論淺覆蓋大傾角堅硬巖面雙護筒“套娃法”沖擊鉆成孔施工技術

裴利虎

摘 要 隨著國民經濟的發展和社會進步，我國基礎設施建設不斷擴大，其中針對偏遠山區的公路建設已成為精準扶貧、促進發展的國家重點基礎工程建設。本文以實際工程為例進行分析，論述“套娃法”沖擊成孔施工技術的具體應用，對于推進橋梁質量的意義。

關鍵詞 大傾角;堅硬巖面;套娃法;沖擊成孔

1工程概況

G345線峰迭至代古寺公路工程設計施工總承包項目地處高山峽谷區，大橋沿白龍江流域來回布線，河道狹窄彎曲、水流湍急、河床巖層多為淺覆蓋大傾角堅硬巖面，樁基鋼護筒受水流沖擊無法定位且易在傾斜巖面滑移而導致入巖困難，采用傳統樁基施工工藝已無法滿足施工需求。項目根據河流水位情況，對水中樁基施工進行科學合理的設計、采取正確可靠的施工工藝，對橋梁下部結構施工以及建成后的營運安全有非常重要的意義。

2工藝原理

淺覆蓋層大傾角堅硬巖面雙護筒“套娃法”沖擊鉆成孔施工技術，就是依靠外側臨時鋼護筒為導向強制進尺，在水中樁基施工鋼平臺上安裝多層桁架定位導向架進一步加強穩定、導向作用，為永久鋼護筒安裝提供一片靜水區域，避免水流沖擊，然后采用人工控制鉆機以高頻低幅沖擊鉆進方式直接進行鉆孔作業，沖擊鉆穿透表面巖石層1m后，澆筑水下混凝土并施打永久性鋼護筒，確保永久鋼護筒能精準、垂直地入巖達到設計深度，最大化減小水流沖擊和大傾角堅硬巖面導致的鋼護筒偏位、入巖困難、穩定性較差、易卷刃、易漏漿等問題，且在鉆進過程中無須造漿，利用相鄰鋼護筒作為泥漿池、沉淀池進行泥漿循環，從而使樁基在滿足安全、環保條件下實施沖擊鉆進并保證樁基質量與進度滿足施工需求[1]。

3施工操作要點

（1）施工準備與場地規劃。開工前熟悉場地工程地質資料、必要的水文地質資和相關工程施工圖等。根據測量資料，對相關橋梁位置進行復測，本著因地制宜、永臨結合、方便施工和有利管理來統一規劃臨時設施。

（2）搭建水上鋼棧橋與平臺。鋼棧橋采用常規棧橋結構，橋面寬6m，標準跨徑為9m，設計荷載80噸，鋼便橋設計為321型貝雷鋼橋，設計車速15km/h。鋼便橋軸線與橋梁軸線平行，距離8m，標準跨徑9.0m，每隔3個標準跨設置板凳樁，跨度5.0m。鋼便橋底面設計高度高出洪水位1m。鋼平臺的設置根據水中樁基位置搭設。

（3）安裝多層桁架定位導向架。定位導向架采用桁架結構，根據空樁長度分為多層，上層定位架由I16a工字鋼焊接在鉆孔平臺上的主梁上，下層定位導向架采用I16a工字鋼組成“井”字形型鋼固定在平臺周邊的鋼管樁的上下平聯上，其位置根據樁基中心及樁徑確定。導向架安裝長度根據空樁高度而定，導向架每節長度2m，可隨時加長安裝固定。導向架采用吊車吊裝移位，并錨固在已完成鉆孔平臺的預留鋼護筒頂口位置。

（4）鋼護筒結構設計與加工。永久性鋼護筒的設計壁厚為20mm，外表面采用熱鍍鋅處理，鍍鋅厚度>85μm。根據相關經驗和規范，鋼管樁的徑厚比不宜大于70，而本鋼護筒的徑厚比達到190，屬于大直徑薄壁結構，為確保鋼護筒錘擊沉樁時不發生屈皺破壞，采取以下措施：鋼護筒采用材質Q345b的螺旋管，壁厚為20mm，鋼護筒每節長1.5m，為方便現場運輸及吊裝，按照每4節組成一個單元（長6m）在加工廠內卷制焊接，焊接接長采用內外雙面焊接。鋼護筒焊接采用內外側雙面焊，并在外圍焊接至少4塊加強塊進行補強處理，其焊縫應牢固密實，不允許漏水。

（5）安裝大直徑導向鋼護筒、高頻低幅沖擊鉆進。在鋼護筒導向裝置安裝完成后，根據樁徑及空樁高度加工臨時大直徑鋼護筒，并采用50t吊車及DZ160雙夾振動錘施打。在臨時護筒安裝過程中應根據水流速率及水位情況合理計算偏位提前量。開孔前在孔內填筑50cm高黏土，用低沖程鉆進，泥漿比重1.4左右，鉆進0.5～1.0m，再回填黏土，繼續以低沖程沖砸，如發現有失水現象，采取補水投黏土措施。對河床處傾斜巖面采用人工控制鉆機進行短距高頻次沖擊鉆進方式進行沖擊施工后，將河床處高強斜巖沖擊破碎處理，掏渣清孔后采用導管法澆筑水下片石混凝土，片石應在混凝土澆筑過程中同時填入，該工序能夠有效封閉因鋼護筒底口卷邊，避免因水流速過大出現無法造漿鉆孔的現象。

（6）施打永久性鋼護筒。永久鋼護筒是樁基施工過程中導向及孔口護壁，在橋梁運營期間也能有效防止樁基遭受水流沖刷和漂石撞擊。只需在安裝過程中及時測量中心偏位與垂直度，并在安裝完成后將內外鋼護筒之間的河水、淤泥等雜物用泥漿泵清除干凈，并回填黏土，分層填至離護筒頂0.8m位置處。應保證永久鋼護筒埋置深度比臨時鋼護筒超深0.5m以上，以避免內外護筒間回填土層坍塌造成塌孔。

（7）樁基鉆進及泥漿循環。鉆孔作業要分班連續進行，經常對鉆孔泥漿及鉆機對位進行檢測，在地層變化處撈取樣渣保存，隨時根據不同地質情況調整泥漿指標和鉆進速度。泥漿循環使用相鄰樁基永久鋼護筒作為泥漿池，并在相鄰鋼護筒另一側焊制可移動式沉渣箱，在泥漿口設置濾砂器進行清渣工作，定期將沉淀池內沉渣運至指定棄渣地點進行廢棄處理，滿足環保要求。

（8）樁基成孔、安裝鋼筋籠及灌注水下混凝土。針對部分高墩橋梁鋼平臺較高、空樁較長、吊筋穩定性較差導致的樁基鋼筋籠偏位問題，在鋼護筒周圍設置定位及復樁裝置，在鋼筋籠安裝過程中使用鋼護筒周圍定位裝置復核中心偏位，及時調整，保證就位準確。混凝土采用導管法灌注，首批混凝土應能滿足導管埋置深度1.0m以上的要求，水下混凝土的灌注工作連續進行，不得中途停頓。在灌注過程中保持孔內水頭高度，導管的埋置深度應控制在2～6m，隨時測探孔內混凝土面的位置，及時調整導管埋深。

4結束語

該施工技術有效封閉因鋼護筒底口卷邊，避免因水流速過大出現無法造漿鉆孔的現象，加快施工進度，降低施工難度，解決了河道狹窄、水流湍急、河床巖層淺覆蓋等難題，為今后國內公路橋梁水中樁基施工積累了寶貴的經驗，具有廣泛的推廣價值和應用前景。

參考文獻

[1] 盧云輝.沿海大傾角基巖鉆孔灌注樁施工方法[J].西部探礦工程，2000（6）：12.