四川盆地厚層砂卵石地層大直徑超深鉆孔灌注樁施工

李永

摘 要：省道S107綿竹段原石亭江1號橋跨越石亭江，原老橋始建于上世紀八十年代中期，原有老橋上部結構為18×20 m鋼筋砼簡支T梁，下部結構為雙柱式墩、樁基礎（樁基礎埋置深度約12 m～15 m），橋寬8 m，荷載等級為汽-20、掛-100。

關鍵詞：鉆孔灌注樁;大直徑;鋼筋籠;施工技術

0 引言

該橋基礎在2012年汛期再次受到水毀后，橋梁管理部門采取了在橋梁下游修筑復式斷面攔河防沖壩對該橋基礎進行沖刷防護，攔河壩于2013年6月初搶修完成，2013年7月，綿竹境內再次發生“7.9”特大洪災，致使河道下游沖蝕變遷劇烈，防沖壩下游海漫區、消力池被沖毀，攔河壩壩體基礎和護岸損毀嚴重，壩體上、下游主河槽落差達14余米，以致壩上游橋梁基礎安全再次受到嚴重威脅。經委托有資質的橋梁檢測單位對全橋開展特殊檢測，總體狀況評定為四類危橋。經多次咨詢橋梁專家，并反復論證進行經濟性比較，推薦拆除重建石亭江1號橋。2017年8月20日，受強降雨影響，石亭江河水猛漲，攔河防沖壩被全部沖毀，河道急劇下切，下切深度為8 m～12 m，部分樁基被沖蝕懸空，目前該橋已禁止通行。新建橋梁擬全部采用極深樁基，避免因河道反復沖蝕下切給橋梁整體結構安全帶來影響。

1 工程概況

省道S107石亭江1號橋重建工程，橋梁全橋長369 m，橋梁分左右幅共寬30.5 m。上部結構采用9×40 m跨預應力鋼筋砼簡支T梁，共126片。下部橋墩采用柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎，橋臺采用樁柱式橋臺。橋臺樁基直徑Ф1.5 m共12根，0#橋臺樁深52 m，9#橋臺樁深79 m。橋墩樁基直徑Ф2.2m共32根，樁深74 m～84 m，地系梁底埋設20 m永久性鋼護筒。

橋址區地貌屬于川西平原石亭江一級階地，地勢平坦，河流彎曲，心灘、漫灘發育，屬浸蝕堆積地貌。橋位區地表水主要為石亭江，豐水期水深約1.8 m。石亭江兩側河寬480 m～550 m，既有橋梁下方修建有防沖壩，寬約315 m，為主要水流途經，水深約0.5 m～1.0 m，暴雨季節流量可達2 240 m/s。

設計鉆探地質資料顯示，橋位處場地覆蓋層結構不均，承載力不高，均不宜作為橋基持力層故全部設計為摩擦樁，以滿足承載力、嵌固深度及抗沖刷要求。

在厚層砂卵石地層大直徑超深樁基施工我公司尚未有類似施工經驗。

2 擬解決的問題

（1）灌注樁施工方案的選擇與確定。地勘勘探深度僅60 m，實際樁深最深達84 m，地勘資料不能指導施工，導致成孔機械選擇困難。

（2）深樁沖孔施工的傾斜度、沉渣厚度、鋼繩損耗控制，掉錘、卡鉆風險控制等。

（3）樁基永久性鋼護筒制作、安裝。

（4）鋼筋籠吊裝、安裝。

（5）深孔導管法灌注砼。

3 采取的手段、創新點

3.1 灌注樁施工方案的選擇與確定

該橋為原址拆除重建橋梁，橋位處為厚層砂卵石層，主要由圓礫、砂土組成，圓礫粒徑0.5 cm～2.0 cm，含量約占70%，局部含卵石20%，局部泥質含量較高可達30%，有一定磨圓度，大部分為強風化～中風化，風化嚴重，強度不高。該層厚大，地勘顯示深度50 m。從工期和成本考慮旋挖成孔優于沖擊鉆成孔，但因樁基直徑Ф2.2 m樁長74 m～84 m，旋挖施工存在如下缺點：（1）樁深施工時間長易塌孔，沉渣厚度不能控制。（2）84 m鋼筋籠分節段吊裝、安裝時間長，在安裝或灌注砼過程中出現塌孔將無法控制。（3）因地勘勘探深度僅60 m，實際樁深最深達84 m，地勘資料不能指導施工，無法確定60 m深度后地層情況。因此采用傳統的沖擊鉆成孔。

3.2 深樁沖孔施工的傾斜度、沉渣厚度、鋼繩損耗控制，掉錘、卡鉆風險控制等

3.2.1 沖擊鉆施工工藝流程

現場調查→測量放線及埋設樁位→開挖地面表層土埋設鋼護筒→檢查樁中心軸線→鉆機就位及鉆進→成孔檢查→清孔→安裝永久性鋼護筒→吊放鋼筋籠→安裝砼導管→灌筑砼→樁成品檢測、驗收。

3.2.2 重點工序控制

因為在川西平原上以往的樁基礎施工中，在砂卵石地層樁基設計深度一般50 m左右即可以滿足樁基承載力的要求。在沖擊鉆成孔中，當孔深超過60 m以后，隨著深度的增加，孔壁坍塌、卡鉆、甚至埋錘的風險就成倍增加。為此，項目部采取了如下措施：

（1）按照公司三重一大制度選擇有經驗的施工班組，特別是有深厚砂卵石地層施工經驗的以及有深孔鉆孔經驗的（在其他地區孔深超過80 m的）。

（2）組建樁基礎施工專業技術管理班組，挑選有深厚層砂卵石地層施工經驗的以及有深孔鉆孔經驗的（在其他地區孔深超過80 m的）技術人員擔任施工員、質檢員、安全員，全天24 h服務于樁基礎施工中。

（3）編制樁基礎專項施工方案，報企業技術負責人審核、批準，報總監理工程師批準后實施。

（4）在工程開工前，項目總工對所有施工作業人員進行技術、安全交底。保證讓每個作業人員對每個工序流程的掌握。

（5）樁基施工首件制的運用。第一個樁從開孔到鉆到設計孔深，泥漿比重、鉆孔傾斜度、孔內水頭高度、孔徑、含砂率等指標每天由技術人員檢測后，如果不符合規范要求、直接反饋到施工班組整改合格后，方能繼續鉆進施工。

（6）對鋼絲繩榫頭及斷絲的檢查：每天上午8：00和下午6：00兩次將沖擊鉆錘頭提到孔口，由項目管理人員及樁基作業隊隊長查看鋼絲繩榫頭及斷絲情況，以確認是否更換，并做好檢查記錄，防止掉錘。為防止鋼繩磨損導致掉錘，在鉆進至50 m時更換新的鋼繩。

3.3 樁基永久性鋼護筒制作、安裝

樁基永久性鋼護筒原計劃在現場卷板焊接制作，因場地、設備能力有限，制作出的鋼護筒豎直度和圓度存在缺陷，最終選擇在工廠制作，運輸到現場用吊車安裝。

在永久性護筒安裝完畢后采用1.8 m錘頭清孔，以減少沉渣厚度。

3.4 鋼筋籠吊裝、安裝

橋墩樁基樁徑為2.2 m，樁長為74 m～84.0 m;樁基鋼筋籠主筋為60根Φ32 mm螺紋鋼，箍筋為Φ14 mm螺紋鋼，每米鋼筋籠500 kg，84 m鋼筋籠達42 t。根據吊車起重性能，鋼筋籠只有采用分節制作、分節起吊安裝。節段內主鋼筋采用直螺紋套筒機械連接，節段間在孔口起吊安裝時采用幫條雙面焊連接。根據吊車的起吊能力以及現場施工場地的限制，采用25 t吊車配合75 t的吊車起吊安裝。每兩節吊裝時焊接時間4 h左右，每個樁基鋼筋籠安裝完成要1～2天。

3.5 深孔導管法灌注砼

因樁深、鋼筋籠安裝時間長，樁底沉渣厚度大，為確保沉渣厚度符合規范及設計要求，在鋼筋籠安裝完畢后采用新型濾砂器過濾大顆粒沉渣，每次循漿時間都達1～1.5天。在沉渣厚度、泥漿比重、砂率等均自檢、復檢、監理檢查后用導管法灌注水下砼。因樁深，為避免水壓破壞導管采用厚壁導管灌注水下砼。

4 結束語

從2018年5月10日澆筑第一根樁到11月25日最后一根橋墩樁基完成，沒有發生一次掉錘、卡鉆及埋錘事故，保證了樁基礎施工順利完成，樁檢結果均為I類樁。在同期開工的項目中質量最好、進度最快，得了綿竹市交通局、綿竹市政府、德陽市公路工程質量監督分站、四川省交通運輸廳質監局的贊許。

參考文獻：

[1]魏華兵，張澤毅，李瑤，等.復雜巖層水域大直徑超深鉆孔灌注樁施工技術研究[J].市政技術，2020，38（3）：261-264.

[2]楊聯鋒，彭志平，孫智杰.汾河特大橋大直徑超深旋挖鉆孔灌注樁施工技術[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2019，46（7）：89-93.

[3]吳波.氣舉反循環清孔工藝在超長鉆孔灌注樁施工中的應用[J].城市道橋與防洪，2016（12）：124-125+16.