基于流沙地層鉆孔埋設超長護筒施工組織分析

雷波

(中國建筑土木建設有限公司，北京100070)

0 引言

伴隨著我國經濟的快速發展及人民生活水平的不斷提高，越來越多的跨河大橋需要建設。由于我國河流分布較廣，而流沙地層常分布于河流河床地帶，在工程建設中不可避免地會遇到在流沙地層鉆孔埋設超長護筒以確保樁基質量的情況。因此對其進行施工組織分析是非常有必要的。

1 施工實例

金簡仁快速路（金堂大道至機場南線）項目高洞河大橋的樁基施工。 高洞河河面寬26m，水深約2.5～3m。經實際挖探發現，該區域地基土層中，含有約6m 深的流沙地層。

橋面寬48m，共有7 跨，全長218m。樁基共52 根，樁徑1.8m，樁長約15～20m。對受流沙地層影響嚴重的樁基樁長20m，采用C30 水下混凝土澆筑。其中④號墩、⑤號墩受地基流沙層影響嚴重樁數有12 根：高洞河中的樁有10 根，分別是4-1#、4-2#、4-4#、4-5#、4-6#、5-0#、5-1#、5-2#、5-4#、5-5#。在綜合考慮樁基施工質量、施工成本及施工進度后，對受流沙地層影響嚴重的樁基擬采用分期筑島土石圍堰結合木樁防護措施交替施工，同時采用永久式長鋼護筒圍護施工，如圖1所示。

圖1 大橋立面圖

2 施工準備

在施工作業前首先組織現場施工人員全面熟悉施工圖紙、技術規范、補充技術要求和有關文件，掌握施工要點，做好各方面的交底工作。其次是提前配置好施工所需要的各種機械設備、材料及勞動力，對施工中的一切測量工作，認真記錄，并嚴格執行手工復核。最后是合理安排施工組織布置、施工用水、用電及現場的平面布置，確保工程順利進行。

3 施工方案組織分析

3.1 超長護筒施工工藝及要求

3.1.1 施工作業前先進行作業面筑島及土袋圍堰施工；筑島填料采用黏性土和石料，從上游側往下游側填筑，采用運輸車傾倒，碾壓密實，筑島圍堰頂部鋪設30cm 厚碎石并碾壓平整，筑島深度比最高汛期水位高出50cm，以滿足樁基設備及混凝土罐車等重載車輛的通行要求。筑島外側邊坡坡率取1∶1，采用防水土工布及土袋圍堰防護，如圖2所示。

圖2 河內筑島平面圖

3.1.2 鋼護筒的定位采用全站儀完成，使用振動錘對鋼護筒進行錘擊埋設，采用9m 長鋼護筒，壁厚1.5cm 打入樁基內對樁基洞口及流沙層進行防護，護筒中心線與樁中心線重合，平面位置偏差控制在3cm 以內，豎直度不大于1%。埋設后護筒高出島頂面0.5m[1]。

3.1.3 為隨時檢查鉆頭中心位置，在護筒不宜移動、碰到的地方埋設4 根護樁，確認位置后進行護筒安裝。在施工過程中應安排專人負責鉆頭中心位置的檢測，確保不發生偏移。

3.1.4 大橋④號、⑤號墩臺樁長20m，樁基采用分期筑島圍堰法交替施工，先進行④號墩臺樁基施工。根據筑島設計圖放出筑島圍堰平面位置，筑島平面邊界距樁基距離不小于4m。

3.1.5 橋梁基礎設計均為嵌巖鉆孔樁基礎，再結合地質勘探設計圖紙資料。為了滿足工期和進度要求，擬采用旋挖鉆機結合沖擊鉆機進行樁基鉆孔。為保證灌注樁質量，樁基均要求沿鋼筋籠內側等間距預埋4 根Ф57×3mm 檢測鋼管供超聲波檢測使用。在埋設聲測管時要求保持鋼管豎直接觸孔底，頂、底段需要綁扎緊密，使澆筑混凝土時不堵孔，不漏漿。水下灌注混凝土必須具備良好的和易性，配合比應通過實驗確定；坍落度易為180～220mm；水泥用量不應少于360kg/m3。樁基澆筑完成后，為防止拔出鋼護筒后流沙地層對樁基混凝土造成影響，將鋼護筒作永久防護使用，留在地基不予拔出，確保樁基質量，共有12 根樁基需要埋設永久長鋼護筒[2]

3.1.6 地系梁施工，首先沿著系梁周邊打5 排木樁，采用梅花形布置，作為系梁開挖的基坑防護，配合土袋圍堰起防水作用，木樁前后間隔下沉。結合實際，木樁中心間距50cm，長度不小于4.5m，直徑不小于20cm。

采用人工結合小型挖機進行溝槽開挖，開挖時注意不要沖撞木樁，由測量人員放出系梁基礎軸線，開挖過程中隨時測量基底標高及平面位置，避免超挖。在系梁基礎開挖后，底部鋪設90cm 厚碎石墊層，墊層壓實平整后，結合抽水泵排出滲水，同時盡快實施系梁澆筑，以防基底暴露時間過長，積水過多，對施工作業條件產生影響。基礎底部尺寸為1.8m×8m。

3.2 其他工序

采用旋挖鉆機結合沖擊鉆機進行樁基鉆孔，鉆孔過程中按施工方案確定的參數進行施工，設專職記錄員記錄成孔過程的各種參數，如鉆進深度、地質特征、機械設備損壞、障礙物等情況，記錄必須認真、及時、準確、清晰。施工過程中鉆頭磨損超標時要及時更換，以確保鉆孔孔徑。在鉆進到設計深度時，應立即清孔，常采用磨盤式撈渣鉆頭撈渣法，可一次或多次進行撈渣，且間隔一定時間進行一次清孔。在清孔后，孔底沉渣不得大于30cm，并將孔口處雜物清理干凈，方可進行下步工序。

鉆進達到要求孔深停鉆后，注意保持孔內泥漿的漿面高程，確保孔壁的穩定。對孔位、孔深、孔徑及垂直度等情況進行檢測，合格后進行第一次清孔，嚴禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔。同時注意塌孔、擴孔現象的出現，如果出現此類病害，應及時處理并找出原因。

鉆孔進行的同時進行鋼筋籠的制作，由于鋼筋籠較長，鋼筋籠分兩節吊裝，使上下兩節骨架位于同一豎直線上，進行焊接。焊接時在樁基孔口搭設木板平臺，人工在鋼筋籠外進行焊接。鋼筋籠安裝完成后立即下導管進行二次清孔，二次清孔完成后立即灌注水下混凝土，二次清孔至灌注混凝土不超過1 小時，保持工序之間緊密銜接，縮短單樁施工時間，避免等待時間過長導致塌孔現象。樁基采用C30 水下混凝土灌注[3]。

3.3 施工質量控制

該區域流沙地層影響范圍較大，6m 深。鉆孔深度20m，護筒長度約9m，屬于超長護筒。因此對超長護筒埋設、鉆孔、清孔、鋼筋籠制作、下放及水下混凝土灌注等施工都要求極高。

3.3.1 護筒埋設

樁長20m，采用永久長鋼護筒防護使用，鋼護筒長度9m，壁厚1.5cm，埋設后護筒高出島頂面0.5m。鋼護筒不予拔出，避免了流沙地層對鉆孔的影響，在一定程度上避免了塌孔、擴孔現象。同時也防止了在灌注樁澆筑完成后，流沙地層對混凝土樁基造成影響，確保了樁基質量。本工程共有12 根樁基需要埋設永久長鋼護筒。

3.3.2 鉆孔

采用旋挖鉆機結合沖擊鉆機進行樁基鉆孔，在鉆孔過程中嚴格控制鉆孔深度達到設計要求。安排專人隨時檢查鉆頭中心位置，確保鉆孔豎直；特別是流沙地段，必須確保其鉆孔質量。同時保證孔徑、孔深滿足設計要求。

3.3.3 清孔

鉆孔達到設計深度時，立即清孔，采用磨盤式撈渣鉆頭撈渣法，間隔一定時間進行一次清孔，在清孔后，對孔底的沉渣要求不得大于30cm，同時將孔口處雜物清理干凈。

3.3.4 鋼筋籠制作與下放

為保持工序間緊密銜接，制作鋼筋籠與鉆孔同時進行，由于鋼筋籠較長，鋼筋籠分兩節吊裝，使上下兩節骨架位于同一豎直線上，進行焊接。焊接時在樁基孔口搭設木板平臺，人工在鋼筋籠外進行焊接。同時嚴格控制接口處焊接質量及下放滿足要求。

3.3.5 二次清孔

鋼筋籠安裝完成后立即下導管進行二次清孔，本工程采用C30 水下混凝土灌注，二次清孔至灌注混凝土不超過1 小時。在清孔的同時安排專人對清孔各項指標進行檢查，確保其質量。

3.3.6 水下混凝土澆筑

二次清孔完成后立即灌注水下混凝土，在灌注混凝土之前，必須保證其具備良好的和易性；通過現場取樣進行實驗保證其坍落度達到設計要求。同時嚴格控制其用量，確保樁基質量。在澆筑過程中安排專人對混凝土各項參數、工序及時間等嚴格檢測。

4 結語

流沙地層鉆孔埋設超長護筒施工組織分析，有效地解決了流沙地層埋設超長護筒的工程建設難題，確保了樁基施工順利完成，促進了橋梁基礎建設的發展，使其施工過程井然有序地進行，提升工程建設的效率，確保工程建設的質量，同時積累了寶貴經驗。