外海深水、流急、裸露巖石條件下的鉆孔樁施工技術分析

汪 勇，張立響

中交第二航務工程局有限公司，湖北 武漢 430056

1 工程概述

秀山大橋位于浙江舟山岱山縣高亭鎮官山島與秀山島之間，副通航孔橋的7#、8#、9#和10#墩為主墩，10#墩樁基采用10根直徑為2.5m的鉆孔灌注，按端承樁設計，樁基采用C35水下混凝土。樁基均穿過強風化和極破碎中風化巖層，樁端進入中風化巖層8m，且進入持力層不小于3m。樁基鋼護筒內徑為2.9m，壁厚為18mm，材質為Q345C。

2 施工關鍵技術

施工難點為解決深水、斜巖面、裸巖情況下輔助平臺施工技術問題。10#墩輔助平臺和鉆孔平臺主要施工關鍵技術如下。

（1）長旭平臺精確就位于10#墩輔助平臺南側（靠近11#墩）。

（2）在長旭平臺船舷側面組裝焊接定位導向架，利用100t起重船下放20#鋼管樁，采用振動錘進行鋼管樁沉放，使其底部穿透覆蓋層坐落至巖面；采用沖擊鉆在鋼管樁內沖孔，使其底部跟進嵌巖50cm以上，繼續沖孔鉆進，至孔底入巖3m后，下放鋼筋籠、導管，清孔、澆筑水下砼，完成20#輔助平臺鋼管樁的嵌巖、封底錨固。

（3）導向架接長，按照21#→19#→22#→16#→17#→15#→18#→12#→13#→11#→14#的順序，直至完成輔助平臺12根鋼管樁立柱的嵌巖、封底錨固；長旭平臺退出工作。

（4）依托輔助平臺導向架安裝鉆孔平臺8#鋼護筒導向架，利用起重船下放8#鋼護筒，采用振動錘激振，使其底部穿透覆蓋層坐落至巖面或嵌入巖面少許，然后上鉆機進行錨樁施工。

（5）安裝9#、10#鋼護筒導向架，分別下放9#、10#鋼護筒，采用振動錘沉放，沖擊鉆沖孔，先后完成9#、10#設計鋼護筒的嵌巖、封底錨固施工。

（6）接長導向架，采用上述方法，按照設計鋼護筒5#→6#→4#→7#→1#→2#→3#的順序，分別進行剩余7根鋼護筒的嵌巖、封底錨固施工。

（7）利用履帶吊或起重船拆除輔助平臺及鉆孔平臺導向架，運輸船倒運材料，搭設輔助平臺和鉆孔平臺，進行鉆孔灌注樁施工[1]。

3 結構布置形式

10#墩鉆孔平臺及輔助平臺頂標高為+7m，輔助平臺基礎立柱采用φ1500mm×22mm鋼管樁，每個排架4根樁，共3個排架，鋼管樁立柱需嵌巖錨固；鉆孔平臺基礎直接采用設計鋼護筒；平臺自下至上依次為平聯鋼管φ820mm×10mm（鉆孔平臺采用φ1000mm×10mm）、斜撐φ820mm×10mm（鉆孔平臺橫橋向采用φ1000mm×10mm）、主梁2HN 600mm×200mm型鋼（塔吊基礎采用2HN800mm×300mm型鋼）、順橋向單層雙排貝雷架、I25a橫向分配梁（間距75cm）、[28a反扣面板（間距32cm），四周設置1.2m高的腳手架防護欄。

4 平臺施工工藝控制

4.1 鋼管樁錨樁施工

（1）采用長旭平臺自帶的180t履帶吊將19#～22#鋼管樁導向架吊至平臺側面焊接錨固。采用履帶吊或100t起重船起吊下放20#輔助平臺鋼管樁，檢查鋼管樁偏位及傾斜度，滿足要求后，用型鋼將鋼管樁頂部臨時限位固定在導向架上。

（2）起重船起吊振動錘（配夾樁器）對鋼管進行激振，直至鋼管底口坐落至強風化巖面上。

（3）在20#輔助平臺孔位上布置1臺沖擊鉆機，采用直徑為1.45m鉆頭在鋼管樁內進行鉆孔作業，使鋼管樁跟進、嵌巖；鋼管樁底部嵌巖50cm以上，且鉆孔樁入巖3m后，制作5m長的鋼筋籠下放至孔內，下放導管、清孔后進行水下砼澆筑，澆筑高度為超出鋼管樁內巖面高度2m，使鋼管樁錨固在巖層中[2]。

（4）按同樣方法先后完成輔助平臺21#、19#、22#鋼管樁的嵌巖、封底錨固，鋼管樁錨固1根，即利用起重船拆除對應導向架的底層，并采用直徑為820mm的鋼管樁作為平聯將上一根已封底鋼管樁進行橫向連接，第一層平聯標高為+1m，第二層平聯標高為+3.5m。

（5）在已完成錨固的19#～22#鋼管樁橫橋向外壁兩側焊接牛腿，其頂標高為+2.1m，牛腿上橫橋向擱置長度為1.2m的2HN600mm×200mm型鋼，雙拼型鋼與牛腿和鋼管樁均焊接固定，導向架底部順橋向直徑為630mm的鋼管與雙拼型鋼通過U型鋼板焊接固定，以起到支撐和固定導向架的作用。在19#～22#鋼管樁頂部，焊接反向牛腿，其標高為+7.9m，牛腿下方采用長度為0.8m的I25a分別與牛腿和鋼管樁側壁焊接，導向架頂部順橋向直徑為630mm的鋼管與I25a通過U型鋼板焊接固定，以形成反壓，對導向架進行限位。

（6）將按照設計圖紙施工好的定位導向架節段采用長旭平臺上180t履帶吊吊裝至已施工的定位導向架前端，通過法蘭盤連接進行接長。

（7）導向架接長后，按照上述方法，先后完成輔助平臺16#、17#、15#、18#鋼管樁的嵌巖、封底錨固等施工。

（8）繼續接長導向架，采用上述方法，按照12#、13#、11#、14#的順序，完成輔助平臺剩余鋼管樁的嵌巖、封底錨固，并在已完成嵌巖、封底錨固的輔助平臺第三排架鋼管樁上設置導向架支撐裝置。

（9）輔助平臺12根鋼管樁完成嵌巖、封底錨固后，長旭平臺降落至水面，退出工作，由拖輪輔助其退出10#墩施工區域。

4.2 平臺搭設

（1）輔助平臺搭設。①輔助平臺鋼管樁導向架拆除后，在單根輔助平臺鋼管樁立柱頂部封蓋焊接規格為1.8m×1.8m、厚度為2cm的蓋板，在鋼管立柱外側、蓋板下側沿鋼管圓周均勻焊接8個牛腿勁板；②需以鋼管樁為基礎進行搭設輔助平臺及塔吊平臺[3]。

（2）鉆孔平臺搭設。按照設計圖紙，采用起重船搭設鉆孔平臺。

（3）解決深水、斜巖面、裸巖情況下鉆孔樁施工技術問題。①利用沖擊鉆成孔施工：根據不同地質情況調整沖程，強風化地層沖程為1.2～1.5m，微風化巖層沖程為1.5～2.2m。為了提高鉆進效果，要多排渣，一般鉆進0.5m后要排渣一次。經常復核鉆機的位置，保證樁位的正確性。②鉆孔樁鋼筋籠施工：鋼筋籠接長采用100t起重船分節起吊，先將底節鋼筋籠吊入鋼護筒內，插入[22于籠孔中，將其固定在鋼護筒壁上，然后吊起第二節鋼筋籠與樁孔中心對齊，施工人員利用扳手擰完直螺紋套筒后，在浮吊牽引下下放鋼筋籠，以同樣方法下放剩余鋼筋籠。③鉆孔樁混凝土施工：經計算10#墩樁基混凝土施工時首封混凝土方量為9.2m3，現場配備9.5m3大料斗和0.3m3小料斗，混凝土由岸上HSZ75攪拌站拌制，采用“剪球法”進行首封施工。首批混凝土澆完后，立即測量導管的埋深，埋深不得小于1m。混凝土澆筑過程中，將導管埋管深度控制在2～6m。

（4）鉆進過程中可能遇到問題的處理措施。當傾斜巖面及穿孔漏漿時，巖面傾斜，在鉆進過程中鉆頭會向巖面較低處傾斜，導致此處風化巖石遭受破壞而容易出現塌孔，進而導致泥漿的流失，具體采取如下處理措施：①在鉆頭穿過護筒底部0.5m后，重新提起鉆頭，投放黏土夾塊石回填至鋼護筒內1m，重新低沖程沖進；②鉆至孔深超出護筒1m，采用水下澆筑混凝土方式，澆筑厚度為2.5m的C20混凝土；③平潮期潛水員進行護筒探摸，在護筒外側碼放袋裝干混凝土。當掉鉆或卡鉆時，具體處理及防止措施如下：①梅花孔卡鉆時，若錐頭向下有活動空間，可向下并適當轉動后向上提鉆，卡鉆不宜強提以防坍孔埋鉆，宜由下向上頂撞；②用淘渣筒等其他工具下孔沖擊，將卡錐石塊擠進孔壁，或將沖錐碰活后再上提；③處理過程中要繼續攪動泥漿以免沉淀埋鉆；④使用專門加工的工具將頂住孔壁的鉆頭撥正；⑤當卡鉆嚴重，無法利用提升力或擾動解決卡鉆頭問題時，只能采用少量炸藥水下爆破方法，通過爆破擴孔，可以提升鉆頭；⑥出現吊鉆情況時，可利用打撈鉤鉤住鉆頭，提升轉楊機鉆頭，若打撈鉤無法提升鉆頭，則需潛水員水下探摸、水下系繩，以此提升轉揚機鉆頭。

5 成效

為了解決裸露巖石、斜巖面、深水、流急等惡劣條件下輔助平臺和鉆孔平臺施工難題，通過采用國內較先進的水上液壓升降施工平臺，即長旭平臺。在鉆孔樁施工過程中，長旭平臺的良好的抗風浪性得到充分的發揮，能抗6級浪和12級臺風。在長旭平臺側邊設計了“附著式外挑打樁平臺”，在180t履帶吊和液壓振動的作用下，成功解決了裸露巖石、斜巖面、深水、流急等惡劣條件下鉆孔樁施工難題。

6 結束語

秀山大橋副通航孔橋10#墩鉆孔灌注樁施工單位經過刻苦鉆研和艱難探索，積累了大量的裸露巖石條件下大直徑鉆孔樁施工的寶貴經驗：利用錨樁，形成了鉆孔平臺；利用預成孔，解決了斜巖面下鋼護筒問題；采用護筒跟進，解決了穿孔漏漿問題；在孔內反復回填塊石沖擊斜巖面，解決了沖擊傾斜面成孔問題等。