深水復(fù)雜地質(zhì)鉆孔灌注樁高效成孔施工技術(shù)

薛 連

（中鐵八局集團(tuán)昆明鐵路建設(shè)有限公司，云南 昆明 650200）

0 引言

在跨河橋梁樁基礎(chǔ)施工中，水下鉆孔灌注樁是最常見的成樁形式之一，由于水下施工不可見、地質(zhì)情況復(fù)雜多變，成樁時易出現(xiàn)塌孔、傾斜、卡鉆等現(xiàn)象，成孔施工往往進(jìn)度緩慢。

1 工程概況

安徽省界首市裕民橋重建工程主橋主墩位于沙潁河內(nèi)，墩位處現(xiàn)狀水深約 9m。基礎(chǔ)設(shè)計為：Φ1.5m 鉆孔樁，每個墩20根，樁長45m，采用“高平臺低護(hù)筒”方案進(jìn)行鉆孔樁施工。施工平臺距水面高差較大，鋼護(hù)筒定位及垂直度控制困難，泥漿儲存量大，傳統(tǒng)泥漿箱儲存占用施工平臺影響施工，同時，深水鉆孔過程中常遇未探明不良地質(zhì)，依靠回旋鉆頭無法穿透，強(qiáng)行施工往往會導(dǎo)致鉆頭損壞，維修成本高，危險性較大。

2 高效成孔技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及特點(diǎn)

針對深水復(fù)雜地質(zhì)常遇未探明較大直徑孤石、鋼護(hù)筒定位及垂直度控制困難、泥漿循環(huán)儲存量大且易漏漿等施工難題，結(jié)合工程實際對施工工藝工法進(jìn)行研究并優(yōu)化改進(jìn)。經(jīng)多次研討論證，采用自制導(dǎo)向框架對樁基鋼護(hù)筒進(jìn)行定位及固定，控制鋼護(hù)筒打設(shè)垂直度；利用已有鋼護(hù)筒串聯(lián)形成整體作為泥漿循環(huán)儲存裝置，不占用施工平臺；自制筒狀清障鉆頭，當(dāng)水下樁基礎(chǔ)成孔過程中遇勘察探明或未探明較大直接孤石等不利地質(zhì)條件時采用。

3 高效成孔施工技術(shù)

3.1 施工平臺搭設(shè)

樁基施工前搭設(shè)施工平臺，平臺立柱采用Φ630×10mm鋼管樁，垂直河道設(shè)置3排，順河道設(shè)置8排，柱間設(shè)置[16a槽鋼系桿，樁頂采用雙拼I40工字鋼做分配梁，后安裝雙排單層貝雷梁，上部分布梁為I20a工字鋼，平臺面板為8mm花紋鋼板，并在樁位處開孔。

3.2 導(dǎo)向架制作

樁基護(hù)筒采用低護(hù)筒，為保證鋼護(hù)筒打設(shè)垂直度，在鋼護(hù)筒施工前制作鋼護(hù)筒導(dǎo)向架，鋼護(hù)筒導(dǎo)向架采用[16#槽鋼制作，當(dāng)護(hù)筒直徑較大時，為增加導(dǎo)向架剛度可采用雙拼槽鋼制作，導(dǎo)向架制作長度為6.5m，導(dǎo)向架上部500mm向一側(cè)彎曲一定角度，保證鋼護(hù)筒下放順利。導(dǎo)向架斷面為正方形，邊長較鋼護(hù)筒直徑大100mm左右，同時在鋼護(hù)筒下放完成后在護(hù)筒四周設(shè)置墊塊，防止打設(shè)時鋼護(hù)筒左右晃動。

3.3 導(dǎo)向架安裝與鋼護(hù)筒施工

鋼護(hù)筒為14m長Φ1800×10mm鋼管，采用DZ120雙夾具振動錘施工。施工前對貝雷片位置進(jìn)行調(diào)整，保證鋼護(hù)筒導(dǎo)向框架定位準(zhǔn)確。導(dǎo)向架分兩步安裝，先采用履帶吊對導(dǎo)向框進(jìn)行初步定位，定位后精確放樣出護(hù)筒中心位置，用十字交叉線進(jìn)行標(biāo)示，人工對導(dǎo)向框位置進(jìn)行精確定位并用限位槽鋼固定在貝雷片上，導(dǎo)向框固定長度為1.5m，分別固定在貝雷片的上下面。

導(dǎo)向框固定完畢后，振動錘吊裝鋼護(hù)筒沿導(dǎo)向框下放。鋼護(hù)筒先期依靠自重下沉，穩(wěn)定后測量護(hù)筒垂直度，滿足要求后振動錘振動下沉，觀察護(hù)筒下沉情況，確保下沉過程中未發(fā)生偏斜，若出現(xiàn)偏移及時停錘加固。

3.4 串聯(lián)管制作與安裝

串聯(lián)管采用直徑60cm雙壁波紋管，在加工場加工成型，安裝時由兩端鋼制接頭和中間柔性接頭連接。串聯(lián)管與外包鋼制接頭搭接長度不小于15cm，防止出現(xiàn)漏漿。施工前在鋼護(hù)筒上放樣出串聯(lián)管安裝位置，在鋼護(hù)筒頂面以下50cm處開直徑530cm孔洞并確保孔洞底面標(biāo)高一致。串聯(lián)管兩端纏繞不少于3層防滲土工布，纏繞長度應(yīng)保證其在鋼護(hù)筒內(nèi)、外兩側(cè)外露不小于10cm。將串聯(lián)管安裝在已開口的鋼護(hù)筒上，同時在其下部焊接[12#槽鋼作為承托件。串聯(lián)管兩頭安裝完畢后采用泡沫填縫劑對串聯(lián)管內(nèi)外進(jìn)行封堵，泡沫劑未凝固前禁止移動。串聯(lián)管安裝完成后在串聯(lián)管外設(shè)置2-3道箍筋有效固定在[12#槽鋼上，防止串聯(lián)管移動。

圖1 導(dǎo)向架模型

圖2 導(dǎo)向架的安裝

圖3 樁基串聯(lián)管局部連接示意圖

圖4 串聯(lián)管安裝

3.5 筒狀障礙物鉆頭設(shè)計及制備

圖5 筒鉆示意圖

圖6 筒鉆立面圖

筒狀障礙物鉆頭包括鉆進(jìn)齒牙、筒身內(nèi)網(wǎng)狀鋼絲繩、筒身、筒頂蓋板、筒頸和鉆桿連接法蘭盤等部位，筒身內(nèi)安裝2-3層網(wǎng)狀鋼絲繩用于提升樁孔內(nèi)障礙物，筒身下方安裝齒牙有效鉆透障礙物四周土體，使障礙物在硬質(zhì)土層的反力作用下通過鋼絲網(wǎng)進(jìn)入筒身內(nèi)，快速有效清除障礙物。

現(xiàn)場筒鉆制備方式：

1）鋼板切割，選用t=30mm鋼板，筒身和和蓋板工廠加工成型，筒身高度1.5m，兩塊蓋板直徑相差20cm。

2）齒牙采用優(yōu)質(zhì)合金鋼加工，在筒身加工時一次成型，齒牙外露長度5cm。

3）筒頸采用t=50mm鋼板加工，筒頸長度為30cm，筒頸直徑根據(jù)鉆桿尺寸進(jìn)行加工。

4）法蘭盤筒頸采用t=50mm鋼板加工，加工法蘭盤應(yīng)與鉆桿法蘭盤直徑和尺寸相匹配，法蘭盤螺栓孔位置與鉆桿螺栓孔位置相匹配。筒身整體焊接完畢后在筒頸上和法蘭盤，下和蓋板連接部位采用高度7cm綴板連接、加固。

5）筒身內(nèi)部采用直徑5cm鋼絲繩加工成2-3層鋼絲網(wǎng)，鋼絲單根長度為筒身內(nèi)徑的2/3，鋼絲繩一端與筒身采用焊接固定，鋼絲繩沿筒身四周布置，鋼絲繩間距不宜過大，兩根鋼絲繩夾角為10°，上層鋼絲繩與下層鋼絲繩要交錯布置，不應(yīng)在同一斷面上。

3.6 樁基施工

樁基采用正循環(huán)鉆孔施工，反循環(huán)清孔。施工中選定最外側(cè)一根鋼護(hù)筒放置泥漿泵，緊靠泥漿船。施工過程中外溢泥漿通過串聯(lián)管循環(huán)，泥漿泵啟動將循環(huán)的泥漿排至泥漿船中沉淀后返回到樁基中。施工中定期對串聯(lián)管進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)漏漿污染環(huán)境。成孔后嚴(yán)格檢查樁基沉渣厚度、樁長、直徑、垂直度等質(zhì)量控制指標(biāo)，確保成樁質(zhì)量。

4 施工效果與評價

1）采用導(dǎo)向框架對樁基鋼護(hù)筒進(jìn)行定位、固定，有效控制鋼護(hù)筒垂直度，樁機(jī)鉆進(jìn)過程中未出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。同時減小鋼護(hù)筒長度，可一次焊接成型，無須在施工中接長，提高了施工效率，節(jié)約了鋼材。

2）采用已有鋼護(hù)筒作為泥漿儲存導(dǎo)流裝置，現(xiàn)場不需為每根樁基配置泥漿泵和泥漿箱，不占用施工平臺空間位置，施工中未出現(xiàn)泥漿泄漏情況，降低環(huán)境污染風(fēng)險，拆裝方便，可重復(fù)利用。

3）采用筒形清障鉆頭，有效解決了回旋鉆無法穿透較大孤石等不利地質(zhì)條件的施工難題，清障高效、快速，提前工期1個月。

5 結(jié)束語

本技術(shù)成功應(yīng)用于安徽省界首市裕民橋重建工程，充分保障了主橋樁基的安全施工和順利推進(jìn)，節(jié)約工期，節(jié)省材料、設(shè)備和人員投入，科學(xué)環(huán)保，取得良好施工效果。該技術(shù)的成功實踐，對現(xiàn)場實際施工具有一定的指導(dǎo)意義，可為類似工程項目提供借鑒。