深水裸巖庫區浮式平臺鋼管樁施工技術

楊 強 （中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概況

中鐵十六局集團第三工程有限公司麗水市水閣臘口公路工程石浦大橋跨甌江，位于五里亭庫區。橋址處河床覆蓋層很淺，部分位置河床為裸露基巖，采用常規的起吊設備配合震動錘進行沉樁施工不能滿足穩定性要求，需經過實地調查水文地質資料、設計要求以及安全質量標準、工期要求等情況，展開技術攻關，借助于不同的輔助措施和施工工藝來滿足施工需要。

2 工藝原理

利用前鐵道兵舟橋部隊舊式標準制式浮箱，現場拼成浮式平臺，采用民用動力船只驅動移位，浮式平臺上安裝固定沖擊鉆機，安裝導向消力裝置。根據河床有無淺覆蓋層采用不同的方式進行鋼護筒臨時嵌固，沖擊鉆機在泥漿護壁下鉆進施工，施工完成，清孔、灌注水下混凝土，在混凝土中震動沉放鋼管樁，施工完成對鋼管樁進行臨時約束固定，待混凝土終凝后，拆除鋼護筒，浮式平臺移位。

3 浮式平臺鋼管樁施工技術

3.1 浮式平臺構造

浮式平臺由4個基本標準制式鋼浮箱組成，單個浮箱的尺寸為900×270×165cm，左右側各兩個縱向相連，中間留270cm空間，兩側浮箱之間通過上下游兩端兩根橫梁通過螺栓相連，組成浮式平臺后，前端兩個浮箱前也可以安裝分水節段，以緩解水流沖擊作用，浮式平臺在四角安裝纜機，纜機通過鋼絲繩固定于錨碇，錨碇尺寸為147×147×147cm，C25混凝土制作重約8t，上部設置錨環。浮式平臺上配JKL-8型沖擊鉆機（圖1所示）。鉆機和安裝在孔位的可浮動導向消力鋼套管裝置配合進行打樁作業。

圖1 浮式平臺總體構造圖（單位：cm）

受庫區水位漲落、水流沖擊影響，浮式平臺鉆機施工無法平穩進行，難以準確定位。為了解決該問題，施工時研發了可浮動導向消力鋼管裝置。該裝置的優點：在鉆孔施工過程中受鉆機沖擊動力和水流波浪起伏影響時，可浮動導向消力鋼套管隨浮式平臺起伏，消除和化解了水力起伏作用，鋼護筒下端則處于穩定狀態，鋼護筒整體又被約束在導向套管之內，樁基施工可以順利進行。

可浮動導向消力裝置（如圖2、圖3所示）通過鋼橫梁擱置于浮式平臺兩側浮箱上，經測量定位后與浮式平臺螺栓連接固定，鋼套管直徑大于鋼護筒5cm。

圖2 可浮動導向消力平面圖（單位cm）

圖3 可浮動導向消力側面圖（單位cm）

浮式平臺采用錨碇拋錨固定，平面位置以使得纜繩和浮式平臺水平面夾角為45°為最優，允許范圍在30°和120°之間，錨碇吊筋宜用未經冷拉的熱軋光圓鋼筋制作，錨碇安放采用船只運載錨碇至指定位置，釋放至水中即可。

3.2 鋼護筒安裝

鋼護筒采用管徑比沖擊鉆鉆頭直徑大30cm，比鋼管樁管徑大50cm的鋼管制作。鋼護筒安放在可浮動導向消力鋼套管內，鋼護筒施工時采用“釣魚法”進行安裝。

3.2.1 測量定位

采用GPS-RTK技術進行測量定位，先在鋼套管上牽出十字線，通過移動和調節可浮動導向消力鋼套管進行鋼管樁樁位的精確定位。

3.2.2 淺覆蓋層

當鋼管樁樁位處河床覆蓋層有一定深度，能夠臨時固定鋼護筒時，可采用履帶吊配合震動錘震動鋼管樁嵌入覆蓋層內一定深度。嵌入深度至少要50cm以上，以保證足夠的穩固和防止漏漿。

3.2.3 裸露基巖

當鋼管樁位于裸露基巖位置，沒有覆蓋層可以對鋼護筒形成臨時嵌固時，先采用沖擊鉆頭對河床進行沖擊，形成50cm左右深度的沖擊坑（在50cm深度范圍沖擊碴可以通過沖擊排出，無需其他輔助措施），隨后直接用履帶吊起吊鋼護筒安放，再在鋼護筒外側周圈拋填一定數量的碎石，填滿管周坑凹。

3.3 鉆孔樁施工

鉆頭對準孔位中心，然后將鉆頭吊起，徐徐放進護筒內，經校核整平鉆機后，開始鉆孔施工。先用低沖程沖砸，待鉆進深度超過鉆頭全高后進行正常鉆進，直至達到樁底設計標高。鉆進過程中，應適量松繩，不得打空錘（即錘頭自由落體），同時還應勤抽渣，使鉆頭經常沖擊新鮮地層。鋼絲繩與鉆頭間須設轉向裝置并連接牢固，鉆孔過程中經常檢查其狀態及轉動是否正常、靈活。現場施工配置1個備用鉆頭，檢查發現鉆頭直徑磨耗超過15mm時必須及時更換修補。更換新鉆頭前，先檢孔到孔底，確認孔徑正常時放入新鉆頭。

3.3.1 泥漿制作和泥漿排放

泥漿制作采用直接在護筒內投入粘性土，孔內造漿的方法，泥漿比重宜適當取大值，控制在1.4左右為宜。鉆孔作業采用正循環，但在護筒上部安放一個潛水泵，防止泥漿外溢，及時抽取攜碴泥漿至浮式平臺尾部的鋼板箱內進行沉淀。

3.3.2 漏漿處理

在沖擊鉆機鉆孔過程中，受到水流沖擊作用、鉆機作業震動等因素影響，鋼護筒嵌固端會產生一定的松動，造成泥漿滲漏，泥漿一旦滲漏便無法繼續進行鉆進作業；一旦漏漿需要有效的措施進行處理：

①重新震動鋼護筒，使得鋼護筒加深，或者使得周邊石渣重新液化封閉；

②孔內拋填片石進行沖擊，依靠石碴填縫堵漏；

③一次投入10袋袋裝水泥和2袋袋裝速凝劑，再沖擊混合，待幾個小時后重新鉆進；

④加大泥漿比重，緩慢鉆進。

3.4 安放鋼管樁

灌注混凝土采用導管法進行，灌注前必須進行嚴格的清孔，清孔采用高壓氣泵吸砂機，灌注前孔底沉渣厚度不得超過50mm。混凝土灌注頂面標高不超過河床面，水下混凝土塌落度要求在180～220mm為宜，適當延長混凝土初凝時間，以滿足鋼管樁震動沉樁施工需要。

混凝土灌注完畢，立即起吊制作好的鋼管樁，履帶吊配合震動錘在鋼護筒內沉放鋼管樁，沉放時需注意控制鋼管樁垂直度且要求鋼管樁在孔內處于居中位置。鋼管樁安裝平面允許誤差不得大于50mm，安裝時采用GPS-RTK前視棱鏡桿貼于鋼管樁兩個相互垂直的方向進行檢查。鋼管樁安裝垂直度允許誤差不得超過0.5%，安裝時采用在鋼管樁兩個相互垂直的方向懸掛垂球尺量控制。

3.5 鋼護筒拆除

鋼管樁安裝完成，用震動錘夾持鋼護筒往上拔，使得鋼護筒松動，防止后續混凝土凝固后，粘貼長度過大無法拔出，鋼護筒松動后，在鋼護筒上設置井架對鋼管樁進行臨時約束，防止混凝土終凝前，鋼管樁出現歪斜。

鋼管樁混凝土終凝后，履帶吊起吊拆除導向消力裝置和鋼護筒，浮式平臺整體進行移位。

4 結語

石浦大橋施工環境條件苛刻，采用浮式平臺施工水中鋼管樁樁基具有機動靈活、轉移快速、施工速度快的特點。該方法對河道防洪影響小，節省資源，成本低，工藝成熟，是江河湖海中鋼管樁樁基施工的一種有效的方式，解決了深水裸巖和淺覆蓋層水域鋼管樁穩定性技術難題。