深水裸巖鉆孔樁鋼護筒埋設施工技術

■陳守繼

（南平高速建設有限公司，南平 353000）

1 工程概況

南平樟湖庫區大橋位于水口庫區樟湖段，其上部結構采用（70+4×125+70）m預應力混凝土剛構箱梁，下部結構采用鋼筋混凝土雙薄壁矩形墩，基礎為6×Φ2.2m（嵌巖部分Φ2.0m）的鉆孔群樁。樁位最大水深約40m，且覆蓋層為薄層淤泥、流塑（0.5～1m）。根據設計，樁基嵌巖最大深度達28m，進入微風化花崗巖層約16m。其中鋼護筒需下沉到河床面以下5m～7m，并且需進入到弱風化石英巖4m。本項目的施工難點解決深水裸巖樁基的施工，關鍵技術是攻克鋼護筒插打技術。為了保證鋼護筒在下沉過程中的垂直度，耐久度。鋼護筒材料采用Q235b，12mm厚鋼板卷制而成，單樁鋼護筒重約32t。鋼護筒的定位與埋設是本工程下部結構施工的關鍵，其定位與埋設效果直接關系鉆孔樁施工方案的成敗，直接影響大橋的施工進度。

2 施工方案比選

2.1 先擴孔后下放鋼護筒法

在河床無覆蓋層情況下，先采用Φ3.0m的鉆錘原位沖擊成孔至5m左右，下放Φ2.2m鋼護筒，并在鋼護筒四周灌注水下混凝土封堵。其優點是沖孔成功后下放鋼護筒簡易，缺點是擴孔成本大，水下混凝土封堵質量控制不易，無護筒情況下在有覆蓋層時沖孔困難。

2.2 鋼護筒跟進下沉法

在河床有覆蓋層情況下，先自振下沉鋼護筒并臨時固定，而后采用Φ2.17m鉆錘進行沖孔，沖擊1m后采用振動錘跟進下沉鋼護筒，如此反復直至鋼護筒外不漏漿。其優點是工序簡單成本較低，缺點是巖面傾斜或無覆蓋層時臨時固定困難，斜巖面需整平處理。

根據現場地質條件，河床面巖層基本為松散狀，在沖錘作用下，松散的巖石周圍也可產生較大振動，在護筒跟進時，可以較輕易的插入巖層。所以選用護筒跟進下沉法。

3 鋼護筒制作

為了保證鋼護筒在下沉過程中的垂直度，耐久度。鋼護筒材料采用Q235b，12mm厚鋼板卷制，底口4m范圍采用16mm卷制。護筒底口和頂口均加了1道50cm高的加強圈，加強圈采用12mm厚鋼板卷制。鋼護筒在制造廠內制成6m一節，采用運料船運至墩位處，為防止鋼護筒在運輸過程出現失圓，在鋼護筒的上、下口位置用[10焊接十字（或米字）支撐（見圖1）。

4 鋼護筒的下沉

4.1 鋼護筒的定位、下放

圖1 十字支撐

為保證鋼護筒的準確定位，在導向架頂及施工平臺底各設置一層定位導向架進行定位。定位導向架采用鋼桁結構，由焊接在鉆孔平臺上的鋼框架組成，導向架總長4.5m（見圖2）。導向裝置內設置有供鋼護筒定位、糾偏、調整的液壓千斤頂和鎖定裝置，可對鋼護筒進行微調定位、施沉過程中糾偏、調整并鎖定。鋼護筒由浮式平臺上龍門進行起吊安裝，通過導向架首節自由下放，測量校核鋼護筒接長，直到最后一節自由下放測量校核。

圖2 護筒導向架

4.2 鋼護筒固定

為了保證鋼護筒的精準著床。采用千斤頂將鋼護筒頂托在浮式平臺上筒底口固定在距離河床50cm處，鋼護筒由于未插打入河床不足以保持自身穩定，需要將其與平臺頂面靠緊固定。固定時，采用頂托將鋼護筒頂緊（見圖3）。然后使用Φ2.17m鉆頭小沖程（50cm左右）進行鑿巖，直至河床平整。

4.3 鋼護筒垂直度調節

鋼護筒的傾斜度必須保證在1%以內，方可滿足《公路工程質量檢驗評定標準（JTGF80/1-2012）》的標準。為了解決深水庫區鋼護筒著床精度既能達到規范要求，且使鋼護筒內徑最小化，節約施工成本及快速、精確、方便施工。鋼護筒下放至河床后，提起鋼護筒使其離河床底20cm處于懸空狀態，開始安裝鉆機，并對鉆機位置精確定位后，下放12噸外徑為2.17m鉆錘到鋼護筒內，利用鉆錘自重使懸空狀態下的鋼護筒精確著床（見圖4）。

圖3 固定頂托

圖4 “鉆錘法”總體結構示意

4.4 鋼護筒跟進埋設

鋼護筒精準著床后由D90振動錘振動一定深度后，采用Φ2.17m直徑的沖擊鉆頭在孔內沖孔，并將鋼護筒與鉆進的高差控制在0.5m左右，以防止擴孔過大時鋼護筒突然滑落。開鉆時排渣采用反循環或掏渣筒進行。鉆進1m左右，檢查護筒的密封性后方可投土造漿，并提鉆采用振動錘繼續振動下沉鋼護筒，直至護筒不下沉，再采用Φ2.17m直徑的沖擊鉆頭繼續鉆孔，直到護筒外不漏漿（入巖深度5m左右）即可更換正常鉆錘進行鉆孔施工。

5 施工過程出現的問題及應對措施

5.1 護筒漏漿應對措施

護筒插打至巖層5m左右基本不漏漿后，為了使得護壁效果更好，采取措施：可以投入1t左右的袋裝水泥，防止由于壓力差過大出現漏漿。

5.2 超長護筒垂直度應對措施

超長鋼護筒在下放過程中易發生鋼護筒傾斜。采用措施：在護筒底口焊接一十字撐，在十字撐中間焊接一小圓環，上掛尼龍細線，尼龍細線上端接一小浮球，尼龍線的長度剛好可以使得小球在水下（20cm以內）人眼可測范圍內對小球的居中情況判斷鋼護筒底口的位置 （確定鋼護筒的垂直度）。鋼護筒在下放接長過程中隨時測量垂直度（見圖 5）。

圖5 鋼護筒垂直度測量方法示意圖

5.3 鋼護筒跟進效率低應對措施

Φ2.17m鉆頭沖至河床以下1.5m左右時，均出現每天進尺只有10～20cm的情況。其原因初步分析為孔較淺，未形成活塞效應，導致鉆渣沉在孔底，影響沖孔效率。采取措施：用反循環或抽渣筒等進行排渣。

6 結束語

南平樟湖庫區大橋，鉆孔灌注樁不僅水深、而且覆蓋層薄，樁位水深達40m，在浮式平臺上下沉、定位鋼護筒的施工方案，通過實踐證明是可行的。特別是在庫區不泄洪的情況下，水流速不大于0.5m/s時，可利用12噸鉆頭靠自重情況下將鋼護筒精確定位，克服了浮式平臺自身的不足，提高了浮式平臺在深水、庫區施工區域的應用，值得同類工程借鑒。同時，鋼護筒的平面位置及垂直度的偏差滿足規范要求，為鉆孔樁的順利施工以及后期鋼吊箱的順利下沉，提供了有力的保證。

[1]JTGT F50-2011，公路橋涵施工技術規范.

[2]JTG F80/1-2012,公路工程質量檢驗評定標準.

[3]南平樟湖庫區大橋及接線工程設計圖紙.