水中流塑狀覆蓋層堅硬斜巖面樁基礎成孔施工技術

何作文 劉勇 李超 伍旭陽 陳小柏 中交二公局第二工程有限公司

1.工程概況

1.1 主墩樁基概況

玉環市漩門灣大橋及接線工程主墩承臺下設38根φ2.5m鉆孔灌注樁，均為嵌巖結構，樁身嵌入中風化巖層的深度不得小于3倍樁徑。根據地質條件，樁基長度分為24.5m和35.5m兩種，其中35.5m樁基8根，24.5m樁基30根。

1.2 水文條件

漩門灣大橋位于漩門大壩內側，隨著漩門灣圍墾二期的完成，橋址區水域已經成為封閉的蓄淡區，與外側樂清灣海水沒有水流交換，水面平穩，水位變化小，水質逐漸淡化，在長期侵水的情況下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐燭性，在干濕交替的情況下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐燭性。

1.3 工程地質條件

主墩位置水下基巖起伏變化較大，水域上部分布海積流塑狀淤泥、淤泥質土，厚度3.0～18.9m；局部可塑狀海積相粉質黏土；下部為坡殘積相含碎石粉質黏土，厚度1.5～7.4m。底部基巖為白堊系下統西山頭組凝灰巖，局部侵入巖花崗斑巖巖脈，基巖埋深位于水底3～22.5m，基巖面起伏較大。根據原地勘報告，巖層飽和抗壓強度約50～80MPa，經過補勘確認，部分樁位巖層飽和抗壓強度均在100MPa以上，最大飽和抗壓強度為160MPa，巖石完整性好、強度極高。

2.施工難點

主墩橋位處河床表面分布流塑狀淤泥，淤泥下方即為風化巖層，鋼護筒無法采用常規的振樁錘打設的方式施工；基巖面起伏較大，主墩墩位處橫、縱橋向均有陡坡，樁基開孔困難、護筒底部容易漏漿；主墩瀕臨現有大壩，大壩回填過程中部分塊石滾落到橋位處，加劇了樁基開孔的困難和護筒底部漏漿現象。

3.樁基成孔工藝

3.1 鉆孔平臺搭設

3.1.1 鉆孔平臺設計

主墩全部位于水中，樁基施工前需搭設鉆孔平臺變水上施工為“陸上”施工。鉆孔平臺采用“梁柱式”結構，鋼管樁采用φ1000mm×10mm 的鋼管，鋼管樁縱、橫向間設置20a 的剪刀撐和φ273 mm×6 mm 平聯鋼管連成整體，鋼管樁上部設置2HN500×200mm樁頂主梁，采用牛腿和鋼管樁焊接固定，主梁頂設置“321”型貝雷承重梁，貝雷梁頂為工25a分配梁和δ=10mm厚橋面板。鉆孔平臺每邊比承臺寬約3m，以便于布置鉆機等設備。

3.1.2 鉆孔平臺施工

鉆孔平臺施工采用“釣魚法”懸臂拼裝。下部結構鋼管樁吊裝設備采用80t履帶吊，配合DJZ90型振樁錘進行沉樁。樁基振沉到位后，檢查鋼管樁入土深度、平面位置和傾斜度等。經檢查合格后，安裝樁間平聯、斜撐和樁頂分配梁。

根據80t履帶吊吊裝能力，鉆孔平臺貝雷主梁在后場拼裝，一組（兩排）貝雷整體起吊安裝。貝雷梁吊裝到位后，依次安裝型鋼分配梁、橋面板，最后安裝欄桿等附屬結構。

3.2 鋼護筒施工

3.2.1 護筒設計

主墩樁基直徑為2.5m，護筒直徑比樁基大30cm，即采用2.8m直徑鋼護筒。護筒壁厚隨深度相應調整，護筒底部采用厚鋼板，護筒頂部采用薄鋼板。護筒采用環氧重金屬防腐涂料進行防腐處理。

3.2.2 斜巖面處理

主墩河床表層為流塑狀淤泥，無法作為鋼護筒的持力層；基巖頂橫、縱橋向均有較陡的斜巖面，需將護筒范圍內的斜巖進行處理，方可保證鋼護筒埋置的穩定性、防止護筒底部漏漿。

先用吊車將鋼護筒放進鉆孔平臺頂預留孔內，利用護筒自重穿越淤泥層，使護筒底落在斜巖面上，然后向護筒內回填大粒徑石塊將斜巖面填平，用沖擊鉆在護筒內反復沖擊，直至斜巖面處理完成。沖擊鉆可選用10～15t重的鉆頭，鉆頭直徑比護筒內徑略小，防止擴孔系數過大。沖擊過程中，回填塊石被擊碎后，由于斜巖面的存在護筒底口可能存在漏漿現象，這時采用撈渣桶進行護筒內鉆渣清理，盡量減少護筒內擾動，減少泥漿外漏。

3.2.3 護筒跟進

鋼護筒無法采用常規的振樁錘打設的方式施工，根據實際情況，采用沖擊鉆沖孔、護筒跟進的方式進行施工。

（1）護筒初步振沉。首先用平板車將分節制作好的鋼護筒運輸至鉆孔平臺上，然后用履帶吊將護筒逐節接長，利用護筒自重穿越河床淤泥層，直至護筒不再下沉為止。

（2）沖擊鉆沖孔、護筒跟進。護筒停止下沉后，首先復核護筒的平面位置及傾斜度，滿足要求后沖擊鉆就位，在護筒內進行沖孔，直至孔底進入風化巖層深度≥1m，沖孔過程中護筒同時跟進下沉。

鋼護筒采用沖擊鉆沖孔后再跟進的工藝施工，護筒無法靠自重跟進到沖擊孔內，考慮采用振樁錘振動跟進下沉的工藝租金高經濟效益差，利用廢舊短節HN500×200mm型鋼拼接在一起形成一個邊長大于3m的承重矩形板，每次跟進護筒時利用矩形板蓋住護筒，然后用鉆機自身的錘頭砸在矩形板上使護筒跟進。該方法不僅能快速高效的使護筒跟進，也能防止護筒變形。

（3）鋼護筒聯接。采用型鋼在護筒頂部進行聯接，使所有護筒連成整體。

（4）護筒導向。護筒跟進過程中為了保證護筒垂直度，增加三道導向措施，分別位于鉆孔平臺頂面、平臺鋼管樁上平聯管及鋼管樁下平聯管位置。平臺頂面導向利用短節HN500×200mm型鋼做限位，型鋼底部焊接在鉆孔平臺頂面；鋼管樁上、下導向為工25a型鋼組拼成的井字架。

（5）護筒底堵漏。護筒跟進時，先用沖擊鉆沖孔再將護筒錘擊跟進，沖擊孔與鋼護筒之間貼合度不可能太高，護筒底可能出現漏漿現象。為防止護筒底部漏漿污染外部水系或防止河床底淤泥進入護筒內部影響清孔質量，施工時安排潛水人員進入護筒內，將護筒底部縫隙進行封堵。

3.3 鉆孔工藝

3.3.1 設備選型及泥漿制備

本項目選用沖擊鉆作為成孔設備。泥漿的制備：將膨潤土、水、純堿等按比例制成基漿。新制泥漿每1m3配比為水：膨潤土：NaOH＝1000：120：1(kg)，配比應根據各個樁位處實際地質情況進行反復適配。

3.3.2 沖擊成孔

（1）沖擊鉆機就位。在現有鉆孔位置處移動鉆機使其就位，移動過程中必須保持鉆機平穩，不發生傾斜、位移，待護筒內泥漿儲備達到要求后，將鉆機中心對準鉆孔中心，誤差滿足要求后準備進行鉆進。

（2）鉆進施工。下放鉆頭至孔底，開啟卷揚機以2m左右沖程反復對巖面進行沖擊，在沖擊過程中，根據鉆進情況，緩慢均勻下放鋼絲繩。沖擊鉆機連續作業，直至沖擊效率低下時，更換成旋挖鉆機進行撈渣，撈渣完成后，開走旋挖鉆機，重新對中沖擊鉆機，繼續沖擊。反復操作以上工序，直至滿足設計要求后，停止鉆進，準備進行清孔。

3.3.3 清孔

樁基清孔采用兩次清孔工藝，均采用氣舉反循環法進行。

（1）首次清孔。鉆孔至樁基設計底標高時，移走鉆孔設備，進行首次清孔。在孔口安裝夾板，下放清孔用導管，同步把氣管接好并綁扎固定在導管外側，導管頂口與泥砂分離裝置對接。啟動空壓機送氣，利用反循環法進行清孔，送氣時從小到大，氣壓應稍大于導管底部水頭壓力。

（2）二次清孔。鋼筋籠和導管下放完成后，砼灌注前對孔底進行第二次清孔。二次清孔工藝與首次清孔相同。

3.3.4 成孔質量檢測

鉆孔達到設計深度后，核實地質情況，通過撈取孔底的鉆渣，與地質柱狀圖對照，并對樁底巖石力學指標進行檢測，如與勘測設計資料不符，及時通知監理工程師及現場設計代表進行確認處理；如滿足設計要求，立即對孔深、孔徑、孔型進行檢查。孔深采用測量繩檢查，孔徑和孔型采用超聲波檢孔儀進行檢查。

3.4 鋼筋籠安裝及水下混凝土灌注

鋼筋籠在加工場滾焊機上綁扎完成后，運輸至施工現場采用吊車吊裝下放至檢測合格的樁孔內，分節制作的鋼筋籠之間采用直螺紋套筒連接。水下混凝土采用剛性導管法進行灌注，應注意導管的水密性、首次澆筑方量、澆筑過程中導管埋深等。

4.結束語

玉環市漩門灣大橋及接線工程主墩樁基地質情況復雜，基巖面起伏較大，橫、縱橋向均有較大的陡坡，且部分樁位處散落大粒徑石塊，樁基施工時通過采用斜巖面處理、鋼護筒跟進、護筒底堵漏等措施保證樁基施工質量，可為類似工程提供借鑒。