回旋鉆與沖錘聯(lián)合作業(yè)法在獨(dú)山排澇閘中的應(yīng)用

華建飛

（浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 浙江 杭州 310051）

1 工程概況

獨(dú)山排澇閘工程位于浙江省平湖市，是杭嘉湖南排平湖塘延伸拓浚獨(dú)山排澇應(yīng)急工程的關(guān)鍵工程，兼具防洪排澇及通航的功能，獨(dú)山排澇閘的建筑物級(jí)別為1級(jí)。

獨(dú)山排澇閘位于獨(dú)山東面，距平湖市約為12km，排澇口門布置在白沙灣圍涂工程和獨(dú)山之間，西面緊鄰獨(dú)山山腳，東側(cè)距白沙灣圍墾工程西端堤頭約500m，閘中心線幾乎垂直于現(xiàn)獨(dú)山東側(cè)錢塘江北岸海塘，閘軸線位于現(xiàn)杭州灣海塘塘軸線以內(nèi)約105m。獨(dú)山排澇閘規(guī)模為凈寬40m，設(shè)3孔，閘孔布置為2孔×14m+1孔×12m，左右岸兩孔寬度為14m，具備擋潮、排澇及通航功能，設(shè)為開敞式閘型；中部一孔寬度為12m，具備擋潮、排澇功能，設(shè)為胸腔式閘型。排澇閘閘室順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度為22m，閘室總寬度為52m，兩側(cè)設(shè)空箱式岸墻，垂直水流方向墻寬為19m。

閘室基礎(chǔ)采用C25鋼筋砼灌注樁處理，樁徑80cm，樁距2.8m，梅花形布置，閘室底板下共布置234根灌注樁，按設(shè)計(jì)分縫劃分為5個(gè)區(qū)塊，灌注樁樁型為嵌巖樁，要求樁端進(jìn)入弱風(fēng)化基巖的深度為1m，灌注樁樁長(zhǎng)從獨(dú)山側(cè)向東逐漸加大，樁長(zhǎng)范圍約29m～55m。

2 工程地質(zhì)條件

獨(dú)山排澇閘閘址勘探深度內(nèi)巖土體自上而下可分為:

Ⅰ2素填土（rQ）:主要為杭州灣海塘填土，以粉質(zhì)粘土為主，硬塑～可塑，厚度6.20m～7.20m。

Ⅱ1粉質(zhì)粘土（al-mQ4）:軟塑～可塑，中等壓縮性，局部高壓縮性，厚度1.80m～3.20m。

Ⅲ1淤泥質(zhì)粘土夾粉土（al-mQ4）:含有機(jī)質(zhì)，流塑；粉土以粘質(zhì)粉土為主，厚度10.60m～22.40m。

Ⅲ2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土互層（al-mQ4）:灰色，軟塑～流塑，厚度0m～10.90m。

Ⅲs含泥粉砂（al-mQ4）:灰色，中等壓縮性，厚度 0m～12.30m。

Ⅲe貝殼（al-mQ4）:呈透鏡體分布，厚度 0m～2.30m。

Ⅸ含泥砂礫塊石層（dl-plQ3）:灰色～淺灰黃色～灰紫色，局部夾貝殼，礫卵石含量20%～30%，粒徑以2cm～5cm為主，部分為5cm～15cm，次棱角狀～次圓狀；塊石母巖為青灰色～深灰色晶屑凝灰?guī)r，弱風(fēng)化～微風(fēng)化，塊石直徑一般大于20cm，塊石整體含量超過(guò)50%，厚度1.8m～10.6m。

ⅨL含碎石粉質(zhì)粘土（dl-elQ3）:硬塑～可硬，碎石粒徑一般2mm～5mm，含量5%～15%。該層沿基巖面分布，近山側(cè)缺失，厚度 0m～3.8m。

Ⅹ侏羅系上統(tǒng)黃尖組（J3h）:灰色～深灰色～灰紫色晶屑凝灰?guī)r，弱風(fēng)化帶厚度0m～6.0m；基巖小斷層和節(jié)理裂隙較為發(fā)育，沿結(jié)構(gòu)面兩側(cè)巖體風(fēng)化破碎，局部巖石蝕變。

3 樁基特點(diǎn)及施工機(jī)械選定

根據(jù)上述情況可知，本工程樁基的平均樁長(zhǎng)約42m，其中上部土層的平均厚度約32.9m，土層的工程性質(zhì)一般，塊石層及含碎石粉質(zhì)粘土層的平均厚度約8.1m（其中塊石層平均厚度6.2m），樁端進(jìn)入弱風(fēng)化基巖的深度為1m，塊石層及基巖內(nèi)鉆孔深度將近總樁長(zhǎng)的1/4，每根樁均需穿越較厚深度的塊石層及基巖，塊石層內(nèi)大塊石含量較高，每根樁的上部土層厚度、下部塊石層及巖層厚度均達(dá)到一定規(guī)模，且塊石層內(nèi)塊石含量高、粒徑大，是本工程樁基的特點(diǎn)。按照傳統(tǒng)施工方法，本工程灌注樁成孔可以采用回旋鉆機(jī)或沖擊鉆機(jī)單獨(dú)成孔，以樁徑80cm灌注樁為例，兩種樁機(jī)的常規(guī)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如下:

回旋鉆與沖擊鉆常規(guī)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比較表

參照上表，考慮到回旋鉆機(jī)比較適宜在土層中鉆進(jìn)、而沖進(jìn)鉆機(jī)又比較適宜在塊石層及基巖中鉆進(jìn)的特性，且本工程樁基具備一定規(guī)模的實(shí)際情況，采用回旋鉆機(jī)與沖擊鉆機(jī)聯(lián)合作業(yè)的方法施工，充分發(fā)揮每種型號(hào)樁機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。即:上部土層采用回旋鉆機(jī)施工，鉆至塊石層時(shí)，換用沖擊鉆機(jī)施工，按照不同樁機(jī)的施工效率，將回旋鉆機(jī)與沖擊鉆機(jī)以一定的數(shù)量比例組合形成作業(yè)機(jī)組，作業(yè)機(jī)組內(nèi)的每臺(tái)樁機(jī)各自形成流水作業(yè)，由于聯(lián)合作業(yè)法施工時(shí)，樁機(jī)移位頻繁，應(yīng)盡可能減少施工機(jī)械的自重，為此本工程的回旋鉆機(jī)采用小型地質(zhì)鉆機(jī)改裝的正循環(huán)回旋鉆，沖擊鉆機(jī)采用簡(jiǎn)易鋼絲繩機(jī)架配5t重十字實(shí)心沖錘。參照類似工程樁機(jī)的施工速度，本工程最終配備兩個(gè)作業(yè)機(jī)組，每個(gè)作業(yè)機(jī)組由1臺(tái)回旋鉆和5臺(tái)簡(jiǎn)易沖錘組成。

4 施工方案

4.1 總體作業(yè)思路

按照本工程的樁基數(shù)量及樁長(zhǎng)由西向東逐漸加長(zhǎng)的特點(diǎn)，將本工程的樁基分為兩個(gè)施工區(qū)塊，獨(dú)山側(cè)的140根樁（約總樁數(shù)的60%）為一個(gè)施工區(qū)塊，靠東側(cè)的84根樁（約總樁數(shù)的40%）為一個(gè)施工區(qū)塊，每個(gè)施工區(qū)塊內(nèi)各布置一個(gè)聯(lián)合作業(yè)機(jī)組。獨(dú)山側(cè)施工區(qū)塊的總體作業(yè)方向?yàn)閺拈l中心線處向西行進(jìn)，靠東側(cè)施工區(qū)塊的總體作業(yè)方向?yàn)閺淖顤|側(cè)向閘中心線處行進(jìn)，以避免兩個(gè)作業(yè)機(jī)組的機(jī)械在空間位置上發(fā)生干擾或影響，每個(gè)施工區(qū)塊的樁基在遵循總體作業(yè)方向的前提下，每排樁具體施工時(shí)均由北向南推進(jìn)，回旋鉆機(jī)在前，簡(jiǎn)易沖擊鉆機(jī)在后，依次形成流水作業(yè)。

圖1

4.2 單樁工藝流程（見圖1）

4.3 施工方法

（1）回旋鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位時(shí)下部鋪設(shè)枕木及滾筒，以保證受力均勻，且方便移位，鉆機(jī)就位必須平整穩(wěn)固，位置正確，并始終保持鉆桿垂直。

（2）泥漿配制

鉆機(jī)成孔時(shí)需泥漿護(hù)壁，因此在成孔時(shí)，對(duì)泥漿要求相對(duì)較高。根據(jù)本工程土質(zhì)情況，采用原土造漿，考慮到后續(xù)沖擊鉆在塊石層中施工時(shí)的懸浮鉆渣及固壁需要，回旋鉆造孔時(shí)，孔中泥漿比重控制在1.3左右，接近塊石層時(shí)將泥漿比重放大至1.4左右。

（3）回旋鉆鉆孔

本工程回旋鉆機(jī)鉆孔采用正循環(huán)施工工藝，采用魚籠式鉆頭。鉆孔過(guò)程中應(yīng)控制鉆進(jìn)速度，以鉆桿平穩(wěn)無(wú)跳動(dòng)為準(zhǔn)，回旋鉆鉆至塊石層高程附近時(shí)，若遇樁機(jī)電流值變大、機(jī)身跳動(dòng)等情況時(shí)，應(yīng)撈取渣樣判定是否進(jìn)入塊石層。

（4）沖擊鉆就位

回旋鉆鉆至塊石層并將樁機(jī)移出孔位后，沖擊鉆便可在該孔位就位，沖擊鉆機(jī)利用自身的鋼絲繩及卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)合人工撬動(dòng)進(jìn)行移機(jī)，就位后應(yīng)采用測(cè)量?jī)x器認(rèn)真復(fù)核其中心位置與原孔位的對(duì)中度。

（5）沖擊鉆沖孔

由于塊石層內(nèi)還含有粘土、礫卵石等其它不同性質(zhì)的材料，沖擊鉆在塊石層內(nèi)沖孔時(shí)應(yīng)低錘快打，即小沖程、高頻次，松繩長(zhǎng)度控制在3～5cm，以免發(fā)生斜孔、梅花孔等事故，不平整的基巖表面沖擊時(shí)，也應(yīng)采用相同方法沖孔，待沖平巖面后，可加大沖程鉆進(jìn)。

（6）鋼筋籠、導(dǎo)管安裝

沖擊鉆鉆至設(shè)計(jì)高程，并采用撈渣筒將孔底大顆粒鉆渣清除干凈后，即可利用沖擊鉆的三角機(jī)架逐節(jié)下放鋼筋籠及導(dǎo)管，鋼筋籠下放時(shí)應(yīng)避免碰撞孔壁。

（7）二次清孔

將導(dǎo)管下放至離孔底約30cm左右的位置，在導(dǎo)管最上端接好專用的泥漿管接頭，直接利用導(dǎo)管進(jìn)行正循環(huán)沖漿清孔，泥漿比重達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后即可停止清孔。

（8）灌注混凝土

本工程樁基砼采用HBT60型砼泵輸送，泵管接至樁機(jī)料斗后，直接泵送澆筑。

5 施工注意事項(xiàng)

5.1 回旋鉆與沖錘聯(lián)合作業(yè)法施工時(shí)，首先必須確保護(hù)筒的埋設(shè)質(zhì)量，以免樁機(jī)移位或沖錘頻繁出入孔口時(shí)發(fā)生塌孔現(xiàn)象，本工程的護(hù)筒埋設(shè)深度為2m，護(hù)筒一周采用粘土按20cm一層分層夯實(shí)填筑。

5.2 考慮到回旋鉆移位后，沖錘需二次鉆孔，回旋鉆在鉆孔時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制鉆桿垂直度，一般宜在0.5%以內(nèi)，以免發(fā)生折線形孔、鋼筋籠被卡、塌孔等現(xiàn)象。

5.3 回旋鉆與沖錘聯(lián)合作業(yè)法施工時(shí)，其回旋鉆鉆進(jìn)時(shí)的泥漿比重宜比回旋鉆單獨(dú)作業(yè)時(shí)的泥漿比重適當(dāng)提高，本工程控制在1.3左右，以利于后續(xù)沖錘作業(yè)時(shí)的懸浮鉆渣及固壁，沖錘作業(yè)時(shí)的泥漿比重控制在1.4左右，太小不利浮渣，太大則增加沖錘的阻力。

5.4 沖錘二次就位后，應(yīng)采用專用測(cè)量?jī)x器認(rèn)真復(fù)核樁機(jī)的中心位置，確保其中心與回旋鉆施工的孔位中心基本重合。

5.5 沖錘作業(yè)時(shí)應(yīng)勤撈渣，以加快工效，本工程按每進(jìn)尺一m撈渣一次的頻率控制，撈渣時(shí)應(yīng)將錘頭提出孔口，將泥漿管沉入孔底通過(guò)正循環(huán)排漿法排出小顆粒鉆渣，大顆粒鉆渣采用掏渣筒出渣，錘頭出鉆、下鉆時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，以免撞擊護(hù)筒。

5.6 回旋鉆成孔后，因機(jī)械故障等原因造成沖擊鉆未能及時(shí)鉆孔的，應(yīng)采取保持泥漿循環(huán)等措施保證孔內(nèi)水位及孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)。

6 結(jié)語(yǔ)

6.1 本工程采用了回旋鉆與沖錘聯(lián)合作業(yè)法施工后，實(shí)際使用了52天便完成了全部樁基，比合同工期提前了一個(gè)多月，經(jīng)測(cè)算，實(shí)際發(fā)生的成本也比單獨(dú)采用回旋鉆或沖錘節(jié)約了將近1/3的費(fèi)用，取得了較好的效益。

6.2 通過(guò)本工程的實(shí)踐，在類似地質(zhì)條件且樁基工程達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，回旋鉆與沖錘聯(lián)合作業(yè)法具有一定的推廣價(jià)值及參考價(jià)值，但當(dāng)樁基數(shù)量較少時(shí)，考慮到機(jī)械進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)等成本因素，建議仍采用回旋鉆或沖錘單獨(dú)作業(yè)法施工。

6.3 采用回旋鉆與沖錘聯(lián)合作業(yè)法施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理配置兩種機(jī)械的數(shù)量，充分發(fā)揮各自的工效，盡量減少每一個(gè)機(jī)械的停置時(shí)間。

6.4 采用回旋鉆與沖錘聯(lián)合作業(yè)法施工時(shí)，還應(yīng)特別注意各個(gè)樁機(jī)在空間上的合理排布、回旋鉆鉆桿垂直度、沖錘嚴(yán)格二次對(duì)中等事項(xiàng)。

［1］SL27-91 水閘施工規(guī)范[S].水利電力出版社，1992.

［2］JGJ94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

［3］張永輝，姚順山.回旋鉆結(jié)合沖擊鉆成槽在防滲墻施工中的應(yīng)用[J].四川水利，2004，6:21-22.

［4］北京市市政工程局.市政工程施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995.