍。鋼筋籠在加工區經過胎架分節、同槽加工成型，胎架是根據鋼筋骨架的尺寸用厚鋼板制作成的封閉式全圓固定支架；為對齊鋼筋，在鋼筋籠一側的胎模外垂直豎立一塊t=12mm的圓環形鋼板；制作鋼筋籠的過程中，為了確保鋼筋籠整體剛度符合設計要求，避免籠身變形，應該在鋼筋籠內部每道加強箍筋上安裝三角型支撐?；阡摻疃ǔ呒颁摻罨\運輸要求，同時為了減少鋼筋接頭，制作鋼筋籠時，應按照12m的標準節對鋼筋籠進行分節。

鋼筋籠主筋采用直螺紋套筒連接鋼筋，鋼筋兩頭用切割機削平，再進行滾軋車絲。套筒車絲工具要定期保養維護，嚴防鋼筋起皮。用鋼鋸割印在螺紋套筒鋼筋連接接頭l0cm的位置做標記，按要求處理好接頭后，查看兩個鋼鋸割印長度是否達到20cm，套筒位置是否居中。錯位布置鋼筋籠兩端的主筋接頭，設置在同一連接區內的鋼筋接頭，其數目按50%控制。焊接時，先按順序將箍筋安放在指定位置，焊好主筋后再焊接箍筋。

2.3.2 鋼筋籠的下放

鋼筋籠加工好后，通過平板車運輸至臨時碼頭，再由運輸船倒運至施工平臺。鋼筋籠運抵作業平臺后，用80t履帶吊將孔口處水平放置的單節段鋼筋籠吊起呈豎直狀態。兩點起吊，吊點布置在加勁箍（每節鋼筋籠從兩端向中間數第二道）與主筋連接處，為了防止起吊時鋼筋籠變形，吊點位置盡量靠近三角撐位置；吊放至孔口的鋼筋籠需要人工輔助下放，以防下放時籠身偏斜。鋼筋籠下放到頂端后，根據現場埋設的鋼護筒標高、設計樁頂標高、焊接吊筋工字鋼的尺寸計算鋼筋籠吊筋長度，為鋼筋籠吊裝提供準確的定位參數。

2.4 水下混凝土澆筑

水下混制在180-220mm之間，初凝時間為15h。在鉆孔灌注樁作業中，要特別注意對混凝土澆筑工序的質量控制，因為該工序直接關系到成樁質量。灌注前如果測得孔底沉渣厚度超標，必須二次清孔，確?？椎壮猎穸冗_到灌注要求后再全面開始灌注施工。運到施工現場的混合料，必須通過檢測手段確認其坍落度和均勻性均達到灌注要求后再進行灌注，達不到灌注標準的一律重新拌制。

本工程樁基混凝土采用商品砼，由商砼站供應，商混凝土站距離臨時碼頭8公里，由砼運輸車運到項目部臨時碼頭處，將混凝土卸到6m3攪拌罐內，再由運輸船運至鉆孔平臺處，由吊車吊起攪拌罐放在支架上，將混凝土卸到大料斗內，進行混凝土澆筑。配置2條運輸船（另配一臺備用），一臺天泵，8臺混凝土攪拌罐，砼澆筑示意見圖2。

3 結語

通過對本工程中5#墩大直徑鉆孔樁施工關鍵技術的總結，解決了水中大直徑嵌巖鉆孔樁的鉆孔、成孔施工方法，希望可以為同類施工提供寶貴的實踐經驗。

參考文獻：

[1]JTS167-4-2012，港口工程樁基規范[S].

[2]盧見.長江隧橋水上大直徑鉆孔灌注長樁施工技術[J].工程建設與設計，2010（04）.

[3]思常標.水下灌注樁灌注事故預防及主要技術處理措施[J]. 技術與市場，2016（03）.