海上大型鉆孔灌注樁施工工藝分析

摘 要:海上大橋工程主通航孔鉆孔樁直徑大，樁長較長，海上施工條件差、施工難度高，海上超大型鉆孔灌注樁施工較少。本文作者針對實際施工的廣東省南澳大橋工程特點和難點探索出一套切實可行的施工工藝，取得了理想的施工效果。

關鍵詞:海上鉆孔平臺減壓鉆進直螺紋預拼裝海工混凝土

中圖分類號:TU71文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0072-01

1 引言

隨著國民經濟的不斷發展，特別是交通行業的高速發展，鉆孔灌注樁作為高層建筑、橋梁等結構的基礎形式得到廣泛應用。隨著高層建筑荷載及橋梁跨度的不斷發展，對鉆孔灌注樁承載力的要求越來越高，樁徑和樁長不斷增大[1，2]。本文主要對于廣東省南澳大橋大型鉆孔灌注樁施工工藝進行探討。

2 工程特點和難點

(1)結構復雜、施工難度大、樁徑達3.1m，同時具備大口徑超深變徑的特點;鋼筋籠為內外雙層結構，主筋數量多、主筋連接困難、制作要求高;混凝土設計對電通量和氯離子滲透系數有特殊要求。

(2)施工條件差“施工區海況惡劣、風浪較大，對鋼護筒施打定位精度影響較大;巨大的漲落潮差對成孔施工有一定影響;施工平臺場地狹小，泥漿循環系統布置困難;海水對鋼筋有弱腐蝕作用，海水配置出的泥漿具有穩定性差、易沉淀的缺點。

3 施工方案優化和實施

3.1 施工平臺和鋼護筒設計

在施工條件惡劣的海上搭設施工平臺、打設鋼護筒不僅施工難度大、周期長，而且其精度要求難以保證，經方案比選，設計采取蜂窩狀海上鉆孔平臺形式。采用Φ800×12mm的鋼管樁和樁基鋼護筒共同受力組建鉆孔平臺基礎，上部結構采用型鋼焊接而成，表面鋪設鋼板、軌道等。

主墩施工鋼平臺平面尺寸為53.5×27m，首先采用打樁船施打鋼管樁，海上鉆孔平臺在搭設過程中為鋼護筒區域預留Φ3.1m鋼護筒施打位置，平臺搭設完成后以導向架為導向和定位采用龍門吊打入鋼護筒，克服了海上鋼護筒施打平面偏位大、垂直度不能保證的缺點。

3.2 成孔工藝

(1)選擇設備

根據地層情況和鉆孔深度，選配ZJD3500型鉆機(扭矩120kN·m)，鉆頭選用防斜梳齒鉆頭，并采取措施增加鉆頭的穩定性、剛度和耐磨性能，提高鉆進效率。鉆桿設計采用雙壁大通徑高強度抗扭氣舉鉆桿，Φ273mm，每節鉆桿設4個剪力銷。鉆桿扭矩達21t·m，大于鉆機扭矩75％，保證成孔順利。為有效保證鉆孔垂直度、防止孔斜，同時提高鉆進效率，采用加配重塊“減壓懸吊鉆進”，在鉆進成孔過程中使鉆桿始終保持受拉狀態。根據地質條件和鉆具性能確定配重塊重量為10t。

(2)泥漿配制方案

①泥漿用水的選用為克服淡水運輸對天氣和海況的依賴、保證工程順利進行，制定了直接抽取平臺位置地下承壓水、并與淡水勾兌成氯離子含量小于1100mg/L的泥漿用水的方案，試驗證明可以滿足鉆孔施工對泥漿的要求;②泥漿配置在鋼護筒內自然造漿，出護筒后根據泥漿性能在砂質粘土層或粉細砂層中利用反循環人工造漿，同時加入純堿對膨潤土進行鈉化改良。純堿具有充分分解膨潤土、增加PH值、提供成孔所需的堿性環境，有效減少沉淀速度和沉渣厚度的作用。根據經驗和試驗結果，在本工程中添加優質純堿量為膨潤土量的1.8～4%較為合適，摻量較常規泥漿高。每方泥漿配比;水:膨潤土:純堿=1000:80～100:2～3．6(kg)。鉆進過程中泥漿比重控制在1.10～1.25，具有一定的液柱壓力，以達到平衡孔壁外圍地層壓力、穩定孔壁、滿足反循環施工工藝的要求;粘度控制在18～25s，以滿足鉆進護壁和二次清孔的要求;PH值維持在8～9，使泥漿處于堿性狀態、提高粘土的分散度;③泥漿循環系統設計由于施工平臺場地狹小、無法布置較長的多級沉淀池，故采用粗顆粒砂沉淀桶和旋流除渣器彌補循環系統的不足。粗顆粒沉淀桶上設計4mm間隙的篩網，將大于4mm的渣粒從泥漿中完全分離;過濾后的泥漿再通過旋流除渣器進行懸流處理，將5mm以下的砂礫分離出來。通過沉淀桶和旋流除渣器后的泥漿比重可以降至1.15以下。砂率減低至2％～3％，效果極為明顯。

(3)鋼筋籠制作安裝工藝

①主筋連接工藝。主筋連接形式有三種:焊接、擠壓套筒連接和直螺紋連接。由于本工程主筋直徑大、數量較多、間距密，樁頂部又為內外雙層鋼筋籠，采用傳統的焊接連接工藝顯然無法完成，而擠壓套筒連接工藝又存在耗時長、操作不便等缺點，故采取直螺紋連接工藝。②卡板臺座生產工藝。鋼筋籠在自重作用下即可產生較大的變形。給鋼筋籠制作帶來很大的困難，而且直螺紋連接工藝對主筋間距和位置要求極為嚴格，為此專門設計卡板臺座加工和堆放鋼筋籠，有效消除鋼筋籠的自重變形，同時有效控制主筋間距和位置，保證制作質量。臺座總長度36m，卡板根據加強筋間距每2m鋪設一道，用經緯儀布設，保證兩節鋼筋籠在臺座上對接預拼裝?？ò迳细鶕鹘钪睆胶烷g距布設限位以固定主筋，隨后安裝加強筋，最后安裝其余主筋和螺旋筋。③預拼裝技術。為克服直螺紋連接工藝對主筋長度偏差和平面偏差的特殊要求，保證孔口對接順利，故在鋼筋籠制作時采取預拼裝技術。當第一節24m鋼筋籠制作完成后直接將下節籠的上半節12m鋼筋籠進行預拼裝對接，該12m鋼筋籠全部制作完成后再解除直螺紋連接;隨后將第一節鋼筋籠吊走并將12m鋼筋籠吊至臺座端部完成第二節鋼筋籠的制作。解除預拼裝前在每節鋼筋籠上標出一根對位鋼筋，確?？卓谥鹘钅茼樌麑?。④固定架輔助孔口安裝鋼筋籠采用三點吊，用海上鉆孔平臺上安裝的龍門吊起吊。由于吊車微調能力差，上下節鋼筋籠無法順利實現準確對接，給施工帶來較大困難，為此專門設計鋼筋籠固定架予以克服。固定架上均勻掛設4個20t手拉葫蘆，用以懸掛已完成下放的鋼筋籠，用手拉葫蘆微調下節鋼筋籠，使其與龍門吊吊住的上節鋼筋籠的所有主筋完全對中，用固定架微調對接鋼筋籠使孔口安裝更為簡便易行。

4 施工效果

由于合理設計選擇鋼筋籠制作、安裝工藝，每根樁直螺紋連接下籠時間僅為10h左右，比采用擠壓套筒連接縮短工期30h，保證鉆孔樁按期完成施工任務，為后續工作打下堅實的基礎。通過實踐有以下幾點體會。(1)在海況條件復雜的海域進行鉆孔樁施工時，操作平臺以及鋼護筒的設計應充分研究其使用功能和可操作性，應把海上鋼護筒的定位作為一個重要的參數在平臺設計時予以考慮，確保鉆孔樁平面偏位符合規范要求。(2)海上鉆孔樁成孔施工的關鍵在于泥漿性能，應根據實際情況比選確定最合理的泥漿配比方案以獲得最好的泥漿護壁效果，并較好地克服天氣和海況影響。(3)應確定合理高效的鋼筋籠制作、連接工藝，克服海上施工平臺狹小、運輸不便的缺點，保證鉆孔施工有序進行，確保進度目標。本工程所采用的主筋直螺紋連接工藝、預拼裝法卡板臺座生產工藝可以作為海上超大型鉆孔樁鋼筋籠施工的最佳工藝之一。(4)抗滲混凝土的設計是保證混凝土質量的關鍵，可以通過添加適量粉煤灰和礦粉來增加混凝土的密實度和耐久性，提高泵送性能，使之符合電通量和氯離子滲透系數指標。

參考文獻

[1]焦鎖坤．鉆孔灌注樁施工中常見質量問題題和處理措施[J]．上海建筑科技，2005(3)．

[2]龔維明，戴國亮，薜國亞.東海大橋超長鉆孔灌注樁自平衡試驗研究[J]．地基基礎工程，2007，7(2).