兩種不同作業平臺在坂面大橋主橋墩樁基施工中的應用

■程田三

(三明市交通建設投資有限公司，三明 365000)

1 工程概況

廈沙高速公路三明段坂面大橋位于尤溪縣坂面鄉蔣坑村， 大橋跨越尤溪水東電站庫區， 右線橋長503.505m， 橋型布置為：3×35m(預應力混凝土連續-剛構T 梁)+(66+120+66)m 預應力混凝土變截面連續剛構箱梁+4×35m(預應力混凝土連續-剛構T 梁)。主橋主墩為4#和5#墩，采用箱形墩配樁基礎， 樁直徑為2.8m，設計樁長28m。

主墩位于尤溪水東電站水庫區域， 最大流量為6302.6m3/s， 最 大 流 速 為3.28m/s； 橋 位 處 水 位 最 高144.17m，最低136m，高差最大8.17m，水深最大17m，最小9m。

橋位處地質地貌復雜， 覆蓋層厚度6m～8m， 主要為河道淤泥，無強度，易流動，工程性能較差。覆蓋層下依次為砂土狀強風化 (晶屑) 熔結凝灰巖， 中風化(晶屑)熔結凝灰巖，微風化(晶屑)熔結凝灰巖。

2 地質情況及施工方案選擇

坂面大橋場區屬沖洪積河谷間殘坡積臺地地貌，河谷呈大 “V”字型，河谷蜿蜒曲折。南岸在河床地勢上屬河谷凹岸，自然山坡坡度20°～25°，地勢較陡，山坡植被發育； 北岸在河床地勢上屬河谷凸岸， 為沖洪積灘涂地，地勢較平坦開闊。由于電站大壩蓄水，水流緩慢，河床上較多的淤積，南北岸河床上覆層均為河道淤泥、軟質土，下伏基巖主要為侏羅系下紡南園組第二段的(晶屑)熔結凝灰巖、 (晶屑)凝灰巖。

4#墩處于近南岸臨崖的深水中， 地勢比較陡峭，如果采用筑島圍堰需要大量的填土且圍堰外側穩定性極差，同時也將對庫區水源水質造成一定污染。因此在施工方案的考慮上，采用鋼管樁平臺，作為樁基、墩柱等施工的作業平臺。

5#墩位于北岸，沖洪積灘涂地，地勢較平坦， 鑒于在坂面大橋6#墩左側需開挖修建標段的鋼筋加工場，有大量挖方可以利用，而且還可兼顧后續的墩柱、箱梁懸澆施工和作機械、設備、材料的堆放場地，因此在施工方案的考慮上，采用筑島圍堰平臺。

3 4#墩樁基鋼管樁平臺施工情況

3.1 鋼管樁平臺布置

4#墩位于近尤溪水東電站水庫庫區南岸臨崖的深水中，地勢陡峭。從現場地形來看，修建鋼管樁平臺比較合適(見圖1)。

鋼管樁施工平臺的質量要求： 鋼管樁傾斜率應控制在1%以內；位置偏差宜控制在300mm 以內；平臺必須平整，各連接處要牢固，鋼管樁周圍要拋砂包，并定期測量鋼管樁周圍的河床面標高， 沖刷是否超過允許范圍。

3.2 鉆孔施工技術措施

根據地質資料， 針對該主墩樁基基礎巖層表面斜度大、巖石強度高等特點，采用沖擊鉆機成孔，并配泥漿正循環系統。鉆孔施工工序流程同5#墩。施工過程中，在護筒埋設、鉆進方面采取了有針對性的施工技術措施，確保了順利成孔成樁。

（1）鋼護筒埋設

深水樁鉆孔施工， 鋼護筒的埋設是第一項重要工作，是樁基成功的基礎。施工中，首先在鋼管樁平臺上安裝定位架導向結構，導向架為上下兩層，并盡可能使兩層間距加大，以起到良好的導向作用，確保鋼護筒位置準確和垂直度。采用的鋼護筒內徑3.0m，分為3 節，每節8m，利用25t 汽車吊起吊鋼護筒， 在鋼護筒底部距河床0.5 米左右時，進行精確定位，然后盡快將鋼護筒插入河床覆蓋層中，并用DZ—60 震動樁錘插打。考慮到水庫水位漲落的影響，護筒的最小打入深度穿透淤泥層深入基巖層面一定深度。鋼護筒插打時，跟蹤測量護筒的垂直度，確保護筒垂直度符合要求。

圖1 4#墩鋼管樁平臺(單位：mm)

（2）鉆進技術措施

4#主墩位于水庫庫區，淤泥層較厚，但淤泥層不穩定。而且水庫水位的無規律漲落，對施工影響很大。

鉆孔樁施工時，先在孔內投放黏土造漿，并加入適量片石，頂部拋平，采用約1.0m 低沖程高頻率反復沖砸，將片石、泥膏擠入底斜巖面處外側無護筒孔壁，確保孔壁堅實不致坍塌漏漿。在覆蓋層中鉆進時，一般泥漿較濃， 其相對密度1.20～1.40， 粘度20Pa·S， 膠體率95%以上。并通過泥漿正循環排碴，在出沉淀池處人工配合清渣。

在較高強度凝結熔灰巖中鉆進時，為了使鉆頭以較大的能量沖擊巖面，加快鉆進速度，采用2m～3m 沖程沖砸，此時沖程不宜過大，否則，鉆頭磨損太快，甚至會發生鉆頭斷裂現象。通過泥漿正循環凈化泥漿時，勤排渣，盡量將含砂率降低到10%以下，并保持泥漿相對密度1.20～1.30， 膠體率95%以上， 同時將粘度適當增大到22Pa·S， 以增強泥漿懸浮攜帶鉆渣的能力， 但粘度也不應過大，否則會影響泥漿泵的正常工作，增加泥漿凈化難度。

鉆進過程中，應始終保證泥漿質量，同時確保護筒內泥漿面標高不低于河水位1.5～2.0m， 這是防止 “坍孔” 和 “縮頸” 的基本保證。 在4#墩樁基施工過程中，由于庫區水位漲落無常，對水頭的影響很大，因此控制好孔內水頭就是鉆進過程中一項非常重要的控制要點。 過程控制中， 采用的措施就是隨時觀測水位變化，對孔內的水頭進行隨時調整。

（3）4#墩鉆進通過斜巖面的處理

4#墩位處巖面傾斜度約45 度的河床上，河床表面為淤泥層，呈流動性。4#墩8 根樁鉆進至護筒底口時均程度不等地發生了歪鉆、滑鉆、卡鉆及漏漿等現象，給施工帶來很多困難。處理歪鉆、滑鉆、卡鉆問題通常的技術措施是回填片石或加黏土或加水泥等，采用小沖程沖砸，特別是鉆至護筒底口附近處。處理護筒底口漏漿問題一般采用回填黏土與片石、拋投石屑、灌注混凝土等方法。

在該墩樁基施工過程中，部分樁基通過回填黏土加片石的處理漏漿取得了一定的效果。位處外側(大里程側) 的左4-2-2 樁， 由于巖層表面傾斜度大， 且表面淤泥層不穩定，容易被泥漿穿洞擠出，在回填片石黏土后重新鉆進過程中容易擾動淤泥層，造成護筒底口繼續漏漿，因此最終采取了孔外周邊拋填片石加黏土袋和孔內灌注水下混凝土的處理措施。首先是鉆孔護筒外圍拋填片石和黏土袋；然后鉆進至護筒底口時，先孔內回填片石和黏土繼續鉆進至穿過斜巖面約2m，再灌注C30水下混凝土至高于護筒底口約2m 處，待混凝土達到一定強度時， 采用小沖程沖擊， 緩慢鉆至低于護筒底口2-3m 處，再利用2-3m 沖程鉆進。混凝土灌注堵漏取得了較好成效，保證了鉆進成孔順利(見圖2)。

圖2 4#墩鉆孔樁斜巖面漏漿處理示意圖

4 5#墩樁基鉆孔施工技術和控制措施

4.1 5#墩樁基筑島圍堰平臺布置

5#墩位于近尤溪水東電站水庫庫區北岸近岸灘涂地的淺水中，河床上伏淤泥層，地勢稍平坦，進行筑島圍堰可行且經濟，能夠為后續的承臺、墩柱、箱梁等施工提供更寬闊的作業場地。 由于到河床上伏的淤泥層較厚，且河水的漲落對土圍堰的影響比較大，單純的筑島土圍堰穩定性差，因此在圍堰修筑時考慮用鋼板樁作為外圍擋護，施工中采用了雙排鋼板樁(見圖3)。

筑島圍堰施工平臺，平臺高度應高于最高水位0.5～1.0m，根據對設計圖紙和現場河床水位的調查，常水位141.5m，最高水位144.17m，因此在本工程施工時把圍堰高度定在了145m。

圖3 5#墩鋼板樁筑島圍堰

4.2 5#墩樁基鉆孔灌注樁施工工序

基于鋼板樁圍堰施工作業平臺，5#主墩的水中樁，因而成為了類似普通陸上鉆孔灌注樁施工。這也是近岸水中樁鉆孔施工通常采用的一項施工技術措施。

鉆孔灌注樁施工工序包括場地準備、樁位放樣、埋設護筒、鉆孔、清孔、吊裝鋼筋籠、灌注混凝土等，具體施工工序流程如圖4 所示。

4.3 鋼板樁圍堰平臺的鉆孔樁控制技術重點

在一般鉆孔灌注樁的施工注意事項和質量控制的基礎上，對于圍堰平臺的鉆孔樁施工，由于圍堰填土不可能按路基填筑壓實標準進行壓實度控制，而且還受到河水漲落的影響，雖然采取了鋼板樁擋護，還是存在填土下沉和順河向的滑動可能。所以在施工中特別對于護筒埋設和鉆孔豎直度(測斜)控制作為重要的技術控制要點。

圖4 鉆孔灌注樁施工工序流程圖

（1）護筒埋設

根據本工程的現場實際情況，護筒采用鋼護筒，采用5mm 鋼板制成內徑為3.0m(樁徑2.8m+0.2m) 的鋼護筒。 護筒埋設采用上埋式， 高出土圍堰平臺0.3m，護筒埋設深度為4.0m。 鋼護筒頂端留有寬0.4m、 高0.2m 的出漿口。施工中， 首先對樁位周邊和鉆機安放范圍內(預估面積)進行30cm 厚片石加碎石嵌擠填筑，并充分碾壓密實，然后樁位測量放樣。

護筒埋設質量控制，應做好以下幾點： （1）護筒的制作質量，鋼板的厚度、幾何尺寸要符合要求，節段連接處要求筒內無突出物， 并耐拉壓， 不漏水； （2）做好實測定位工作， 護筒中心豎直線應與樁中心線重合，平面允許誤差控制在20mm 以內，并保證護筒的豎直度， 豎直線傾斜率不大于1%； （3） 護筒的埋置深度，一般埋深為2.0～4.0m，為保證鉆孔和灌注混凝土的順利進行， 本工程實際采用了埋深4.0m 的鋼護筒；（4）護筒外圍必須用黏土夯填密實，本工程護筒采用挖坑加鉆機壓入的方式進行埋設，在護筒外圍用黏土夯填密實后， 并對護筒外圍周邊50cm 范圍內進行厚度10cm 水泥混凝土硬化。

（2）鉆進過程中的豎直度 （測斜）控制

鉆孔施工中可能出現的質量問題一般有坍孔、鉆孔偏斜、擴孔、縮孔、漏漿、梅花孔、糊鉆、埋鉆等，在筑島土圍堰平臺鉆孔施工中，對這些可能出現的質量問題均應做好防范工作。在本工程施工中，根據場地地質情況來看，針對鉆孔偏斜，也就是鉆進過程中的豎直度控制作為一個重要控制技術要點。

豎直度質量控制，應注意做好以下幾點工作： （1）施工前，鉆機就位要準確，安裝應平穩，鉆機安放位置應進行充分平整和碾壓密實并進行適當的硬化，本工程采取用片石填筑硬化的方式； （2）施工中應經常性檢查鉆架位移量并測量鉆桿的傾斜度，作為施工過程的豎直度控制， 本工程中施工過程中主要采用了鉆桿測斜法； （3）當發現有傾斜趨勢時，一般在土圍堰底部進入河床基巖面處，一軟一硬的交界處，容易出現這種情況，應在傾斜處反復掃孔，并調整鉆尺進度，以此來控制斜孔的發生； （4）當發現鉆桿擺動較大時，要對鉆桿檢查并控制鉆速，以防擴孔，局部擴孔就可能會產生鉆孔傾斜。

5 結語

水中樁基施工，針對不同的場地條件，應選擇合理的施工作業平臺，為樁基施工提供便利，是重要的施工技術措施。坂面大橋兩個主墩均處于水中，4#主墩臨崖水陸高差較大，故而采取鋼管樁平臺，5#主墩近岸水陸高差小且易修筑圍堰而采取了筑島圍堰平臺。

針對不同作業平臺和地形情況的水中樁，在鉆孔施工技術和控制措施上應有針對性。5#墩樁基重點做好護筒埋設和豎直度控制；而4#墩樁基受庫區水位漲落及河床斜巖面影響，主要做好護筒埋設，并采取合適的鉆進技術措施，鉆進過程中采取有效技術措施處理斜巖面漏漿問題，樁基施工得以順利完成，樁基質量均符合要求。

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