治理深圳河第四期工程羅芳耕作橋樁基施工技術

胡文青

摘 要：橋梁工程中樁基的功能是將上部結構的荷載傳至地下較深的密實或低壓縮性的土層/巖層中，以滿足承載力和沉降的要求，樁基質量直接影響橋梁的整體質量與使用安全，在整個橋梁施工中極其重要。本文結合治理深圳河第四期工程羅芳耕作橋重配工程沖孔灌注樁施工實際，闡述沖孔灌注樁施工過程的步驟、質量控制措施， 最后，還對施工過程中可能出現意外情況提出了相應的解決辦法。

關鍵詞：深圳河治理工程 橋梁 沖孔灌注樁 施工

1.工程概況

深圳河是深圳市與香港特別行政區的界河，也是深圳市最重要的排洪入海河流，全長37km，流域面積312.5km2。為解除深圳河沿線及周邊地區洪水威脅，提高深圳河防洪能力，深港兩地政府于1995-2007年間完成了三期工程的治理，全長13.67km。2013年8月開始實施第四期工程即平原河口至擬建蓮塘口岸上游620m段的河道治理，總長約4.4km，至2016年12月底已完成深圳河第四期工程下游河段1.94 km的治理。

治理深圳河第四期工程主要建設內容包括河道工程、堤岸工程、滯洪區建設、羅芳耕作橋重配工程、深方截污工程、堤岸覆綠工程、邊防巡邏路及保安圍網重配工程等。本文主要研究治理深圳河第四期工程新建羅芳耕作橋工程的樁基礎施工技術，羅芳耕作橋工為簡支梁3跨結構，橋跨為9.85+12.35+11.10m，橋長40m，橋寬4m，采用鋼筋混凝土灌注樁基礎。

2.場地工程地質條件及水文地質條件

2.1地形地貌特征

本工程區屬深圳市南部低山丘陵地貌，河曲發育，河床淺窄，坡降平緩，兩岸以沖積階地、漫灘、河曲等地貌為主。深圳一側建筑物較多，原始地形變化較大，港方一側原始地形保留較完整。

2.2地層巖性

2.3水文地質條件

場地地下水主要賦存于沖洪積的層砂中，含水、透水性較強，地下水與河水聯系密切，屬潛水類型，勘察期間測得鉆孔穩定水位埋深0.2-3.5m之間，地下水位標高在3.30米至4.02米之間。

3.樁基礎施工技術

羅芳耕作橋重配工程橋樁基為鋼筋混凝土灌注樁，樁徑1200mm，全橋共12根，采用C40混凝土。橋臺位置布置3根樁，三角布樁，共6根，設計樁長35.15m，主筋采用雙層共40根Φ32鋼筋，箍筋采用Φ12@250鋼筋；橋墩位置布置3根樁，三角布樁，共6根，設計樁長35.15m，主筋采用20根Φ32鋼筋，箍筋采用Φ12@250鋼筋。

為進一步確定灌注樁樁位的地質情況，施工前進行了逐樁補充地質勘查。經勘察，施工區基巖為千枚巖，在高程-27.5m附近出露，巖性良好，可作為樁基的持力層。根據灌注樁樁位的補充地質勘查結果，參建各方研究確定灌注樁終孔深度需入微風化巖層1.0m，各灌注樁終孔高程根據補勘成果以進入微風化巖層1.0m為準，實際樁長26.65～36.65m。根據地質條件和考慮工期，本工程樁基全部采用沖擊鉆成孔，泥漿護壁，孔口埋設鋼護筒，清孔采取二次清孔方案。

為核對地質資料、檢驗設備、工藝及施工技術要求是否適宜，樁在施工前，首先在3#橋臺的P12樁位進行試成孔，證實施工工藝的可行性。

3.1施工工藝

測量放線定位→埋設護筒→鉆機就位→鉆孔至設計深度→注泥漿清孔→成孔檢查→鋼筋籠吊放駁接→插入砼導管→二次清孔→灌注水下砼→拔導管→孔口處理→基樁檢測。

3.2灌注樁施工方法

（1）測量放樣，采用全站儀通過測量基線控制確定橋樁及橋軸線的位置。

（2）設置泥漿池和沉淀池，泥漿采用膨潤土制配。

（3）鋼護筒用δ=5mm的鋼板卷焊而成，內徑應大于鉆頭直徑200mm，埋入深度不小于1.0m，護筒頂高出地面0.3m和高出地下水位2.0m以上，以保證筒內泥漿水頭、護筒頂部開設1～2溢漿口。埋設鋼護筒以十字交叉線控制護筒埋設位置，使護筒中心及樁位中收重合一致。用粘土在護筒外周填實，保證護筒的穩定及護筒底不漏泥漿，護筒中心與樁位中心的偏差控制在30mm以內。

（4）成孔

鉆機就位前，將孔位場地填筑平整好，以便安裝鉆機。鉆機平臺要平整、牢固。為使底座和頂端平穩，采用枕木作鉆機機座，保證鉆機在鉆進施工時不產生傾斜和沉陷，保持鉆盤水平和鉆桿的垂直，鉆頭及鉆桿中心對準樁位中心。鉆頭采用吊錘定位，垂直度采用鉆機自動測定，并通過線錐或全站儀校核。本橋0#橋臺、1#、2#橋墩位于河道中，鉆孔平臺采用筑島法，筑島泥砂在河道中就近挖取，填土外部按1：1.5放坡采取土工布覆蓋及砂土編織袋壓實措施，以防沖刷。

鉆孔采用泥漿護壁，開孔前投入粘土注水，以小沖程反復沖擊，鉆孔泥漿液面應至少高出外部地下河水位2m以上，保持一定的水頭壓力，并低于護筒頂面0.3m，防止泥漿溢出，掏渣后及時補水。開始鉆孔時，應以小沖程鉆孔，以保證孔的位置正確，防止偏斜。在鉆孔過程中，鉆具升降速度不宜過快，并均勻放松鋼絲繩長度。

在鉆進過程中，進尺的速率根據土質情況加以控制，專人經常檢查鉆孔泥漿比重，定期測定粘率，含砂率、膠體率和穩定性。在粘性土及含砂率小的泥巖中，宜用中等轉速稀泥漿鉆進。在砂性土及含砂率高的易塌孔土層中，宜用低轉速、大泵量、稠泥漿鉆進。在成孔進過程中，勤于觀察，防止坍孔、偏位、擴孔、縮孔和漏漿等事故發生。

鉆進成孔施工中，做好鉆孔記錄，其內容包括孔位、孔口高程、開鉆時間、鉆進速度、計鉆進深度、泥漿比重及鉆桿時間及長度；同時隨時抽取鉆渣，觀察土、巖層的變化，做好記錄，以便與地質剖面圖對照核對。鉆孔作業分班連續進行，不能中途停鉆，確需停鉆將鉆頭提至孔外，并保持孔內水頭及泥漿稠度。

（5）清孔

當鉆孔達到設計孔標高時，對孔深、孔位和孔形進行檢查，合格后報工程主任經查驗通過后即進行清孔。清孔時應保持孔內水頭號高度，孔內水位保持在地下水位以上2m，防止塌孔。清孔后孔底沉渣厚度小于5cm，從孔底置換出的泥漿比重小于1.15～1.25時為合格。

（6）鋼筋籠制安

①鋼筋籠制作

鋼筋進場后立即取樣送檢，材驗合格后方能組織工人加工。根據補充鉆孔，鉆孔灌注樁實際樁長為26.65～36.65m，鋼筋籠按樁長分兩節或三節加工制作，鋼筋籠的主筋和箍筋之間采用電弧焊焊牢。鋼筋籠自上而下以2m間距設鋼筋保護層墊塊，保證澆筑樁的保護層厚度。將制作好的鋼筋籠穩固放置在平整地面上，防止變形，并掛牌標明鋼筋籠的長度及對應的樁號。

②鋼筋籠安裝

第一，起吊鋼筋籠采用扁擔起吊法，起吊點在鋼筋籠上部箍筋與主筋連接處，設置2～4個吊點且吊點對稱。

第二，下籠時由人工輔助對準孔位，保持垂重、緩慢下沉，避免碰撞孔壁。

第三，下放過程中若遇到障礙應立即停止，查明原因進行處理，嚴禁高提猛放和強制下入。

第四，下放鋼筋籠時，嚴格控制籠頂標高。下完第一節后用鋼管或型鋼橫穿固定，再用吊機吊住下一節進行搭接。灌注樁的鋼筋連接方式應依據合同要求，香港側采用綁扎搭接，搭接長度為40d；深圳側采用幫條單面焊搭接，搭接長度為10d，在焊接時注意兩節鋼筋籠的軸線一致。然后利用吊機起吊，把鋼筋籠吊放到設計要求的標高位置。達到設計標高后四周固定四根吊桿，防止鋼筋籠下沉或澆筑混凝土時上浮。

第五，鋼筋籠下放到位定位牢固后應及時清孔并進行驗收，同時做好水下砼灌注前的各項準備工作。

（7）水下澆注混凝土

采用C40商品混凝土，由混凝土攪拌車運送到現場，再通過混凝土輸送泵泵送灌注。采用內徑20cm鋼導管，導管使用前作水密承壓和接頭抗拉試驗，水密試驗的水壓為孔內水深的1.3倍壓力；確保導管在澆灌過程中的高壓狀態下不滲水。

首批砼的灌注量必須保證導管初次埋深不小于1m和填充導管底部的要求。初灌混凝土時，導管提離孔底30～40mm，灌入初灌混凝土后檢查溢漿情況，有無串漿漏水，一切正常即可連續進行水下灌注。灌注過程連續進行，導管埋深控制在2～6m范圍內；并常檢查測量孔內混凝土面高程，并與灌注的混凝土數量校對，以控制導管的提升速度和高度，避免導管埋管深度超出規范要求，造成斷樁等質量事故。混凝土灌注至高于設計樁頂0.5～1.0m，以保證鑿除樁頂浮渣后樁頭的砼質量滿足設計要求。

（8）灌注效果的檢驗

灌注樁施工過程中做好對孔位、孔口高程、孔位坐標的復查，對沖孔、清孔、鋼筋籠的制作及安裝、水下砼澆注等記錄的復查；并按規范要求對混凝土進行性能檢測和進行28天抗壓強度試件取樣。

當灌注樁砼28天齡期滿后，對所有灌注樁進行抽芯試驗及超聲波檢測以檢驗灌注樁的質量，試驗檢測結果均符合規范要求。

經試驗檢測結果，砼抗壓強度保證率為99.5%，基樁完成性判定9根屬I類樁，3根屬II類樁，符合合同及相關規范要求。

3.3樁柱工程質量保證措施

（1）砼灌注樁施工質量控制重點是成孔、護壁、清渣、鋼筋籠制作及安裝、混凝土水下灌注筑等工序。清渣、檢查入巖深度、鋼筋籠制作及安裝工序完成后均須經隱蔽工程驗收，只有驗收合格后，才能進行下道工序施工。

（2）灌注樁施工過程中密切留意地質情況的變化和監測，并采取相應的預防和調整措施，防止塌孔質量事故的發生。

灌注樁施工時應注意如下具體施工細節：

①成孔設備就位后應平正、穩固，成孔過程中應通過成孔機械上的測斜糾偏裝置，隨時調整垂直度，保證壁面平滑，在成孔和吊放鋼筋籠等施工過程中，要注意對孔壁的保護，不讓重物碰撞。

②泥漿施工前應做好配合比試驗，泥漿的主要性能如密度、粘度、失水量及泥皮性質等應以專用儀器進行測定，在施工過程中應根據地質條件、地質情況的變化以及施工中泥漿性能的變化對泥漿加以調整。

③在施工過程中應及時補漿，確保槽內泥漿在安全范圍以上，同時應防止地面水進入孔內和地下水位上升造成泥漿變質或產生滲漏，從而影響孔隙穩定。

（3）故障處理。

①遇有塌孔時，要仔細分析，查明原因和位置。塌孔不不嚴重時，可回填至塌孔位置以上，并采用改善泥漿性能，加高水頭、埋深護筒等措施繼續鉆進。塌孔嚴重時，應立即將沖孔全部用粘土回填，查明塌孔原因，采取相應措施重鉆，塌孔部位不深時，可采用深埋護筒法，將護筒周圍用土填實，重新沖孔。

②遇有孔向偏斜、彎曲時，可以在偏斜處吊住鉆錐反復掃孔，使鉆孔正直。偏斜嚴重時，應回填粘性土到偏斜處，待沉積密實后再鉆進。在硬質地層中出現斜孔時，應回填片石沖平后再鉆進。

③遇有擴孔、縮孔時，應采取防止塌孔和防止鉆錐擺動過大的措施，已發生縮孔時，采用外錐上下反復掃孔以擴大孔徑。

④遇有鉆孔漏漿時，如護筒內水頭不能保持，宜采取將護筒周圍回填筑實，增加護筒沉埋深，適當減小水頭高度，或采取加稠泥漿，也可填入片石、碎卵石土，反復沖擊，以增強護壁。

⑤發生卡鉆或埋鉆事故后，應查明原因，是否鉆渣過多、塌孔或底層上涌但均不能強提，只宜輕提。輕提不動時，可用小沖擊鉆錐沖擊或用沖吸的方法將鉆錐周圍的鉆渣松動后再提出。

⑥掉鉆落物時，宜迅速用打撈工具打撈，若落體已被泥砂埋住，應先清除泥砂后再打撈。

⑦在任何情況下，嚴禁施工人員進入沒有護筒或沒有其他防護設施的鉆孔中處理故障。當必須下入護筒或其他防護設施的鉆孔時，應采取防溺、防塌埋等安全設施后方可行動。

⑧灌注砼發生故障時，應根據不同情況進行分析和處理。當首批砼灌注后導管進水時，應將已灌入的砼拌和物吸出，改正操作方法后重新灌注。導管堵塞時可用振搗器振動導管，無效時，應及時將導管拔出，吸出已灌注砼，拔出鋼筋籠，重新清孔、吊裝鋼筋籠和灌注砼。

4.結語

橋梁樁基由于深埋于地表下的特殊性和隱蔽性，而且多數施工區域地下水位較高，樁基的質量一直都較難控制，橋梁工程中樁基施工質量極為關鍵。因此，施工前必須全面仔細研究各樁位的地質情況，熟悉整個施工工藝流程，事先提出質量控制措施，并在施工過程中嚴格遵守和執行。本工程地質補充勘察揭示：巖石風化極不均勻，強風化千枚巖中常夾中風化千枚巖塊及厚度1.2-5.1m中風化千枚巖夾層，施工過程中應密切留意地質情況的變化和鑒別，并采取相應的預防孔斜和調整措施，防止塌孔。本工程根據地基持力層高程變化，及時調整鉆孔終孔高程，確保了樁基質量。