沿江特殊地段樁基雙護筒施工探討

陳曉逞

(福建省第一公路工程公司，福建泉州 362000）

1 工程概況

某工程匝道橋上部構(gòu)造采用鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，全橋共 5 聯(lián)，墩臺號為 E1#～E18#。該橋跨徑布置為 3×200 m+2×20 m+19.8 m+4×20.1 m+3×20.8 m+4×19.5 m,橋面寬度為 11.5 m。下部結(jié)構(gòu)采用花瓶墩，輕型橋臺；基礎(chǔ)采用筏形承臺+鉆孔灌注樁形式，其中樁基采用嵌巖樁，樁徑為φ1.5 m，全橋共計樁基 36 根，其中水中樁基 32根。橋位處退潮時水深為 3～7 m,漲潮時為 9～13 m。原址為舊碼頭，受舊碼頭建設(shè)影響，工程區(qū)域內(nèi)存在大面積形狀不規(guī)則、厚度不一的拋石以及用于碼頭基礎(chǔ)的鋼筋混凝土方樁。

2 場區(qū)地質(zhì)情況

樁位地質(zhì)結(jié)構(gòu)層實地分布情況從上到下大部為：（1）人工回填塊石層，層厚 2.3～3.5 m；（2）淤泥層，層厚 0.8～17.2 m；（3）中砂層，層厚 1.1～15.1 m；（4）粉質(zhì)黏土層，層厚 0.7～5.1 m；（5）卵石層，層厚 0.56～18.6 m；（6）強風化巖層，層厚 0.7～15.2 m；（7）中風化及微風化巖層，層厚 3～12.79 m。

3 水中樁基施工方案的選擇及工藝流程

影響水中樁基施工方案的選擇主要有以下因素：（1）樁位范圍內(nèi)存在拋石及鋼筋混凝土方樁，極易造成護筒埋設(shè)深度不夠，甚至傾斜，出現(xiàn)漏漿；（2）大橋?qū)κ┕べ|(zhì)量要求高，工程區(qū)域水位每天兩次漲落潮，漲落水位最大高差達 6 m，極易造成穿孔或反穿孔，如何保證河床以上樁基混凝土的施工質(zhì)量；（3）水上作業(yè)空間小，泥漿循環(huán)排放困難，如何保證泥漿正常循環(huán)而不污染環(huán)境；（4）混凝土澆筑后，鋼護筒無法回收，如何優(yōu)化方案降低成本。

綜合考慮以上因素，結(jié)合現(xiàn)場現(xiàn)有材料，擬定采用鋼管樁搭設(shè)施工平臺進行樁基施工，詳見圖1。

圖1 鉆孔平臺示意（單位：cm)

雙護筒施工工藝有以下 3 種選擇：（1）雙護筒一次性使用，但用鋼量過大，投入大。（2）內(nèi)外護筒循環(huán)使用。該方法的缺點是在水較深時有一定難度，無法保證進度，尤其在護筒較長時需分段切割拔除護筒，增加了切割內(nèi)護筒工作，延長混凝土澆筑時間，對孔壁保護、成孔質(zhì)量有影響；另外在循環(huán)使用時需再次焊接，加大了工作量。（3）外護筒采用較厚的鋼護筒循環(huán)使用，較薄的內(nèi)護筒作為混凝土澆筑模板一次性使用。

從質(zhì)量、進度和經(jīng)濟等方面考慮，最終采用第三種雙護筒施工工藝。

主要工藝流程如下：搭設(shè)施工平臺→導向架安裝→外護筒加工及下放→安裝 JK-8 型鉆機及φ1.8 m鉆頭→鉆孔至淤泥層→內(nèi)護筒加工及下放→護筒間回填土→更換φ1.5 m 鉆頭→鉆進成孔→清孔→下放鋼筋籠→澆筑混凝土→拔除外護筒。

4 雙護筒施工過程

4.1 護筒制作

施工中制作 8 只外護筒，循環(huán)使用并回收，內(nèi)護筒制作 32 只，一次性投入。護筒均采用 Q235 鋼板在施工現(xiàn)場卷制而成。外護筒直徑 2 m(主要以能包住拋石與方樁、確保樁位為準)，厚 12 mm；內(nèi)護筒直徑 1.7 m，厚 10 mm。為防止護筒刃角在進入河床時出現(xiàn)卷邊，在最底層內(nèi)、外護筒刃角處采用與母材等厚的鋼板進行加強處理。為保證護筒接頭質(zhì)量，護筒間接長采用雙面焊接，并加焊 6 塊加強筋板，見圖2。

圖2 加強筋板示意（單位：cm)

4.2 護筒埋設(shè)

（1）外護筒埋設(shè)。在每個平臺上精確放出護筒位置，利用鉆孔平臺上縱橫工字鋼安設(shè)護筒導向架（見圖3），導向架為比護筒外徑大 10 cm 的四邊形，平面尺寸為 2.112 m×2.112 m。為保證鋼護筒沉放的質(zhì)量及施工過程中的安全，該工程的鋼護筒采用移動式坐地式導向架，上下節(jié)鋼護筒對接時嚴格要求軸線在一條直線上，按水上接高的施工順序進行沉放。

圖3 導向架示意（單位：cm)

為保證汛期江水不進入護筒，護筒頂高與平臺面同高。外護筒在平潮水停止流動的時候由 50 t履帶吊通過導向架緩慢下放，直至其刃角自然下沉到河床面。在校正垂直度小于 0.5%及平面位置偏差在合理范圍后，采用 60 kW 振動錘振動下沉，并按需要焊接接長護筒。

（2）內(nèi)護筒埋設(shè)。內(nèi)護筒利用已施工的外護筒作為導向架，通過在內(nèi)護筒頂、底部 4 個方向焊接定位鋼板，利用振動錘下沉到位（內(nèi)護筒埋置深度宜比外護筒超深 0.5 m 以上）。內(nèi)護筒頂應(yīng)比外護筒高 0.3 m，以利泥漿循環(huán)。

5 鉆孔

鉆孔過程分為兩次進行。第一次利用 JK-8 型鉆機采用φ1.8 m 沖擊錘在外護筒內(nèi)進行鉆孔；當鉆至淤泥層不少于 3 m 時下放完內(nèi)護筒后改用φ1.5 m 沖擊錘鉆至設(shè)計標高。

（1）鉆孔前準備工作。為防止由于拋石和方樁的存在導致鉆錘在鉆孔中出現(xiàn)傾斜的情況，在鉆進前需提前往孔內(nèi)拋填片石和黏土。

（2）初次鉆進。鉆進采用小沖程，按照低錘重擊的方法將拋石或方樁沖擊破碎成小塊，渣塊經(jīng)泥漿循環(huán)排出。由于區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件的差異，外鋼護筒實際入土深度不一，過程中經(jīng)常出現(xiàn)穿孔漏漿現(xiàn)象，主要通過兩種方法解決：一是拋填碎石、黏土和草繩；二是隨著進尺的加深，加長外護筒。

（3）二次鉆進。當內(nèi)護筒下放到位后，為防止穿孔，確保內(nèi)護筒入土深度，需在雙護筒間回填黏土，回填高度宜達到原河床面。鉆孔宜采用中小沖程（1.5～2 m），反復沖擊使內(nèi)護筒刃角周圍孔壁堅實，鉆進過程中應(yīng)注意控制進尺，必須經(jīng)常對泥漿性能指標進行檢測調(diào)整。鉆孔過程中需密切關(guān)注內(nèi)護筒的泥漿面與內(nèi)、外護筒間的水位差，內(nèi)、外護筒隔離層空隙間水位與江水水位差，判別是否發(fā)生穿孔。如回填片石和黏土無效，則接長內(nèi)護筒。

成孔后的清孔、鋼筋籠安裝、二次清孔、混凝土灌注等應(yīng)緊湊，盡量縮短各工序的施工作業(yè)時間，混凝土灌注過程中盡量達到快速、不間斷。

6 外護筒拔出

外護筒拔出時，必須滿足樁身混凝土已成形，有一定強度抗水流沖擊力，避免影響樁身混凝土質(zhì)量。外護筒拔出時，因為外護筒和內(nèi)護筒間摩擦力和起吊重量不明，必須于外護筒外壁焊接牛腿，與平臺或千斤頂連接，緩慢頂升，使外護筒松動后，采用履帶吊拔出，不能盲目起吊外護筒。

7 結(jié)語

大橋匝道橋的鉆孔灌注樁施工，在確保施工進度和工程質(zhì)量的前提下，利用內(nèi)、外護筒法施工，降低了施工成本，加快了施工進度，質(zhì)量檢測均為 I 類樁。該方法對于水位較深且河床面存在拋石等不良地質(zhì)的水中樁基施工具有一定的指導作用。

[1] 徐維鈞.樁基施工手冊［M].北京：人民交通出版社，2007。

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