橋梁水中樁基施工技術探討

康 強

(平潭綜合實驗區嵐城投資開發有限公司， 福建 平潭 350400)

1 概述

1.1 工程概況

竹嶼湖大橋跨越西溪與外海連接處的竹嶼湖水域，是萬北路的節點控制性工程。橋梁全長269.44m，道路紅線寬度50m，雙向六車道，道路等級為城市次干路，設計車速50km/h，路面結構采用瀝青混凝土路面。全橋樁基共240根，群樁基礎，樁徑為1.2m的鉆孔灌注樁，樁長要求進入中（微）風化花崗巖不小于2倍樁徑，有效樁長32～45m。

1.2 地形地貌與地層巖性概況

竹嶼湖大橋地貌單元以山前沖海積、沖淤積平原為主，兩側現狀場地已回填砂、塊石，地形較為簡單，地勢平坦。

橋位處地層從上到下分別為人工堆填素填土、第四系全新洪積、淤積成因中砂、淤泥、淤泥質土、碎石土及部分粉質粘土夾層等；下伏基巖為燕山晚期侵入花崗巖及其風化巖。

2 施工準備

2.1 專項方案編制

橋梁水中樁基施工涉及棧橋與打樁平臺搭設、水中作業環境保護、夜間施工安全等多個環節，施工前應根據設計圖紙及規范要求，編制專項施工方案，制定質量、安全等保障體系和環境保護措施，并召開專家論證會進行充分論證、修編后，經施工單位技術負責人與總監理工程師審核同意后，嚴格按方案執行。

2.2 施工平面布置

竹嶼湖大橋水中樁基采用水中搭設棧橋+打樁平臺+埋設鋼護筒方式施工。先在湖中搭設主、支鋼棧橋及打樁平臺，再進行測量放樣，確定樁基平面位置，埋設護筒。水中樁基施工時，在作業平臺上擺放鋼泥漿箱做為泥漿池。

3 水中樁基施工

3.1 工藝流程

施工準備→樁機就位、埋設護筒→泥漿制備→鉆進成孔→清孔→吊裝鋼筋籠→二次清孔→灌注水下混凝土→樁機移位。

3.2 埋設護筒

護筒的作用是固定樁位，有效地引導鉆錐方向，隔離地表水，保護孔口，并保證孔內泥漿高出湖面水位1.0m以上，形成靜水壓力，以保護孔壁不坍塌。

竹嶼湖湖面常水位標高約-0.6m，湖底標高-0.31～-6.33m，湖底為中砂層。護筒采用壁厚為φ12mm的鋼板加工制作，護筒兩端采用8mm厚鋼板加焊加勁箍。護筒采用90KW振動錘施打，每節長度1.5m， 7節全長共10.5m，進入中砂層2m以上，以保證護筒底不發生漏漿現象。

3.3 泥漿制備

對土層為砂層的大直徑深孔，造漿性能差，泥漿控制尤為重要。一般選用塑性指數＞25，小于0.005mm黏粒含量＞50%的黏土制漿。當缺少適合的黏土時，可用略差的黏土，摻入30%的塑性指數＞25的黏土。膨潤土泥漿具有相對密度低、黏度好、含沙量小、泥皮薄、固壁性能好等優點，是鉆孔施工的優質泥漿。

竹嶼湖大橋選用優質黏土加工后投入護筒內，用鉆頭沖擊造漿。鉆進過程中泥漿相對密度1.2～1.4，含砂率≤4%，泥漿指標應實時監測，確保泥漿質量滿足要求。同時，水中樁基施工受湖面水位漲落影響，當護筒外側湖面水位下降時，利用泥漿泵從護筒內抽出泥漿部分；水位升高時，向護筒內補充泥漿，確保護筒內外水頭差滿足要求，防止水頭過低造成塌孔或水頭過高造成泥漿反串。

3.4 鉆進成孔

打樁設備選用沖擊鉆機，開孔時應用小沖程緩慢沖擊，等鉆進深度超過鉆頭高度與沖程之和后，才能按照正常沖擊速度進行鉆進。鉆進過程中，鉆頭要勻速起落，不能突然變速或驟停。鉆孔作業要連續進行，鉆進過程中要經常撈取渣樣，檢查巖土層變化的情況并作好記錄，隨時和地質剖面圖核對。

在鉆孔排渣、提鉆頭除土等原因停鉆時，必須將鉆頭提出孔外，孔口進行護蓋，以保證安全。為加快現場施工進度，確保節點任務實現，合理部署多機同時作業，相鄰間距在5m范圍內的樁位應在完成澆筑24h后才能開始，以避免干擾鄰樁混凝土的凝固，確保成樁質量，防止斷樁。

3.5 清孔

當成孔至設計持力層層或設計標高后，要對孔徑、傾斜度等進行檢測。檢測宜采用超聲波探測儀等專用儀器，當缺乏專用儀器時，可采用外徑為樁基鋼筋籠直徑加100mm、長度為4～6倍外徑的鋼筋檢孔器吊入孔內檢測。

常用的清孔方法有抽漿法、換漿法、掏渣法等。清孔時將鉆頭提離孔底，鉆機慢速空轉，確保泥漿及沉渣正常循環置換。當泥漿指標達到相對密度1.05～1.10，黏度17～20Pa·s，含砂率＜0.5%后，停止清孔。

因鋼筋籠吊裝、導管安裝等工序準備時間較長，在灌注前應再次檢查孔底沉渣厚度和泥漿性能指標，不符合要求，則應進行二次清孔，保證沉渣厚度小于5cm。

3.6 吊裝鋼筋籠

鋼筋籠應在鋼筋加工場內集中加工。鋼筋下料時，端頭應用砂輪切割，鋼筋接長采用鐓粗直螺紋接頭連接。為減少鋼筋籠在吊裝過程中變形，鋼筋籠每隔2m設置一道加筋箍筋。為確保鋼筋保護層厚度，在鋼筋籠環向加焊定位鋼筋。樁徑為0.8～1.5m時，需在鋼筋籠內側等間距布設3根超聲波檢測管。

鋼筋籠可分次吊裝入孔或一次入孔。水中樁基施工作業面有限，起吊設備擺放、吊裝等受限較大，多采用分次吊裝入孔方式。吊裝時，鋼筋籠頂面應進行可靠固定，使鋼筋籠不偏移和上浮。鋼筋籠下放時應緩慢均勻，避免鋼筋籠傾斜或擺動，防止塌孔。起吊時要有專人統一指揮，注意安全。

3.7 水下混凝土灌注

根據湖區水文地質條件，樁基混凝土采用C35海工砼，摻入膨脹劑和阻銹劑，降低混凝土的電通量和氯離子含量，以提高樁基的密實度和抗海水腐蝕能力。水下混凝土灌注使用的鋼導管內徑為30cm，灌注前應對導管進行水密承壓和接頭抗拉試驗。

為了保證首批混凝土數量能滿足導管初次埋置深度≥1.0m和填充導管底部的要求，需計算首批混凝土的數量，計算公式如下

V≥πD2/4*（H1+H2）+πd2/4*h1

V—灌注首批混凝土所需數量（m3）；

D—樁孔直徑（m）；

H1—樁孔底至導管底端間距，一般為0.4m；

H2—導管初次埋置深度（m）；

d—導管內徑（m）；

h1—樁孔內混凝土達到埋置深度H2時，導管內混凝土柱平衡導管外（或泥漿）壓力所需的高度（m），即 h1=Hwγw/γc；

式中Hw—孔內泥漿的深度（m）

γw—孔內泥漿的重度，kN/m3；

γc—混凝土的重度，取24kN/m3。

澆筑時預先用鋼絲繩把隔水板懸吊在漏斗下口，待儲料斗內儲備足夠數量的混凝土后，快速拉起鋼絲繩，混凝土即壓住皮球下沉至孔底，排開泥漿，灌入鉆孔內，埋住導管口。灌注開始后，應緊湊、連續進行，嚴禁中途停止。盡量縮短拆除導管時間，下料應掌握好速度，不宜過快過猛，以免造成氣堵。

灌注過程中，應及時量測鉆孔內混凝土頂面高程，觀察孔內水位升降情況，及時測量孔內混凝土面高度，及時提升和拆除導管。為保證混凝土強度和樁身質量，樁頂標高應超灌1.0m以上。

4 結束語

鉆孔灌注樁技術作為一種成熟的工藝，在橋梁水中樁基施工中已經得到廣泛應用。把水中樁基施工過程工序中的重點和難點在專項方案中進行闡明，做好對現場技術人員和工人的交底與培訓，保證機械、材料和安全設施的投入，以保障各工序科學有序開展，是確保樁基施工質量的關鍵。