東笤溪大橋樁基成孔施工方法

方 波

(杭州交通工程集團有限公司)

1 工程概況

杭長高速公路杭州至安城段起點位于杭州繞城高速公路北段K 87+360(交叉點杭長高速公路設計樁號 K0+000)終點位于安城西北側的李王山山腳,與杭長高速公路安城至泗安段相接,終點樁號 K 64+959.83(對應杭長高速公路安城至泗安段起點)杭長高速公路杭州至安城段全長64.946 km。

杭長高速公路杭州至安城段第五合同段起點樁號為K 9+888,終點樁號為K 14+040總長為 4.152 km全線為高架橋。橋址位于沖湖積平原上,第五合同段從瓶窯互通終點開始,經下房村上跨西險大塘和東苕溪河過北湖滯洪區到張堰村再跨北苕溪河至赤其村與六標交接。橋位處河道順直,地勢平坦,地面標高介于 2.5～9.0m。

主線高架橋中心樁號為 K 11+964.00,分左右兩半幅,上部結構采用 15×30+4×40+(55+92+55)+4×40+68×30+3×40+15×30+3×40+11×30+3×40m預應力混凝土先簡后連續小箱梁及預應力混凝土變截面連續箱梁,橋梁全長 4 152.0m。本橋平面位于R=7 500m左偏的圓曲線上、直線、R=2 700m右偏的圓曲線及緩和曲線上,在 R=2 700m的圓曲線上橋面有超高。

跨東苕溪河主橋設計采用55m+92m+55m的變截面預應力混凝土連續箱梁,其它采用 30m、40m的預應力混凝土先簡后連續小箱梁。

主橋橋墩采用實體墩身,過渡墩及其它采用雙柱式墩身。

樁基采用鉆孔灌注樁,主墩樁基直徑 1.5 m,過度墩樁基直徑 2.0 m,其余橋段樁基直徑 1.8 m和 1.5 m,其中,354#～378#樁基為嵌巖樁,其余為摩擦樁。

2 地質特征

根據地質鉆孔資料,本合同段大橋處于沖湖積平原區,地形平坦,河網密布,地勢低洼。表部分布沖湖積軟塑 ～硬塑亞粘土,下伏海積淤泥質土層,上部硬土層(第一硬土層),其下分布厚層海積軟土層;中下部分布沖積粉細砂與沖湖積硬土層(第二硬土層),底部分布沖積礫砂層、圓礫層,下伏基巖以白堊系泥質粉砂巖、砂礫巖等為主。

3 成孔施工方法

由于實際地質狀況復雜,地層中粘土層、泥卵石,礫石層及砂層交錯分布,且泥卵石中含較多漂石,故在鉆孔過程中不同墩位選擇的鉆孔方式有所不同。主墩基樁采用鉆機成孔,過渡墩基樁采用人工挖孔,128#橋臺基樁采用機械挖孔。現將我工程合同段成孔施工方法歸納如下。

3.1 沖擊鉆成孔

在工程施工建設初期主要采用這種成孔方式,單純用沖錘鉆進,在護筒以下 30m范圍內卵石和砂含量較高,進尺較快,但是在 30多 m以后進入粘土層,進尺緩慢,吸錐較嚴重,導致成孔周期長,平均達到 20 d,且材料損耗嚴重,超方較多,單樁平均超 6方左右。

3.2 回旋鉆成孔

采用回旋鉆正循環鉆進成孔,在卵石層鉆進時,鉆頭磨損嚴重,鉆桿所受扭矩較大,憋車嚴重,鉆進十分困難,且在20～30m深度范圍內,間斷性有巖石出現,經常需要起鉆加焊合金,材料損耗及其巨大,成本過高。該成孔方式開工初期在 117#墩采用過,平均成孔周期為 17 d。

3.3 沖擊與回旋配合成孔

根據地質勘測資料及前期施工過程中所遇到的實際情況發現:從地面以下 30m左右地層均以卵石層為主,粘土較少,采用沖擊鉆施工既能保證施工質量,又有效控制了材料消耗,降低了成本;30m以下地層以粘土為主,含少量礫石和砂,沖擊困難,適合采用回旋鉆施工。

主墩基樁在成孔過程中多采用了先沖擊后回旋的成孔方式,沖擊鉆 8 d左右即可鉆至粘土層,然后更換鉆機,采用回旋鉆施工,7～8 d可鉆到位,完成一根基樁周期大約為12 d,比單純沖擊鉆或回旋鉆明顯縮短,材料損耗明顯減少,成本得到有效控制。

3.4 磕頭鉆成孔

在主橋 10#墩前期采用沖擊鉆成孔,周期長,平均為25 d,超方較嚴重;后采用磕頭鉆機反循環成孔,成孔周期大大縮短,平均為 10 d,并且基本控制了超方,降低了成本,加快了生產進度。

3.5 挖孔成孔

部分墩位由于地下水位較低,覆蓋層透水性較少,溶洞較小,因此選擇人工挖孔。除某墩 1根樁挖到溶洞涌水翻沙后改為沖擊鉆沖孔成孔外,其他孔樁全部人工挖孔至成孔。

采取人工明挖至設計標高后,基巖不完整、破碎,承載力不夠,此時溶洞、裂隙涌水較大,改為沖孔施工。采取搭設鉆孔平臺,下沉鋼護筒,澆注水下混凝土封底固結護筒腳,再用沖擊鉆沖孔成孔。

3.6 施工經驗總結

在鉆孔施工過程中,對不同類型的基樁要視不同的地質情況,認真分析,選擇科學合理的成孔方式,不僅能有效保證基樁質量,更能提高生產效率,加快施工進度,減少成本投入。特別是鉆孔時應注意以下幾點:

(1)泥漿調制關系到成孔護壁效果,并對成樁后樁周摩阻力值有一定程度的影響 ,泥漿相對密度的大小與排渣效果關系密切,排渣效果的好壞直接影響到鉆孔進尺速度。特別是卵石層中樁基施工更應調制好泥漿的性能,且施工速度不宜過快。

(2)進入泥巖層后,進尺速度控制在 1.5～2m/24 h左右為宜,因泥巖層易分解導致粘鉆現象,故提鉆要慢些,沖程不宜過大同時還應調整好泥漿性能,防止大程度擴孔和局部塌孔。

(3)施工過程中應視進尺情況按時檢測泥漿含砂率,及時做好撈渣換漿工作,以免影響進度。

4 結束語

東笤溪大橋樁基成孔技術,是通過摸索逐步積累總結形成的,施工質量要得到良好控制,首先必須保證施工方案的科學性、可行性和易操作性;其次必須做好施工技術交底工作;再次必須實行施工全過程、全方位嚴格的管理和監督;另外還應提高施工人員的綜合素質和質量意識,讓每一位參與施工的人員都能理解施工質量和施工每一個環節的重要性,以預防為主,對樁基各個施工環節要充分重視并精心施工,只有這樣樁基的質量控制才能得到保證。

[1] 公路工程施工工藝標準(橋涵)[M].人民交通出版社 .

[2] 陸仁達.公路施工手冊:橋涵:上冊[M].北京:人民交通出版社,1999.

[3] 黃繩武.橋梁施工及組織管理[M].北京:人民交通出版社,1999.271.