楊斌澤

（廣東省水利水電第三工程局，廣東 東莞 523710）

廣州生物島至大學(xué)城隧道鋼管樁施工

楊斌澤

（廣東省水利水電第三工程局，廣東 東莞 523710）

簡(jiǎn)要介紹廣州市生物島～大學(xué)城隧道土建工程B標(biāo)段端頭圍護(hù)結(jié)構(gòu)中鋼管樁的施工，并對(duì)鋼管樁的打設(shè)施工工藝及圍堰拆除時(shí)鋼管的切割及拔除回收進(jìn)行探討。

鋼管樁；造孔；鋼管制作；水下切割；震動(dòng)打拔樁錘

（一）引言

生物島～大學(xué)城隧道土建工程 B標(biāo)段工程位于廣州生物島與大學(xué)城，本鋼管樁工程位于南岸段暗埋段與沉管段交接處，是南岸暗埋段深基坑開挖的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的圍堰部分。根據(jù)設(shè)計(jì)圖，圍堰采用三道樁墻結(jié)構(gòu)組成，從江往岸上依次是：Φ800素砼連續(xù)墻、Φ850旋噴樁和Φ1050鋼管樁+Φ1150鉆孔混凝土灌注樁的組合樁形，以下簡(jiǎn)稱鋼管樁。其中鋼管樁樁共22條，樁頂高程為7.0m，樁底高程為-18.25m，樁內(nèi)混凝土頂高程為-11.421m，每條樁鋼管長(zhǎng)度為21m，重13.186t。其詳細(xì)布置見附圖。

鋼管樁主要分為上下兩部分，下部為永久部分，此部分澆筑樁內(nèi)混凝土；上部分為臨時(shí)圍擋部分，該部分為中空，圍堰拆除時(shí)進(jìn)行切割回收降低工程成本。本文就鋼管樁的制作、打設(shè)、水下切割及拔除施工作簡(jiǎn)要的介紹。

圖1 鋼管接口樁平面布置圖

（二）鋼管樁施工

1.施工工序

根據(jù)鋼管樁的組合形式，其打設(shè)施工流程為：平整場(chǎng)地→測(cè)量放樁位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→清孔→吊放鋼管樁→二次清孔→澆筑水下混凝土→成樁→清理管內(nèi)泥漿。

2.造孔

（1）準(zhǔn)備階段

1）建立臨時(shí)施工控制網(wǎng)：為保證樁位定點(diǎn)的準(zhǔn)確性，本工程采用外圍控制網(wǎng)及場(chǎng)內(nèi)定點(diǎn)控制網(wǎng)的方法進(jìn)行施工測(cè)量、定點(diǎn)。

2）護(hù)筒埋設(shè)，其中心線與測(cè)定樁中心重合，其偏差不大于 20mm，護(hù)筒設(shè)置高度高于原地面 20cm，埋設(shè)深度不小于1.0m，周圍用粘性土回填并壓實(shí)，以防止鉆進(jìn)過(guò)程中護(hù)筒下沉。

3）樁機(jī)定位：樁機(jī)對(duì)樁位采用十字交叉法，即在已設(shè)置的護(hù)筒上拉十字線，令其十字交叉點(diǎn)與標(biāo)樁重合，然后移機(jī)就位，將樁機(jī)沖錘的作用中心與十字交叉點(diǎn)重合。

4）樁機(jī)安裝定位后，要精心調(diào)平，保持機(jī)座水平，再將鉆機(jī)前后固定，確保施工中不發(fā)生偏移。

5）用沖擊鉆鉆孔，并待相鄰孔位上已灌注好的混凝土凝固并已達(dá)到一定強(qiáng)度后，才開鉆。

6）根據(jù)地質(zhì)情況，主要在全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化混合巖中施工，采用XY-1型沖孔樁機(jī)，沖錘采用十字型沖擊鉆頭，鉆頭直徑選用1000mm。

7）在整個(gè)施工過(guò)程中鉆、沖孔采用自流式正循環(huán)系統(tǒng)。自流式正循環(huán)系統(tǒng)：在施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)配設(shè)沉淀池和循環(huán)池（即泥漿池），循環(huán)池體積不少于3m3。

（2）鉆孔階段

采用正循環(huán)法施工，每臺(tái)鉆機(jī)均有一個(gè)泥漿池，用泵將泥漿從泥漿池打入孔底，又從孔井口順泥漿槽流回沉淀池中，從沉淀池再流回泥漿池。鉆進(jìn)過(guò)程中全部采用原土造漿，泥漿不斷地在沉淀池、泥漿池與井孔中循環(huán)，并需向井孔中打入清水。隨鉆進(jìn)深度增加，泥漿越來(lái)越稠，流動(dòng)性越來(lái)越差，會(huì)嚴(yán)重影響鉆進(jìn)速度及成孔質(zhì)量。此時(shí)須及時(shí)抽走泥漿池中的稠泥漿，以降低稠度。該工程中注入干凈泥漿的比重控制在1.1～1.15t/m3左右，排出泥漿的比重控制在1.2～1.4t/m3之間。泥漿過(guò)稀，鉆進(jìn)速度雖可加快，但對(duì)護(hù)壁不利，可能造成塌孔；泥漿過(guò)稠，會(huì)使鉆進(jìn)速度減慢，并使泥皮過(guò)厚。

開始沖孔時(shí)應(yīng)低錘密擊或間斷沖擊，以免偏斜。如發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜，應(yīng)立即回填片石至偏孔處上部0.3～0.5M，重新鉆進(jìn)。若遇弧石時(shí)可適當(dāng)拋填硬度相似的片石，用重錘沖擊，或重低沖程交替沖擊。將大弧石擊碎擠入孔壁。

沖孔時(shí)必須準(zhǔn)確控制松繩長(zhǎng)度，避免打空錘。一般不宜用高沖程，以免擾動(dòng)孔壁，引起坍孔、擴(kuò)孔或卡鉆事故。同時(shí)，應(yīng)經(jīng)常檢查鋼絲繩的磨損情況，卡扣松緊程度、轉(zhuǎn)向裝置是否靈活，以免掉鉆。

由于該工藝對(duì)沖錘的損耗相當(dāng)大，必須經(jīng)常檢查沖擊鉆頭的磨損情況，如磨損過(guò)大，切削角不符合要求時(shí)要及時(shí)更換修理，以提高鉆進(jìn)效率和防止夾鉆、卡鉆等事故。

（3）清孔階段

清孔的目的是抽、換孔內(nèi)泥漿，清除鉆渣和沉淀層，盡量減少孔底沉淀厚度，防止樁底存留過(guò)厚沉淀土而降低樁的承載力。其次，清孔還為灌注水下混凝土創(chuàng)造良好條件，使探測(cè)正確，灌注順利。

終孔檢查后，應(yīng)迅速清孔，不得停閑過(guò)久，使泥漿、鉆渣沉淀增多，造成清孔工作的困難甚至坍孔。清孔后應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)灌注混凝土。

本工程使用換漿法為清孔方法，使用正循環(huán)沖擊鉆進(jìn)，終孔后，停止進(jìn)尺，并保持泥漿正常循環(huán)，以中速壓入比重為1.03～1.10的較純泥漿，把鉆孔內(nèi)懸浮鉆渣較多的泥漿換出。使清孔后泥漿的含砂率≯2%，黏度為17～20s，相對(duì)密度為 1.03～1.10，且孔底浮渣厚度不大于 300mm，即可以停止清孔。根據(jù)鉆孔直徑和深度，換漿時(shí)間約為1h左右。

當(dāng)鋼管及鋼筋籠吊裝固定后，再次復(fù)檢孔深和沉渣厚度等。若沉渣超標(biāo)，可用導(dǎo)管中附屬的風(fēng)管再次清孔，直至全部符合設(shè)計(jì)要求和工藝標(biāo)準(zhǔn)。清孔結(jié)束前，將泥漿比重調(diào)整到規(guī)定范圍，以保證水下混凝土的順利灌注，同時(shí)保證成樁質(zhì)量。

3.鋼管樁制作

由于本工程鋼管樁所用鋼管的特殊性，所以本工程的樁用鋼管委托專業(yè)廠家在工廠內(nèi)制造，并經(jīng)檢測(cè)合格后，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。再經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理及業(yè)主驗(yàn)收后進(jìn)行與鋼筋籠的焊接工作。

鋼管樁與其底部鉆孔樁主筋焊接時(shí)應(yīng)滿足以下要求：

（1）每根鉆孔樁主筋在與鋼管連接區(qū)段內(nèi)的焊接應(yīng)不少于2處，且必須在鉆孔樁主筋端部和鋼管樁端部進(jìn)行布置。

（2）每處焊縫長(zhǎng)度若采用單面焊，焊縫長(zhǎng)度應(yīng)不小于10D，若采用雙面焊，焊縫長(zhǎng)度應(yīng)不小于5D。

4.鋼管樁吊裝

本工程鋼管樁共 22條，制造完成的鋼管+鋼筋籠，每條長(zhǎng)度達(dá) 25m，重量為 13.8t，由于鋼管+鋼筋籠的長(zhǎng)度、重量都比較大，特別是下部為相對(duì)較軟的鋼筋籠，必須確保鋼筋籠在吊裝過(guò)程中不被損壞，保證吊裝作業(yè)的安全順利進(jìn)行（見圖 2）。

吊裝作業(yè)采用一臺(tái)60t履帶吊主吊，一臺(tái)25t汽車吊配合進(jìn)行。主吊掛纜在鋼管樁頭部，副吊掛纜在鋼管底部，兩臺(tái)吊機(jī)同時(shí)將鋼管+鋼筋籠水平吊起，鋼管+鋼筋籠吊離地面高度達(dá) 4.1m后，副吊停止提纜，主吊繼續(xù)提纜，當(dāng)鋼管+鋼筋籠吊至垂直后，解除副吊纜繩，由主吊將鋼管+鋼筋籠吊入樁孔內(nèi)。

圖2

5.灌注水下混凝土

本工程采用商品混凝土，現(xiàn)場(chǎng)條件可以讓砼攪拌車直接運(yùn)送砼到鉆孔樁機(jī)落料斗上進(jìn)行灌注。

（1）灌注前對(duì)樁孔質(zhì)量、回淤沉碴厚度、泥漿指標(biāo)、樁底標(biāo)高進(jìn)行一次全面檢查，防止意外事故發(fā)生。

（2）灌注水下混凝土的導(dǎo)管逐節(jié)拼接，導(dǎo)管直徑為25cm，每節(jié)長(zhǎng)度為2m～4m，以便調(diào)節(jié)高度。拼接后進(jìn)行壓水試驗(yàn)，合格后方可使用。

（3）混凝土的初存量應(yīng)保證首次填充的混凝土入孔后，使導(dǎo)管埋入混凝土的深度大于1m，在灌注過(guò)程中，導(dǎo)管埋深不大于4m。

（4）每灌注一車混凝土后，用測(cè)錘測(cè)量混凝土面的上升高度，并作好記錄。

（5）鉆孔樁灌注混凝土過(guò)程應(yīng)連續(xù)灌注一次完成。

（6）控制最后一次灌注量，鋼管接口樁混凝土灌注標(biāo)高為-12.421m，嚴(yán)禁超灌欠灌。

6.清理管內(nèi)泥漿

為了保證后續(xù)施工中鋼管樁切割拆除的順利進(jìn)行，在鋼管接口樁水下混凝土灌注結(jié)束6小時(shí)后，將清水注入鋼管底，逐步將管內(nèi)泥漿置換完，結(jié)束泥漿清理工序。

（三）水下切割

待南岸暗埋段隧道主體工程施工完畢，在端封與圍堰間回填中粗砂。待圍堰擋水素混凝土連續(xù)墻拆除后同樣回填中粗砂平衡鋼管樁兩側(cè)受力。

委托有資質(zhì)的專業(yè)水下作業(yè)公司進(jìn)行水下切割，采用應(yīng)用最廣泛的鋼管焊條水下電弧—氧切割。

為了確保潛水作業(yè)人員安全，先對(duì)鋼管內(nèi)進(jìn)行水下攝像探視。加強(qiáng)通訊設(shè)備，設(shè)雙重升降設(shè)備，加強(qiáng)工作吊桶，并控制工作時(shí)間。

由測(cè)量人員配合重新確認(rèn)切割位置，保證沉管段的施工。

（四）鋼管樁拔除

水下切割完成后，采用一臺(tái)60t履帶吊配合DZ60型液壓振動(dòng)打拔樁錘進(jìn)行拔樁，考慮臨江作業(yè)的安全性，履帶吊在兩側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)作業(yè)。并經(jīng)過(guò)拔樁試驗(yàn)確定拔樁的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。振動(dòng)錘振動(dòng)1～2分鐘后，開始提升，漸進(jìn)地增加拔力，直至鋼管向上移動(dòng)后，穩(wěn)定拔力提升，在樁身摩擦力變化時(shí)，相應(yīng)地調(diào)整拔力，力求平衡勻速地起吊。

（五）結(jié)語(yǔ)

作為深基坑的圍堰，鋼管樁+混凝土灌注樁的組合形成配合預(yù)應(yīng)力錨索形成了穩(wěn)固的受力體系，達(dá)到了設(shè)計(jì)功能。同時(shí)通過(guò)水下切割進(jìn)行拔除回收，降低了工程成本。工程中鋼管樁的制作、打設(shè)、水下切割及拔除施工均能夠按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求實(shí)施，對(duì)同類鋼管樁的施工具有參考意義。

[1]YBJ 233-1991,鋼管樁施工技術(shù)規(guī)程[S].

U455.4

A

1008-1151(2011)04-0085-02

2011-01-26

楊斌澤，男，廣東高州人，供職于廣東省水利水電第三工程局，研究方向?yàn)楣こ碳夹g(shù)。