椒江特大橋深水長墩樁基礎工藝性試樁實施與應用

周德卿 中國鐵路上海局集團有限公司滬昆鐵路客運專線浙江有限責任公司

1 工程概況

椒江特大橋橫跨浙江省臺州市椒江，主橋設計為（84+156+480+156+84）m雙塔雙索面鋼桁梁斜拉橋，全長962.7 m（含梁縫），結構為半漂浮體系，梁塔分離。該橋49、50#墩為主墩，處于河床中，埋深分別為8.371 m和10.071 m。下設42根直徑2.5 m的鉆孔灌注樁，梅花形布置，最大樁長為116 m（49號墩）、123 m（50號墩）。為確保該橋樁基礎施工質量管理，組織了樁基施工前的工藝性試樁工作。

2 工藝性試樁，驗證施工工藝，解決存在的安全質量問題

（1）對鋼護筒插打施工工藝進行驗證，主要驗證鋼護筒規格型號、插打設備能力，是否滿足工期、安全和質量管理要求。

（2）對XR550D旋挖鉆機成孔工藝驗證，主要驗證該鉆機采用定制鉆桿后進行主墩鉆孔樁的成孔能力，并驗證工效能否滿足施組要求，保證施工生產安全。

（3）對主墩鉆孔樁的泥漿指標、C50水下混凝土技術參數及灌注工藝等進行驗證，保證混凝土施工質量。

3 試樁施工方案

采用XR400D和XR550D旋挖鉆機接力鉆進成孔；預制鋼筋籠，分節經棧橋運到墩位，利用160 t履帶吊機分節下放；樁身C50水下混凝土采用內徑400 mm導管灌注，混凝土強度達到設計要求后，利用聲測管及時進行樁基檢測。

4 施工難點

（1）地質條件復雜，流塑狀淤泥覆蓋層厚，施工難度大。工程范圍內地層為第四系全新統人工堆積層（Q4ml）素填土，第四系全新統沖海積地層（Q4ml+m）粉質黏土，第四系全新統沖海積地層（Q4m）粉質黏土、淤泥、淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土；第四系全新統沖洪積層（Q4ml+PL）粉質黏土、含礫粉質黏土、細砂、粗砂、細圓礫土，第四系上更新統沖洪積地層（Q3ml+PL）細圓礫土、粗圓礫土、粉質黏土、含礫粉質黏土、細砂、粉土，下伏基巖為侏羅系上統凝灰巖（J3Tu）。

（2）樁基C50水下混凝土灌注難度大。C50水下混凝土設計強度高，工作性能及抗氯鹽環境等要求高，混凝土粘聚性強，鉆孔樁混凝土灌注難度大，容易導致堵管等情況的發生。

（3）漲落潮影響下，鉆孔平臺支撐樁及鋼護筒插打定位難度大。

5 主要控制要點及措施

5.1 組織編制和審查施工方案

椒江特大橋為全線控制性重、難點工程，在實施前組織施工單位根據指導性施組、設計圖和施工規范的要求，從工期、機械設備、人員、施工工藝、應急措施等方面編制《杭紹臺椒江特大橋專項施工方案》，并組織專家審查。根據專家意見在樁基施工在旋挖鉆機和混凝土性能方面對施工方案進了完善。

5.2 認真做好技術交底

根據施工規范的要求，從鉆孔、清孔、鋼筋籠安裝、關注混凝土等分項工程編制具有針對性、實用的技術交底，向作業人員進行一一交底，確保作業人員明確各道工序的施工方法和要點，保證達到應知應會效果。

5.3 嚴把人員安全質量培訓教育關

按照安全生產法和安全培訓管理制度的要求，針對椒江特大橋樁基礎施工的實際情況，重點在安全防護設備、高空作業、機械設備作業安全、用電安全等方面對作業人員進行全面培訓，不經培訓或培訓考核不合格的人員不得上崗作業，保證施工過程人員和設備安全。

5.4 落實作業人員班前安全宣講

一方面是在施工現場設置班前講臺，工班長在作業人員上崗作業前，將當天的作業內容和安全作業事項向作業人員交代。另一方面，針對目前智能化手機普及的現象，要求以班組為單位，建立微信群（如鉆孔班組、混凝土班組等），將當天作業內容和安全注意事項公布到群里，班組成員在認真閱讀后做出已明確作業內容和安全注意事項的回復。實踐證明，微信群和現場班前宣講相結合的方式效果明顯。

5.5 重點做好施工過程安全質量管理工作

（1）鉆孔平臺施工

在臨時墩處建立工藝試樁鉆孔平臺，鉆孔平臺采用鋼管樁基礎+樁頂順橋向分配梁+橫橋向貝雷主梁+面板等組成，鋼管樁間設置縱橫向聯結系形成穩定體系。鉆孔平臺搭設完成，在組織監理單位檢查過程中，發現部分區域設計為“禁止大型機械行走區域”，但現場缺少相應的警示標識和防護措施，存在較大安全隱患，立即要求施工單位在該區域劃出黃線間隔條紋并利用鋼管做好防護，保證在機械和鉆孔平臺的安全。

（2）鋼護筒的制作與安裝

對于鋼護筒的制作與安裝過程安全管理，一是對焊接人員進行嚴格把關，焊接人員必須為熟練工并持證上崗；二是吊車必須資料齊全、運作良好，并必須按程序向監理進行設備進場報驗，吊裝鋼護筒時，必須配備指揮員指揮吊車作業，同時施工單位現場安全員必須在崗。

工藝試樁鉆孔樁采用φ2.8 m內×22 mm的鋼護筒，護筒頂標高+7.0 m，底標高-43 m，總長50 m，總重約75 t。根據河床標高和一般沖刷情況以及起重機械設備能力，為確保首節鋼護筒插打入河床穩定，確定鋼護筒分為三節現場對接下放，第一二節接高后整體起吊，利用平潮期下放入河床至穩定深度后，接高第三節，繼續插打到位，鋼護筒底部0.5 m范圍內設置加強箍。具體分節及各節參數見表1。

表1 鋼護筒分節表參數表

為確保鋼護筒的沉放精度，在鉆孔平臺上設置鋼護筒導向架，導向架采用雙層導向，兩層導向間距3.5 m，均采用可調節導向結構，鋼護筒插打過程中，采用兩臺全站儀及線錘法觀察垂直度，根據測量情況及時調整。

（3）泥漿配備及泥漿循環系統

泥漿對于樁孔的穩定至關重要，主要從以下幾方面抓泥漿池和泥漿循環過程管理：一是技術上采用靜態泥漿護壁，過程中為保證泥漿性能穩定，鉆孔前預先調配好泥漿，在杭州側大堤修建40 m×20 m×2.5 m泥漿池，容積達2 000 m2。泥漿池底部和四周采取封閉措施，防止泥漿外流。二是做好泥漿制作把控工作，泥漿采用鈉基土泥漿配方，泥漿由膨潤土（泥粉）、4%純堿、千分之三纖維素等組成，泥漿制備采用泥漿攪拌機，造漿后試驗全部性能指標，鉆孔過程中隨時檢驗泥漿比重和含砂率，根據地質情況的變化隨時調整泥漿的性能指標，保證泥漿的各項指標符合規范要求。三是嚴格執行入孔泥漿指標控制標準：入孔泥漿比重為1.05～1.15；黏度：一般地層16 s～22 s，松散易坍地層19 s～28 s。含砂率：新制泥漿不大于4%。膠體率：不小于95%。PH值：應大于6.5。四是嚴格按照作業指導書做好泥漿循環工作。泥漿池設置儲漿池及回漿池，在泥漿池邊設置拌漿機，拌漿后注入儲漿池，儲漿池與鉆孔平臺間設置2根泥漿管路，一根用于補漿，另一根用于回漿，管路布置在棧橋下游側，通過泥漿泵供漿，并在鉆孔平臺上配置50 m2儲漿箱，混凝土澆筑過程中，護筒內布置泥漿泵將泥漿抽至儲漿箱后通過回漿管抽回泥漿池。

（4）鉆孔樁成孔

為解決深淤泥中快且穩定地進行深度鉆孔的問題，采用XR400D和XR550D旋挖鉆機接力鉆進成孔。XR550D原鉆桿鉆可鉆孔深為132 m，經特制鉆桿后理論可鉆深度達146 m。在XR400D鉆進至100 m后，更換為XR550D鉆機。

鉆孔樁成孔后進行成孔質量檢查，主要檢查內容包括：孔位中心、孔徑、孔深、傾斜度等?？咨畈捎脺y繩直接量測，孔徑及傾斜度通過超聲波鉆孔孔壁檢測儀檢測，經檢測，孔徑2 501 mm～2 699 mm，傾斜度0.215%，滿足設計要求。

（5）鋼筋籠安裝

為了保證鋼筋籠焊加工質量，要求施工單位落實鐵路總公司關于標準化管理充分運用“四化”的要去，建立了“鋼筋數控加工中心”，引進了數控加工設備，鋼筋加工實現了機械化、智能化、自動化，大大提高了鋼筋加工質量。

鋼筋籠吊裝過程中，利用吊車和人工控制的方法，保證鋼筋籠安裝質量。

（6）C50混凝土的生產與灌注

為防止C50混凝土粘性較強而導致灌注過程中出現堵管現象，加強C50混凝土配比設計，灌注導管的安裝與試驗，澆筑過程中檢測混凝土坍落度、擴展度指標等方面工作。

一是做好C50混凝土配合比工作，經配置與試驗，確定其配合比見表2。

表2 C50混凝土配合比

二是做好灌注過程的導管安裝與試驗工作。

樁身混凝土灌注采用內徑為400 mm壁厚12 mm的快速卡口垂直提升導管。采用無縫鋼管制作而成，底節長度5.04 m，標準節長度3.04 m，調整節長度1.0 m、0.5 m。導管使用前進行水密試驗，試驗壓力大于2 MPa，以確保導管的性能滿足灌注混凝土要求。

三是灌注過程加強對C50混凝土性能檢測。

澆筑過程中，按要求對混凝土原材料含水量等進行檢測，檢測入模溫度、坍落度、擴展度、含氣量等。

6 工藝試樁效果

通過本次工藝試樁過程中，驗證了施工工藝，發現、解決了平臺禁止機械行走區安全問題、平臺安全防護、鋼筋籠下方時間過長、混凝土灌注時間過長等安全質量問題，優化了施工方案。在此基礎上，進一步加強施工準備工作，提高鉆孔、清孔、鋼筋籠施工效率，縮短工序轉換時間，確保鉆孔周期滿足總體施工組織要求，保證樁基施工滿足工程進度和安全質量管理要求。另外，旋挖轉機特制鉆桿解決了鉆孔深度超過132 m的技術難題，對類似的施工有積極的參考作用。