鉆孔樁鋼護筒在塊石覆蓋河床條件下堵漏施工措施

鞏 明 孫浩然

中鐵大橋局集團第二工程有限公司 江蘇 南京 210015

1 概 述

新建福廈鐵路烏龍江特大橋采用孔跨布置為:(72+109+432+56+56)m的高低塔雙索面混合梁斜拉橋，邊跨均設(shè)置一輔助墩和橋臺。主墩基礎(chǔ)采用φ2.5m鉆孔樁。

橋梁跨越烏龍江，兩個主塔墩均位于深水中，采用主跨一跨過江的結(jié)構(gòu)，水深最高達20m，為半日潮往復(fù)流，水流量大速高，且主墩處被江邊兩側(cè)山體滾落的大直徑塊石所覆蓋，下伏基巖主要為侏羅系上統(tǒng)（J3n）凝灰?guī)r，基巖巖面傾斜，墩位處最大高差19.6m。

2 鋼護筒安放工藝簡述

結(jié)合現(xiàn)場的地質(zhì)情況，鋼護筒無法按照常規(guī)方法利用振動錘直接插打到位，因而采用鉆機預(yù)先處理樁位處河床再利用鉆機跟進下沉的方式。首先利用鉆機實心鉆頭對亂石區(qū)進行沖砸平整處理，然后安放鋼護筒導(dǎo)向設(shè)施，下放護筒于處理平整后的河床面上，調(diào)整護筒垂直度，并利用導(dǎo)向上的頂、底面導(dǎo)向塊限位護筒；利用DZ200型震動打樁錘自重將護筒下壓至穩(wěn)定，啟動震動錘，逐漸調(diào)大頻率，無明顯下沉后停止，此時鋼護筒處于相對穩(wěn)定狀態(tài)；安放鉆機進行沖砸，每進尺1米左右后利用打樁錘插打，無明顯下沉后在利用沖擊鉆機沖砸，如此反復(fù)跟進直至鋼護筒埋深滿足要求。

3 漏漿原因

鋼護筒跟進完成后緊接鉆孔樁施工，漏漿是鉆孔施工中常出現(xiàn)的事故，輕微的漏漿會導(dǎo)致泥漿比重下降、滲出，嚴重時會導(dǎo)致護筒底口處土體結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致大量江砂涌入鋼護筒內(nèi)從而無法正常鉆進，影響成樁質(zhì)量。

通過對鉆孔施工出現(xiàn)漏漿時泥漿指標(biāo)的測定、前后河床面標(biāo)高的對比、鉆孔出渣渣樣的分析、潛水員水下查探，以及綜合分析了漏漿孔的施工情況，分析出由于塊石覆蓋地層導(dǎo)致漏漿的幾方面的原因。

3.1 鋼護筒底口與原狀土接觸不密實

鋼護筒是通過沖擊鉆機沖砸后跟進的，在護筒安放到位前鉆頭破壞了原有地層的完整性，鋼護筒外壁不能與地層密實貼合，導(dǎo)致護筒底口容易發(fā)生滲漏現(xiàn)象。

3.2 塊石覆蓋層過厚

原河床表面聚集著大量大小不一、直徑較大的山體滾落塊石，其強度高，地質(zhì)勘探顯示往下是粗砂、全風(fēng)化凝灰?guī)r、強風(fēng)化凝灰?guī)r、弱風(fēng)化凝灰?guī)r。因粗砂和全風(fēng)化凝灰?guī)r強度較小，沖擊鉆機在跟進施工時只是將山體滾落的塊石砸入松軟地質(zhì)層中，導(dǎo)致護筒底口實際坐落在塊石上，鉆孔樁施工時由于沖擊鉆機的震動，導(dǎo)致被擠密的塊石間出現(xiàn)縫隙，造成滲漏。

3.3 泥漿的制備和水頭差不合理

優(yōu)質(zhì)的泥漿有利于平衡內(nèi)外土層壓力和水壓力。在鉆進過程中泥漿比重偏小，加之橋址峽口區(qū)域水流急，半日潮潮水落差大，內(nèi)外壓力差較大容易壓穿護筒底口。

3.4 不當(dāng)?shù)奶幚矸绞?/h3>

沖擊鉆機卡鉆、掉鉆的處理不當(dāng)也是導(dǎo)致漏漿的一方面原因，由于鉆頭在堅硬巖層中鉆進時磨損較快，擴孔率不大，當(dāng)加焊鉆頭致鉆頭直徑過大時，很容易發(fā)生卡鉆現(xiàn)象，當(dāng)卡鉆嚴重或出現(xiàn)掉鉆埋錘現(xiàn)象時，施工人員采用反循環(huán)清渣或強拉硬拽的方式處理，可能會引發(fā)漏漿。

4 處理方案及防范措施

針對以上漏漿原因的分析，綜合大量的相關(guān)資料和現(xiàn)場實際情況采取了以下幾點措施進行有效的處理和防范。

4.1 保證規(guī)范施工

①針對局部塊石覆蓋厚的地域，保證鋼護筒入土深度超過塊石層的厚度。②配置優(yōu)質(zhì)的泥漿，加強檢測頻率，并保證泥漿循環(huán)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。通過首件工程和相關(guān)施工經(jīng)驗，將泥漿比重調(diào)配至1.2～1.4g/cm3，以對塊石縫隙形成有效保護。③通過泥漿循環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)孔內(nèi)泥漿面標(biāo)高，保證水頭滿足要求。④在加焊鉆頭時通過磨損情況來判斷滿足鉆頭直徑的孔內(nèi)標(biāo)高位置，嚴格控制加焊的厚度，于孔內(nèi)回填相應(yīng)量的片石，低沖程施工，避免造成卡鉆。

4.2 填加堵漏材料

①在開鉆前向護筒內(nèi)投入水泥經(jīng)沖擊鉆低沖程沖砸擠密后靜置24h后再進行鉆孔施工，對護筒底口起到固化作用。②鉆孔過程中漏漿可根據(jù)具體漏漿嚴重程度及鉆孔深度的具體情況采取不同的堵漏及預(yù)防措施：當(dāng)鉆進量較小時，可以回填片石黃土，反復(fù)沖砸重新擠密，也可以澆筑高強度早凝混凝土的方法，待混凝土強度達到30MPa后繼續(xù)鉆進；若孔內(nèi)標(biāo)高與護筒底標(biāo)高相差較大時，則先通過測量河床標(biāo)高的變化找到漏砂位置，然后在低平潮時從護筒外側(cè)拋填袋裝黃土或澆筑水下混凝土堵漏。③針對KTY動力頭鉆機出現(xiàn)輕微漏漿，可在孔內(nèi)投入木屑、海帶絲、棉絮等擴散填充物，利用磨巖鉆頭的旋轉(zhuǎn)和泥漿的包裹使得填充物對護筒底口進行填充。

4.3 二次跟進鋼護筒

此方法處理常規(guī)的底口滲漏較為經(jīng)濟簡單并且效果良好。具體方法為接長鋼護筒利用震動錘插打鋼護筒，至無下沉為止，此時護筒外壁與地層貼合擠密。

4.4 注漿加固

護筒安放到位后利用潛孔機在護筒周邊打入一定數(shù)量的下孔，小孔深度超過塊石層約1米，利用壓漿機器進行水泥漿壓漿，先小壓力注入，待靜置一段時間后再增加壓力對其壓漿，可將護筒外側(cè)的塊石縫隙很好的堵住。

4.5 套內(nèi)護筒

若護筒底部存在較大塊石，在護筒外側(cè)澆筑混凝土后仍有滲漏現(xiàn)象，此時護筒固結(jié)無法二次跟進施工，可在護筒內(nèi)下放直徑略小的鋼護筒，底標(biāo)高控制在塊石層底標(biāo)高以下，效果較為顯著。

5 結(jié)論

針對深水、潮差大、存在大直徑塊石覆蓋的地質(zhì)水文條件，提出了幾種鋼護筒漏漿的處理措施，起到良好的實際效果。