沖擊鉆孔咬合樁圍堰在深水基礎(chǔ)中的施工技術(shù)

尹智勇

1 工程概況

達(dá)成鐵路擴能改造工程成遂段九龍灘沱江大橋,全長377.18 m,基礎(chǔ)形式有明挖擴大基礎(chǔ),挖井基礎(chǔ),樁基礎(chǔ),孔跨布置為(2×24+1×32)預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆簡支箱梁+(68+120+68)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+(1×24)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁。5號墩,6號墩是連續(xù)梁主墩位于水中,其中5號墩基礎(chǔ)設(shè)計為直徑11 m,高13.5 m挖井基礎(chǔ),基礎(chǔ)頂面位于水面以下6 m,一側(cè)靠近岸邊運營公路僅2.7 m,河床覆蓋層約1 m,其下為強風(fēng)化及弱風(fēng)化泥巖,巖面與水平面夾角約為17°(見圖 1)。

2 方案比選

2.1 鋼筋混凝土圍堰

設(shè)計開挖防護采用鋼筋混凝土圍堰,圍堰內(nèi)徑為15 m,先在墩位處筑島,然后在島上制作鋼筋混凝土圍堰,分節(jié)制作及下沉,直至嵌入巖層2 m。鋼筋混凝土圍巖制作、下沉周期長;并且墩位處位于坡地上,巖床實際標(biāo)高由于覆蓋層泥土不好確定,不能根據(jù)實際情況制作異形刃腳;在圍堰下沉過程中孤石、樹根等都將給圍堰下沉帶來實際困難;圍堰勘巖爆破也容易造成圍堰刃腳破損;基坑開挖后,圍堰內(nèi)滲水量大小無法把握。

2.2 鋼圍堰

鋼圍堰能有效減短制作周期,刃腳強度也能有效保證,但其他鋼筋混凝土圍堰施工存在的問題鋼圍堰也無法有效克服。

2.3 帷幕注漿

帷幕注漿不但對水庫水質(zhì)造成污染,且注漿工藝難以把握注漿擴散范圍,客觀造成開挖后注漿范圍內(nèi)受力不均勻,在水位差有17 m的情況下,存在很大的安全風(fēng)險。

2.4 沖擊咬合樁圍堰

沖擊咬合樁圍堰地質(zhì)適應(yīng)性強,工程造價較低,施工速度快,對場地要求低,特別是在抗?jié)B漏水,對墩位旁既有公路穩(wěn)定的保護上具有優(yōu)勢,需要注意的是控制鉆孔泥漿對水庫的污染。

3 施工工藝原理

鉆孔咬合樁是采用機械鉆孔施工,使樁與樁之間相互咬合排列的一種基坑圍護結(jié)構(gòu),如圖2所示。為便于切割施工并考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,樁的排列方式設(shè)計為一個素混凝土樁(A樁)和一個鋼筋混凝土樁(B樁)間隔布置。一般咬合樁施工先施工A樁后施工B樁,利用鉆頭沖擊的能力切割掉相鄰A樁相交部分混凝土,實現(xiàn)咬合。為保證沖擊位置準(zhǔn)確,受力均勻,先將A樁全部施工完畢,再間隔施工B樁,如圖3所示。

施工順序:

第一步:A1→A2→A3→A4……

第二步:B1→B3→B5→B7……

第三步:B2→B6→B10……

第四步:B4→B8→B12……

4 沖擊鉆孔咬合樁圍堰施工

4.1 地基處理

地基處理對施工場地進行平整,清除地表附著物,探明移除地下及空中管線,尤其應(yīng)對鉆機施工位置進行加固,必須確保鉆機成孔過程中不因地基軟弱影響孔位準(zhǔn)確及成孔的垂直度。

4.2 測量放線

根據(jù)計算確定樁位布置,施工中采用環(huán)形閉合布置,鉆孔灌注樁采用1.25 m樁徑,相鄰樁之間咬合厚度20 cm,通過放樣精確定位。

4.3 埋設(shè)護筒

根據(jù)放樣位置準(zhǔn)確埋設(shè)護筒,施工素混凝土樁時護筒埋測2 m(成樁樁頂在筑島平面下1 m),施工 B樁時護筒長1 m,置于兩素混凝土樁樁頂之上,護筒采用6 mm厚鋼板卷制而成,護筒中心必須與設(shè)計樁位中心一致,精確度控制在5 mm以內(nèi)。

4.4 就位鉆進

護筒埋設(shè)好后,鉆機就位,鉆機采用普通沖擊型鉆機,沖擊高度控制在3 m以下,每分鐘沖擊6次～8次,泥巖層平均鉆進速度9 cm/h～12 cm/h,砂巖層平均鉆進速度 8 cm/h～9 cm/h。鉆孔過程中需對成孔垂直度采用全過程監(jiān)控,施工中采用全站儀檢測,確保成孔精度在3‰以內(nèi)。

4.5 灌注混凝土

鉆孔到位后再次檢查孔位準(zhǔn)確度及成孔垂直度,不符合時采取局部切削措施保證咬合厚度,合格后有鋼筋籠時分節(jié)吊裝鋼筋籠,水下灌注混凝土。圍堰中心開挖泥漿池,通過水溝連接,禁止直接排入水庫。

4.6 基坑開挖

圍堰內(nèi)筑島部分和河床覆蓋層采用長臂挖機出渣,進入巖層部分采用淺臺階控制爆破,注意爆破后碎石粒徑,方便長臂挖機出渣。開挖至基礎(chǔ)底部,應(yīng)根據(jù)滲流水量大小就近布置集水井,方便下步施工。

4.7 圍堰加固

為保證5號墩旁既有公路交通安全和基礎(chǔ)施工人員安全,在鉆孔咬合樁圍堰頂和5號墩基礎(chǔ)底面各設(shè)一道圈梁,圈梁施工時暫時停止開挖基礎(chǔ)作業(yè)。樁頭和底部圈梁具體尺寸如圖4所示。

5 結(jié)語

九龍灘沱江大橋5號墩挖井基礎(chǔ)采用沖擊鉆孔咬合樁取得了成功,鉆孔樁平均樁長15 m(入巖3 m),開挖后滲水量極少,并保證了公路運營及施工安全,體會如下:

1)沖擊鉆孔咬合樁對樁位及垂直度要求較高,需使用全站儀全程監(jiān)控鉆頭的垂直度,同時保證鉆機在鉆進過程中不發(fā)生位移。2)開挖基床巖石部分應(yīng)控制爆破后巖石粒徑,以便提高長臂挖機效率。3)鉆孔咬合樁作為基坑圍護的支擋結(jié)構(gòu),在工程實踐中有著越來越廣泛的應(yīng)用,傳統(tǒng)的沖擊成孔鉆孔灌注樁引入到咬合樁施工,咬合樁深度不宜超過20 m,超過20 m后對施工設(shè)備套管鉆機及混凝土緩凝有較高的要求。

[1] 徐成宇.粉噴樁水泥土圍堰施工技術(shù)[J].山西建筑,2008,34(13):106-107.