張與

摘要：結(jié)合黃欖項(xiàng)目部西樵水道特大橋主墩鉆孔樁φ2.5m，樁長(zhǎng)49-54m的特點(diǎn)，詳細(xì)闡述大直徑水下鉆孔灌注樁的施工技術(shù)，為類似施工提供參考。

關(guān)鍵詞：大直徑水下樁 施工技術(shù)

1 工程概況

黃欖快速干線（西段）工程橋梁標(biāo)（第一標(biāo)段）起訖里程K0+900～K2+900，全長(zhǎng)2000m。其中主橋長(zhǎng)300m，東西岸兩段引橋全長(zhǎng)1487.02m，路基長(zhǎng)212.98m。大直徑水下樁集中在主橋，主橋主墩樁號(hào)Z26#、Y26#、Z27#、Y27#均位于西樵水道中，各墩基礎(chǔ)由6根φ2.5m的群樁組成，樁深53m。

根據(jù)工程地質(zhì)勘查資料表明，擬建工程場(chǎng)地地下水主要為上層滯水、孔隙承壓水及基巖裂隙水。主墩處各巖土層分層如下：①淤泥：深灰色，土黃色，飽和，流塑，偶夾薄層粉砂。②粉質(zhì)粘土：灰色，淡黃色，濕，可塑，局部軟塑，偶夾粉砂及蠔殼。③粉砂：灰白色，飽和，松散，分選性較好，偶夾細(xì)砂。④砂礫：土黃間灰色，飽和，中密，級(jí)配較差，夾中砂。

場(chǎng)地地表水主要為流經(jīng)場(chǎng)地的高沙河水運(yùn)河道、大涌、橫河等內(nèi)涌，水深一般為2-3m，高沙河（西樵水道）等水運(yùn)河道水深一般為8-12m，最高水位時(shí)26#墩位處水深約3.0m，27#墩位處約6.0m。擬建場(chǎng)地地面下20m深度范圍內(nèi)存在有飽和粉砂、中砂及粗砂，當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)計(jì)烈度為7度時(shí)，有發(fā)生液化的可能。主墩樁基為嵌巖樁，必須保證樁端進(jìn)入微風(fēng)化巖層一定深度。具體要求為：主橋主墩入微風(fēng)化巖層不小于3倍樁徑，26#、27#墩樁基入微風(fēng)化巖層不小于7.5m。

2 施工工藝

2.1 施工平臺(tái)設(shè)計(jì) 由于場(chǎng)地為深水區(qū)，采用鋼管樁施工平臺(tái)，各鋼管樁在順?biāo)飨蜻m當(dāng)位置開口，割平鋼管樁頭；并在鋼管內(nèi)灌注砂至距管口1m位置處，然后澆注C15砼，以保證鋼管樁在水中的穩(wěn)定性，平臺(tái)施工開始時(shí)即設(shè)置航標(biāo)，懸掛夜間紅燈示警等通航導(dǎo)向標(biāo)志，并打設(shè)鋼管樁防撞墩保證施工平臺(tái)的穩(wěn)固，設(shè)置救生圈保證人身安全，保持場(chǎng)地干凈整潔，不污染環(huán)境及河道。

2.2 鉆樁成孔 主橋主墩位于江中，結(jié)合地質(zhì)情況，采用沖擊鉆鉆孔，使用鋼絲繩沖擊式鉆機(jī)，沖擊鉆鉆孔優(yōu)點(diǎn)在于適用土質(zhì)廣泛，遇到大卵石、飄石也能克服鉆穿，沖錘下沖時(shí)能把部分鉆渣擠入孔壁能加強(qiáng)孔壁穩(wěn)定性，不容易塌孔。

2.2.1 鋼護(hù)筒制作及埋設(shè)。鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)內(nèi)徑為270cm，鋼護(hù)筒采用厚度為14mm的A3鋼板卷制而成。卷制成形后的護(hù)筒應(yīng)圓且接縫嚴(yán)密。為加強(qiáng)護(hù)筒的整體強(qiáng)度，在焊接接頭焊縫處加設(shè)厚10mm寬20cm的鋼帶，護(hù)筒底處加設(shè)厚14mm寬30cm的鋼帶作為刃角。鋼護(hù)筒每節(jié)加工長(zhǎng)度為5-10m（或按實(shí)際長(zhǎng)度分節(jié)加工）。焊接采用坡口雙面焊，所有焊接必須連續(xù)。鋼護(hù)筒在加工廠進(jìn)行分節(jié)制作，經(jīng)檢查合格后由駁船運(yùn)至主墩鉆孔平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)焊接接長(zhǎng)。

鋼護(hù)筒下沉步驟：

在平臺(tái)樁位處焊設(shè)護(hù)筒下沉定位架→安裝第一節(jié)鋼護(hù)筒于導(dǎo)向架內(nèi)并與導(dǎo)向架下口臨時(shí)焊接，使護(hù)筒固定→吊起第二節(jié)鋼護(hù)筒對(duì)準(zhǔn)第一節(jié)鋼護(hù)筒，校正后將兩節(jié)鋼護(hù)筒連接處焊牢并加強(qiáng)→割除第一節(jié)護(hù)筒與導(dǎo)向架焊接處用汽車吊下放第一二節(jié)護(hù)筒→吊裝60kW振動(dòng)錘振動(dòng)下沉，再接長(zhǎng)下節(jié)鋼護(hù)筒，如此反復(fù)直到下沉至護(hù)筒所需的深度。

鋼護(hù)筒埋設(shè)首先在每個(gè)平臺(tái)上，精確放出護(hù)筒位置，利用鉆孔平臺(tái)上縱橫工字鋼安設(shè)護(hù)筒沉放導(dǎo)向架，導(dǎo)向架比護(hù)筒直徑大5cm，由25T汽車吊吊起鋼護(hù)筒通過(guò)導(dǎo)向架緩慢下放直到其刃角自然下沉到河床面為止。在校正護(hù)筒垂直度（小于0.5%）和護(hù)筒平面位置偏差后，采用60kW的振動(dòng)錘振動(dòng)下沉，并按需要焊接接長(zhǎng)護(hù)筒，在現(xiàn)場(chǎng)焊接鋼護(hù)筒時(shí)要采取有效措施保證鋼護(hù)筒的軸線順直度，護(hù)筒連接處要求筒內(nèi)無(wú)突出物，應(yīng)耐拉、壓，不漏水。振動(dòng)錘振動(dòng)下沉直至護(hù)筒底部達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。若鋼護(hù)筒不能沉放到所需深度，在護(hù)筒內(nèi)部利用φ300mm空氣吸泥機(jī)，按先中部后四周再中部的順序吸砂，必要時(shí)在護(hù)筒外壁輔以高壓射水下沉。

2.2.2 鉆孔。鋼護(hù)筒下沉到位并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，用φ30cm的鋼管串聯(lián)6個(gè)鋼護(hù)筒作為泥漿循環(huán)池。廢舊泥漿用泥漿泵抽至岸邊指定位置，再由泥漿車運(yùn)至棄渣場(chǎng)。做到不污染農(nóng)田和河道。

樁基施工一律采用優(yōu)質(zhì)粘土配制的泥漿護(hù)壁，以確保施工安全和質(zhì)量。施工中隨時(shí)優(yōu)化泥漿的比重，達(dá)到最優(yōu)的護(hù)壁和懸浮鉆渣效果。

鉆機(jī)就位后，進(jìn)行樁位校核，確保樁位準(zhǔn)確。造漿完畢后慢速開鉆，待整個(gè)鉆頭進(jìn)入土層后進(jìn)行正常鉆進(jìn)。在護(hù)筒刃角部位必須慢速鉆進(jìn)，待通過(guò)后再正常鉆進(jìn)。整個(gè)成孔過(guò)程應(yīng)專人負(fù)責(zé)填寫沖進(jìn)記錄并觀察孔內(nèi)泥漿面和孔外水位情況，發(fā)現(xiàn)異常立即采取有效措施，進(jìn)行處理。鉆孔中泥漿指標(biāo)應(yīng)嚴(yán)格控制，好的泥漿不但利于保證孔壁的穩(wěn)定，而且有利于懸浮鉆渣加快施工進(jìn)度。在成孔后應(yīng)往孔底注入優(yōu)質(zhì)泥漿置換出含渣量過(guò)大的泥漿，保證孔底干凈。

2.3 清孔、吊放鋼筋籠及安裝導(dǎo)管

2.3.1 清孔?？咨钸_(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，對(duì)孔徑、傾斜度、孔深進(jìn)行全面檢查，符合要求后并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢工程師和監(jiān)理驗(yàn)收確認(rèn)終孔后，停止進(jìn)尺，用泥漿泵壓入相對(duì)密度為1.03-1.10的較純泥漿，把孔內(nèi)懸浮鉆渣的泥漿換出，換漿時(shí)間約4-6小時(shí)，注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔。

2.3.2 吊放鋼筋籠。經(jīng)測(cè)試合格的鋼筋堆放在現(xiàn)場(chǎng)指定位置，在使用前應(yīng)將鋼筋表面的油漆及鐵銹清理干凈。樁基鋼筋均在鋼筋制作場(chǎng)制作綁扎成型，除底節(jié)鋼筋籠的長(zhǎng)度根據(jù)樁長(zhǎng)適當(dāng)調(diào)整外，其余各節(jié)12m左右，成孔后用25t吊車吊放入孔，主筋接頭采用搭接焊。

鋼筋籠的鋼筋下料、成型加工嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙和鋼筋操作規(guī)程進(jìn)行，分節(jié)制作。鋼筋籠每隔2m設(shè)置加強(qiáng)箍筋一道，并均勻設(shè)置定位鋼筋。鋼筋骨架外側(cè)設(shè)置控制保護(hù)層厚度的墊塊，間距豎向?yàn)?m，橫向圓周不得少于5處。鋼筋籠主筋的搭接采用焊接，焊接質(zhì)量要求：?jiǎn)蚊婧傅拈L(zhǎng)度≥10d，雙面焊的長(zhǎng)度≥5d，接頭間距相互錯(cuò)開距離大于1.3倍搭接長(zhǎng)度，且大于50cm。同一截面接頭數(shù)量不大于50%。endprint

25T吊機(jī)吊放鋼筋籠入孔前，先下檢孔器進(jìn)行檢查，檢孔器長(zhǎng)為樁徑的4-6倍，直徑以鋼筋籠直徑加10cm為準(zhǔn)。經(jīng)檢孔器檢驗(yàn)合格后，方能下放鋼筋籠。鋼筋籠入孔時(shí)應(yīng)緩慢、平穩(wěn)，防止鋼筋傾斜和碰撞孔壁導(dǎo)致塌孔，當(dāng)發(fā)現(xiàn)入孔有困難時(shí)，應(yīng)查找原因進(jìn)行處理。

2.3.3 導(dǎo)管安裝。采用內(nèi)徑為30cm的鋼性導(dǎo)管，壁厚5mm，每節(jié)長(zhǎng)2.5m，配1-2節(jié)長(zhǎng)1-1.5m短管，由管端粗絲扣、法蘭螺栓聯(lián)結(jié)，接頭處用橡膠圈密封防水?；炷凉嘧⒓芾勉@機(jī)本身懸臂，用于支撐懸吊導(dǎo)管，吊掛鋼筋籠，上部放置容量為4m3混凝土漏斗。

導(dǎo)管吊放完畢，進(jìn)行二次清孔，在導(dǎo)管頂口接異型接頭，往導(dǎo)管內(nèi)加灌泥漿，灌注混凝土前不能停止換漿工作，以使沉淀在孔底的沉渣飄流。在導(dǎo)管上端連接的混凝土漏斗，其容量必須滿足儲(chǔ)存首批混凝土數(shù)量的要求。灌注首批混凝土?xí)r導(dǎo)管下口至孔底的距離為30-50cm。

2.4 灌注水下混凝土及提升導(dǎo)管 樁基混凝土為水下C30混凝土?；炷僚浜媳刃杞?jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后使用。采用攪拌站攪拌混凝土，由混凝土運(yùn)輸車送至現(xiàn)場(chǎng)，檢查其均勻性和坍落度等，在運(yùn)輸和灌注過(guò)程中應(yīng)無(wú)顯著離析、泌水現(xiàn)象，如不符合要求應(yīng)進(jìn)行第二次拌合。

首批混凝土灌注時(shí)導(dǎo)管口采用混凝土隔水栓堵口，隔水栓預(yù)先用8號(hào)鐵絲懸吊在混凝土漏斗下口，當(dāng)混凝土裝滿漏斗后，剪斷鐵絲，混凝土即下入到孔底，排開泥漿，進(jìn)入孔內(nèi)。利用導(dǎo)管內(nèi)混凝土的超壓力使混凝土的灌注面逐漸上升，上升速度不低于2m/h。

混凝土采用攪拌站進(jìn)行拌和，施工中為避免混凝土運(yùn)輸產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象，至少采用四臺(tái)混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸混凝土，施工中嚴(yán)格控制混凝土配合比及和易性，一個(gè)孔樁做5組混凝土試件，并根據(jù)混凝土灌注情況，隨時(shí)進(jìn)行混凝土坍落度檢查。

施工中盡量減少拆除導(dǎo)管時(shí)間，保證全孔混凝土在首批混凝土初凝前灌完。由于廣州地區(qū)氣溫較高，混凝土摻合高效緩凝減水劑，以保證混凝土的初凝時(shí)間。

2.5 成樁檢測(cè) 當(dāng)樁基混凝土灌注28天后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的頻率和檢測(cè)方法進(jìn)行成樁檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)，將樁頂?shù)耐练介_挖，露出樁頭，風(fēng)槍鑿除樁頭頂面的浮漿，露出新鮮樁基混凝土，通知現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理、質(zhì)量檢測(cè)部門進(jìn)行樁基檢測(cè)。

3 質(zhì)量控制措施

3.1 鉆孔質(zhì)量控制措施 ①鉆機(jī)鉆孔過(guò)程中為防止孔壁坍塌，應(yīng)配足夠深度的護(hù)筒，保持護(hù)筒水位高出外水位1.2m，不能清水開孔，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿比重應(yīng)保持在1.3以上。②鉆孔時(shí)分班連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，不斷向孔內(nèi)注漿，防止坍孔，終孔時(shí)應(yīng)對(duì)孔位、孔深、孔徑、垂直度、孔底土層進(jìn)行檢查。③在沖孔過(guò)程中經(jīng)常注意土層及巖層的變化，及時(shí)抽取渣樣，判斷土層，記入沖孔記錄表中，并與地質(zhì)資料進(jìn)行核對(duì)。④鉆機(jī)在遇到粉土和砂土等較軟土質(zhì)時(shí)，應(yīng)采用較低速平穩(wěn)鉆進(jìn)，以減少鉆機(jī)對(duì)孔壁的擾動(dòng)。

3.2 清孔及吊放鋼筋籠質(zhì)量控制措施 ①清孔時(shí)，應(yīng)將附著于孔壁的泥漿清洗干凈，并將孔底的鉆渣、泥漿等沉淀物清洗干凈。②清孔后的孔底沉淀物厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，檢查合格經(jīng)監(jiān)理工程師同意后再進(jìn)行下道工序。③因灌注樁為大直徑水下灌注樁且樁長(zhǎng)較長(zhǎng)，在清孔中為保證質(zhì)量，還應(yīng)采取空氣壓縮機(jī)配合泥漿泵進(jìn)行清孔作業(yè)。④檢查鋼筋骨架焊接質(zhì)量，骨架應(yīng)一次吊裝就位。⑤為防止鋼筋骨架在灌注過(guò)程中上浮，用4根φ48mm鋼管套于骨架主筋上，再利用架于護(hù)筒上的橫梁將鋼管壓住，鋼筋骨架受混凝土頂托不會(huì)上浮。

3.3 混凝土灌注質(zhì)量控制措施 ①混凝土拌和生產(chǎn)及運(yùn)輸速度應(yīng)滿足樁孔在規(guī)定時(shí)間內(nèi)灌注完畢，灌注時(shí)間不得長(zhǎng)于初盤混凝土的初凝時(shí)間。②易坍地層及地質(zhì)軟硬交界處應(yīng)適當(dāng)放慢灌注速度；③嚴(yán)格控制集料級(jí)配和施工配合比，確?；炷梁鸵仔裕灰筇涠?80-220mm。④采用導(dǎo)管法灌注混凝土?xí)r應(yīng)注意首批混凝土灌注時(shí)，埋管深度不得小于1m；隨著灌注連續(xù)進(jìn)行，隨灌隨拔導(dǎo)管，中途停息時(shí)間不超過(guò)15分鐘，在整個(gè)灌注過(guò)程中，導(dǎo)管在混凝土中埋深控制在2-6m。⑤混凝土灌注快達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)，保持導(dǎo)管上端比護(hù)筒頂高4-5m，以保證樁頂混凝土的密實(shí)度，同時(shí)計(jì)算好末盤混凝土數(shù)量。⑥孔內(nèi)混凝土面位置的探測(cè)要準(zhǔn)確，采用錐形探測(cè)錘探測(cè)。錘重不小于4kg。⑦為了保證樁頂混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度，實(shí)際灌注的樁頂標(biāo)高比設(shè)計(jì)樁頂高出0.5-1m，留待破除樁頭時(shí)鑿除。

3.4 樁基混凝土質(zhì)量控制 根據(jù)規(guī)范規(guī)定或監(jiān)理工程師批準(zhǔn)過(guò)的樁基礎(chǔ)檢測(cè)方案，進(jìn)行超聲波檢測(cè)，對(duì)于不采用超聲波法檢測(cè)的樁則采用小應(yīng)變檢測(cè)；根據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，在施工過(guò)程中，當(dāng)監(jiān)理工程師認(rèn)為混凝土質(zhì)量或施工中有不正?，F(xiàn)象而懷疑樁的質(zhì)量時(shí)，或無(wú)破損檢測(cè)確定樁身質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，將按照監(jiān)理工程師的決定對(duì)孔樁做抽芯檢查，抽芯時(shí)的抽芯長(zhǎng)度由質(zhì)量檢測(cè)單位進(jìn)行確定；按規(guī)定做好每根孔樁的試件，配合監(jiān)理工程師做好試驗(yàn)過(guò)程的旁站。

4 結(jié)論

近幾年，大直徑鉆孔灌注樁的運(yùn)用越來(lái)越普遍，這是因?yàn)樗哂袉螛冻休d力高，抗震性能良好，無(wú)振動(dòng)，鉆孔時(shí)對(duì)土壤沒有擠密作用等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)黃欖西樵水道特大橋大直徑水下灌注樁工藝的實(shí)踐，可為同類型橋梁施工提供參考。

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