摘 要：通過唐山市古冶區(qū)城區(qū)外環(huán)路北線工區(qū)K37+800上跨采石場專用線立交橋的施工實踐，使用沖擊樁成孔的施工技術(shù)解決了地下裂隙和溶洞巖石層等復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工難題。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；超長鋼護筒；鋼筋混凝土配重；下沉；沖擊成孔

1 工程概況

唐山市古冶城區(qū)外環(huán)路工程北線K37+800上跨采石場專用線立交橋，該橋布置為3×30m+3×25m預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁結(jié)構(gòu)，下部采用雙柱式框架橋墩和肋式橋臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋面路幅寬度為24.5m，鐵路軌頂?shù)较淞旱装宓母叨取?.0m，橋墩距離鐵路中心線≥6.0m。該橋梁樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁：剩余6#橋臺的4根橋臺樁基（直徑1.2m）礎(chǔ)無法正常成孔，原因是該橋臺樁基處于采空塌陷區(qū)的復(fù)雜地質(zhì)條件下，地下巖石層出現(xiàn)裂隙或溶洞。

2 確定技術(shù)方案

該座橋整體位于采空塌陷區(qū)、地質(zhì)情況復(fù)雜，地下巖石層因不明原因而存在多處裂隙或溶洞，在5#、6#橋臺樁基礎(chǔ)沖擊成孔的過程中，發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)泥漿部分或全部滲漏。為此，經(jīng)過研究決定采取高壓旋噴樁的圍護加固技術(shù)措施， 5#、6#橋臺部分樁基礎(chǔ)獲得成功。但是，6#橋臺樁基礎(chǔ)仍剩余4根樁基礎(chǔ)無法成孔、且存在嚴重塌孔現(xiàn)象。

3 施工技術(shù)準備

3.1 鋼護筒加工制作

制作內(nèi)徑為130cm，壁厚為10mm鋼護筒（鋼護筒制作直徑比設(shè)計大100mm，以滿足樁基之平面位置、樁徑及樁基之傾斜度符合要求），長度為1.2m/節(jié)。

3.2 計算鋼護筒長度

（1）根據(jù)地勘資料、施工圖紙，該樁人工挖孔、鑿巖至地面以下 27.8m，則該樁護筒總長度應(yīng)做成28m。

（2）根據(jù)地勘資料、施工圖紙，該樁人工挖孔、鑿巖至地面以下30.7 m，則該樁護筒總長度應(yīng)做成31m。

（3）根據(jù)地勘資料、施工圖紙，該樁人工挖孔、鑿巖至地面以下27.8m，則該樁護筒總長度應(yīng)做成28m。

（4）根據(jù)地勘資料、施工圖紙，該樁人工挖孔、鑿巖至地面以下30.7 m，則該樁護筒總長度應(yīng)做成31m。

4 設(shè)計制作鋼筋混凝土塊配重

計算鋼護筒下沉過程的阻力

鋼護筒自重計算

按照最深的樁孔計算：通過上面數(shù)據(jù)可以看出，選擇最大長度的31m作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計算下沉該深度時護筒的摩擦阻力，作為設(shè)計配重數(shù)量的最大值。

計算鋼護筒下沉到31m時，護筒自重為：

G =2×3.14×0.65×31×0.01×7.8=9.87t

計算下沉到最大深度的摩擦阻力

在鋼護筒下沉到31m時（取τ0=19.5），護筒的摩擦阻力為：

F=τ0A=19.5×2×3.14×0.65×0.01×31=24.68t

則抵抗摩擦阻力的差值為：

G-F=9.87-24.68=-14.81t

式中：A——包圍在護筒外側(cè)與土接觸的面積

τ0——土對護筒壁的摩阻力，取砂礫石摩阻力為19.5。

由此可以看出：鋼護筒下沉時的摩擦阻力差值為14.81t，則需要的配重至少為14.81t。

計算預(yù)制混凝土塊的數(shù)量

計劃預(yù)制1600×1000×500鋼筋混凝土預(yù)制塊，作為鋼護筒在下沉過程中施加重壓的重力源。

每塊預(yù)制鋼筋混凝土塊的重量為：1.6×1.0×0.5×2.5=2.0t

則至少需要預(yù)制混凝土塊的數(shù)量為：14.81÷2=8塊

在施工過程中，根據(jù)鋼護筒下沉的深度和護筒璧同挖孔土壁摩擦力的大小，用汽車吊將混凝土預(yù)制塊逐塊施加在護筒上口，將鋼護筒逐節(jié)壓入成形的挖孔之中。考慮理論計算的誤差，計劃制作10塊的混凝土配重塊方能保證下沉。為保證混凝土預(yù)制塊在吊裝過程中穩(wěn)定，在預(yù)制塊中布設(shè)兩層Φ12@100鋼筋網(wǎng)片，同時在預(yù)制塊4角部位分別布設(shè)一個Φ14吊環(huán)，以方便吊裝。

5 施工工藝

5.1 施工方法

施工工藝流程程序：①場地平整→②樁位放線定位→③吊機就位→④鋼護筒埋設(shè)→⑤施加混凝土配重→⑥人工挖孔、吊機配合外運土方→⑦沉入鋼護筒至預(yù)定深度→⑧增加并對接焊接鋼護筒一節(jié)→重復(fù)⑤～⑧施工過程至巖石層→⑨人工先鑿巖石、再下沉鋼護筒至可靠巖石層為止→⑩孔內(nèi)注水→檢查不滲水后改用沖擊鉆孔機械鉆孔至設(shè)計深度

5.2 施工機械

16t汽車吊、10t自卸車、CZ-30型沖擊樁機。

5.3 人工挖孔和鋼護筒的沉入

已經(jīng)成孔深度范圍的施工方法

施工要點：先下沉鋼護筒、后人工挖孔

在整平的作業(yè)區(qū)域內(nèi)，重新進行測量放線，準確確定樁基的平面位置，并進行標識。

開挖并埋設(shè)第一節(jié)鋼護筒，入地1m左右。焊接第二節(jié)鋼護筒，安裝配重——混凝土預(yù)制塊施壓，使鋼護筒下沉至上端露出地面30～50cm為止。由專業(yè)人工挖孔、清理土石方。

焊接第三節(jié)鋼護筒，緩緩壓入地下。

待第三節(jié)鋼護筒剩余外露地面30～50cm左右時，作業(yè)人員清除鋼護筒內(nèi)的土體至第一節(jié)鋼護筒底部。

安裝下一節(jié)鋼護筒。

逐節(jié)重復(fù)循環(huán)作業(yè)，直至鋼護筒地到達巖層、無法繼續(xù)下壓為止。鋼護筒下沉過程中，隨時檢查鋼護筒的傾斜度，確保護筒下沉質(zhì)量。

裂隙或溶洞巖石層范圍的施工

施工要點：先人工挖孔、后下沉鋼護筒

注意事項：劃定作業(yè)警戒區(qū)域，設(shè)置警戒線，禁止無關(guān)人員進入作業(yè)區(qū)域。設(shè)置安圍欄不低于1.2m；并設(shè)置防墜落措施的密目安全網(wǎng)。對于已成孔的設(shè)置蓋孔板和標志。

5.4 沖擊鉆成孔

施工要點：先檢測樁孔是否滲漏、后沖擊成孔向鉆孔內(nèi)部注滿水，觀察水位是否降低，以之判斷下部巖層是否仍存在裂隙或溶洞。沖擊鉆孔開始前，為保證鉆孔的垂直度，在孔底巖石面鋪筑200～300mm的塊石找平。沖擊鉆孔過程中，控制鉆頭沖程在1～1.5m左右。沖擊過程中，每1～2m要檢查一次成孔的垂直度情況。成孔后，從孔內(nèi)取出的泥漿測試值的（孔底、孔中、孔口）平均值與注入的凈化泥漿相近，且實測孔底沉渣厚度不能大于設(shè)計和規(guī)范要求。

5.5 澆筑水下混凝土

水下混凝土灌注采用內(nèi)徑為350mm的導(dǎo)管。此時樁孔內(nèi)泥漿密度應(yīng)控制在1.15～1.25t/m3之間。首批灌注混凝土埋置深度≥1.0m。導(dǎo)管下口距鉆孔孔底間距0.4m；在灌注過程中保持孔內(nèi)水頭高度。埋管的深度2～6m，以防導(dǎo)管提離混凝土面發(fā)生斷樁現(xiàn)象。水下混凝土灌注應(yīng)高出設(shè)計樁頂0.5m～1.0m。

6 結(jié)語

在處于地下裂隙或溶洞巖石層的復(fù)雜地質(zhì)條件下，成功地解決了沖擊樁基礎(chǔ)在成孔的過程中、泥漿部分或全部滲漏的技術(shù)難題，本文提供了切實可行的借鑒經(jīng)驗和方法。

作者簡介：方征（1965-），男，大專，高級工程師，總工程師。