段軍強

（中鐵二十五局集團第一工程有限公司，廣東 廣州 510000）

當(dāng)前國內(nèi)的鐵路建設(shè)覆蓋到許多區(qū)域，不同區(qū)域的地質(zhì)條件存在很大的差異，因此需要差異化選擇施工技術(shù)。尤其巖溶地質(zhì)條件下橋梁大直徑水中鉆孔灌注樁施工存在很大的難度，由于巖溶地質(zhì)的影響，鉆孔灌注樁施工的質(zhì)量控制與進度控制存在很大的難度[1]。針對施工要結(jié)合地質(zhì)條件選擇科學(xué)的施工方案，改善施工條件，以保證施工質(zhì)量、控制工期。

1 項目簡介

新建贛州至深圳鐵路（GSSG-4 標(biāo)） 柳城東江特大橋全橋長2600.755m，中心里程DK233+041.013?？卓绮贾脼椋?3-32m 簡支梁+（60+100+60） 轉(zhuǎn)體連續(xù)梁+3-24m 簡支梁+1-32m 簡支梁+2-（48+48） mT 構(gòu)+（88+160+88） m 連續(xù)剛構(gòu)+3-（48+48） mT 構(gòu)+（48+45） mT 構(gòu)+1-24m 簡支梁+9-32m 簡支梁+2-24m 簡支梁+16-32m 簡支梁+1-24m 簡支梁。其中25#、26# 墩為跨越東江（88+160+88） m 連續(xù)剛構(gòu)主墩，為水中墩，需要完成巖溶地質(zhì)條件下橋梁大直徑水中鉆孔灌注樁施工。

2 項目施工方案分析

2.1 方案內(nèi)容

本橋25#墩、26#墩為水中墩，需搭設(shè)鋼棧橋及水中鉆孔施工平臺法施工。

根據(jù)本項目勘察調(diào)查的工程地質(zhì)特點，水中樁基采用沖擊鉆成孔，沖擊鉆主要利用鉆錘不斷提錘、落錘反復(fù)沖擊孔底土層，把土層中泥砂、石塊擠向孔壁或打成碎渣，鉆渣懸浮于泥漿中，重復(fù)上述過程沖擊鉆進成孔。按照同一橋墩樁基先施工長樁再施工短樁的原則施工。

2.2 重難點工程分析

本橋全長2600.76m，包含多聯(lián)大跨徑連續(xù)梁，跨越京九鐵路、G205 國道和東江，一聯(lián)（88+160+88） m 連續(xù)剛構(gòu)跨越東江。全橋的施工進度直接影響本標(biāo)段箱梁架設(shè)，對整個標(biāo)段工期起控制作用，是本標(biāo)段的控制工程和重、難點工程之一。其中25#、26#墩位于東江水道中間，該處探明水深約7～8m，設(shè)計采用鋼板樁圍堰施工，東江的河道通航等級為內(nèi)河三級航道，通航凈空及凈寬均要求較高，施工便橋及作業(yè)平臺的搭設(shè)難度大。該橋的橋址區(qū)巖溶發(fā)育，其中25# 墩、26# 墩樁基設(shè)計長度在11.5～36m 間，設(shè)計樁徑為2.2m，施工周期長，施工難度大。橋址區(qū)下伏基巖溶溝、溶槽、溶洞發(fā)育，淺表性溶洞頂板較薄，施工中容易引發(fā)地面塌陷引發(fā)事故，深埋溶洞多為半填充型，鉆孔過程中容易出現(xiàn)斜巖、偏孔等現(xiàn)象，施工難度大。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 平臺施工

根據(jù)現(xiàn)場實際搭設(shè)鋼棧橋與水中鉆孔平臺[2]。鋼棧橋?qū)?m，棧橋鋼管樁基礎(chǔ)采用單排三根式，將三根鋼管樁插打完成連接平聯(lián)后安裝I45 雙拼工字鋼，上安裝貝雷片。在貝雷片上弦桿節(jié)點處安裝I25a 工字鋼橫梁，間距約75cm；上鋪I12a 工字鋼，間距25cm。鉆孔平臺平面尺寸為33m×36m，頂標(biāo)高為+63.88m（與鋼棧橋橋面標(biāo)高一致）。上部構(gòu)造由貝雷架、型剛構(gòu)成，其中承重結(jié)構(gòu)采用2I45a 和貝雷架，分配梁采用I25a（@37.5cm），分配梁上鋪設(shè)1cm 厚鋼板，平臺四周設(shè)置1.2m 的安全護欄，護欄設(shè)置照明用路燈和警示燈。平臺基礎(chǔ)采用規(guī)格為Φ63cm，δ10mm 的螺旋鋼管，2I45a 支撐在Φ63cm，δ10mm 的鋼管上。平臺搭設(shè)經(jīng)過嚴(yán)密認(rèn)真的驗算，確保承載力和穩(wěn)定性即安全可靠。

3.2 鋼護筒準(zhǔn)備

鋼護筒規(guī)格為內(nèi)徑Φ260cm，δ12mm，如圖1 所示。25# 墩局部沖刷線標(biāo)高49.07m，鋼護筒底刃進入局部沖刷線以下按1.2m 計算；河床標(biāo)高約55.0m，鋼護筒打入河床面以下7m。鋼護筒高出鋼平臺30cm，平臺標(biāo)高63.88。計算25# 墩鋼護筒長度16.3m。26# 墩局部沖刷線標(biāo)高49.07m，鋼護筒底刃進入局部沖刷線以下按1.2m 計算；河床標(biāo)高約55.5m，鋼護筒打入河床面以下7m。鋼護筒高出鋼平臺30cm，平臺標(biāo)高63.88。計算26# 墩鋼護筒長度16.3m。護筒間采用直徑為Φ400mm，δ6mm 鋼管做平聯(lián)（同時做泥漿循環(huán)連通管），鋼管樁間采用槽鋼[20a 做平聯(lián)、斜撐，以加強鋼護筒及鋼管樁的整體穩(wěn)定性。平聯(lián)在最低水位時焊接。鋼護筒和鋼管樁振沉擬采用50T 汽車吊配合DZ60 型振樁錘懸打，采用懸臂式導(dǎo)向架作為振沉護筒、鋼管樁的導(dǎo)向設(shè)置，導(dǎo)向架設(shè)置在鋼平臺上，采用I50工字鋼焊接，確保鋼護筒定位穩(wěn)定。

圖1 鋼護筒實圖

4 巖溶地區(qū)施工中成孔分析

4.1 成孔中易發(fā)生漏水漏漿

溶洞依據(jù)有無填充物可以分為填充溶洞、部分填充溶洞、空溶洞；依據(jù)是否存在滲漏分為漏水與不漏水溶洞。不同區(qū)域的溶洞的走向、大小、分布存在很大的差異，且難以獲得準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，施工多采用“摸著石頭過河”的施工。鉆孔中，由于發(fā)生漏漿會使孔內(nèi)水頭快速發(fā)生下降，護筒發(fā)生擠壓變形，還會導(dǎo)致塌孔、垮孔、埋鉆，嚴(yán)重時會導(dǎo)致地面發(fā)生大面積沉降，水上鉆孔平臺的安全會受到影響。因此施工前要明確溶洞是否存在漏水，還要考察漏水量的大小、速度等，以保證施工方案可靠性。

4.2 復(fù)雜地質(zhì)下的混凝土澆注

在多層溶洞施工，單樁需要穿越的溶洞層數(shù)較多。而巖面較為復(fù)雜，孔內(nèi)分布有石筍、溶溝、溶槽等，巖面呈斜面、陡異形等多種復(fù)雜形狀，孔內(nèi)有大塊孤石、半邊洞等，混凝土澆注受到很大的影響。施工前如果沒有全面掌握溶洞的大小、分布、走向，難以預(yù)估超方量。如果溶洞高度過大，由于混凝土壓力的持續(xù)作用，導(dǎo)致造壁充填物失穩(wěn)或發(fā)生坍塌導(dǎo)致斷樁現(xiàn)象發(fā)生。

4.3 孔內(nèi)發(fā)生涌砂

鉆孔需要達到覆蓋層到鋼護筒刃腳的接合部位，會導(dǎo)致大量砂土進入到護筒，鉆孔平臺的安全會受到影響及會導(dǎo)致無法鉆進成孔。施工中借助常規(guī)方法清孔、水下混凝土澆注、封堵工藝不易成功。由于巖面傾斜較大，通常條件下鋼護筒直徑較大并由于溶蝕存在溶槽、溶溝、大塊孤石的影響，許多護筒部分著巖，護筒因采用強行施打的方式會導(dǎo)致刃腳卷口、發(fā)生變形。表層巖石若存在裂隙，拋石層會導(dǎo)致回轉(zhuǎn)鉆機難以鉆進，還會導(dǎo)致成孔施工中事故多，成孔中發(fā)生塌孔、埋鉆、卡鉆等事故[3]。

4.4 清孔難度大

施工工藝如果采用沖擊鉆機沖擊成孔，特別是大直徑樁孔完成成孔后清孔難度大。清孔要保證沉渣厚度與泥漿性能符合要求。灌漿雖然符合要求，但泥漿比重降低、粘度不足，滲漏、塌孔事故會重新發(fā)生。

5 成樁的施工工藝

5.1 根樁全部要護筒跟進

在施工中針對大直徑變截面嵌巖樁，要結(jié)合結(jié)構(gòu)形式采用護筒跟進的施工方式，保證每根樁全面合格成樁[4]。施工采用護筒跟進能消除溶洞或裂隙發(fā)生漏漿引發(fā)的鉆孔事故，施工中避免發(fā)生塌孔、埋鉆、護筒發(fā)生擠壓變形等問題。施工中可在護筒上部開口，通連河水，采用清水鉆進。這種方式可以降低泥漿費用及保證鉆進效率，為后續(xù)成孔的清孔工序創(chuàng)造有利條件。

5.2 護筒埋設(shè)

鋼護筒的長度根據(jù)實際情況確定，內(nèi)徑為2.60m，壁厚為12mm，統(tǒng)一在鋼結(jié)構(gòu)加工場制作，制作節(jié)段長度為8m，在鋼平臺上下護筒時吊裝接長。單件組裝前檢查部件尺寸；在連接接觸面和沿焊縫邊緣的30～50mm 范圍內(nèi)的鐵銹、毛刺、污垢等清除干凈。在鋼護筒內(nèi)壁徑向布置一組或多組單向螺旋頂撐桿，具體位置視鋼護筒局部矢圓度而定，采用調(diào)節(jié)螺栓控制鋼護筒的橢圓度。各焊接段均應(yīng)在旋轉(zhuǎn)胎架上焊接，定位焊接前按圖紙及工藝要求檢查焊件的幾何尺寸、坡口尺寸、根部間隙、焊接部位的清理情況等，如不符合要求不得進行定位焊。護筒的中心點即樁基礎(chǔ)的中心點，放樣時將中心點引到兩邊工字鋼上，以便施工過程中控制。

下放護筒至河床，直到護筒靠自重不再下沉。用50T輪式吊車配合DZ60 型振樁錘施打護筒。輪式吊停放在已施工完成的棧橋橋面，吊裝懸臂導(dǎo)向支架，利用懸臂導(dǎo)向支架精確打入鋼護筒，測量組確認(rèn)樁位與樁的垂直度滿足要求后開動振樁錘振動，在振動過程中要不斷檢測樁位與樁的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。每個護筒的下沉應(yīng)一氣呵成，中途不可有較長時間的停頓，以免護筒周土擾動恢復(fù)造成沉樁困難。鋼護筒施工完成后測量組復(fù)測鋼護筒偏位、傾斜度，符合要求后方可焊接平聯(lián)。護筒間采用直徑為Φ400mm，δ6mm 鋼管做平聯(lián)（同時做泥漿循環(huán)連通管），鋼管樁間采用槽鋼[20a 做平聯(lián)、斜撐，以加強鋼護筒及鋼管樁的整體穩(wěn)定性。

5.3 溶洞穿越

沖擊鉆在受力不均條件下易發(fā)生鉆頭掉肢、斷頭，還會發(fā)生鋼繩斷裂后掉錘等現(xiàn)象。沖擊鉆頭可以加焊雙層打撈環(huán)，防止掉肢、掉角后無法打撈。沖錘刃腳加焊耐磨塊，破巖效率可以提升。沖擊鉆穿越溶洞層成孔要點：穿越溶洞頂板要采用低沖程進尺，防止發(fā)生空錘，要仔細(xì)觀察孔口液面。溶洞頂打穿后補水，拋填片石、黃泥進行封堵，等到液面穩(wěn)定后再次沖擊。沖進過程要經(jīng)常觀察防止有十字孔發(fā)生。要定期檢查繩卡、吊桿等關(guān)鍵部位，防止發(fā)生掉鉆、卡鉆。

5.4 鋼筋籠安裝

鋼筋籠統(tǒng)一由鋼筋廠加工運輸，施工中常用汽車吊吊裝鋼筋籠就位，鋼筋籠要分節(jié)段吊放，保證鋼筋籠垂直入孔，孔位對準(zhǔn)后緩慢放入并避免觸碰到孔壁，下放時如有阻礙要查找原因，避免強行下放以防鉆孔受到破壞；鋼筋籠進入到孔內(nèi)后不能轉(zhuǎn)動，在孔口接長時保證上下鋼筋籠主筋的對中，接長后兩段鋼筋籠的同軸度。下放鋼筋籠時在孔處設(shè)置支撐并固定；鋼筋籠進入到孔確認(rèn)鋼筋籠中心與孔位是否保持同心，最大偏差要＜10mm，合格后對鋼筋籠加固處理，混凝土澆筑時要避免鋼筋籠上浮。

5.5 灌樁操作

灌注水下砼采用鋼導(dǎo)管灌注，導(dǎo)管內(nèi)徑為30cm，主管為每節(jié)2.7m，底管為4m 導(dǎo)管，另加0.5m 和1.0m 兩種調(diào)節(jié)導(dǎo)管。鋼導(dǎo)管內(nèi)壁光滑、圓順，內(nèi)徑一致，接口嚴(yán)密。導(dǎo)管直徑與樁徑及混凝土澆筑速度相適應(yīng)。漏斗底距鉆孔上口，大于一節(jié)中間導(dǎo)管長度。采用螺旋絲扣型接頭。

導(dǎo)管使用前應(yīng)進行水密承壓和接頭抗拉試驗，嚴(yán)禁用壓氣試壓。水密試驗的水壓應(yīng)≥孔內(nèi)水深1.3 倍的壓力，也應(yīng)≥導(dǎo)管壁和焊縫可能承受灌注砼時最大內(nèi)壓力p 的1.3 倍。在灌注混凝土開始時導(dǎo)管底部距孔底應(yīng)有40cm 的空間，根據(jù)首批混凝土的數(shù)量要滿足初次埋深的要求及相應(yīng)的安全儲備量，制作相應(yīng)要求的大料斗。施工過程中保持導(dǎo)管埋深控制在2～6m，施工時做好混凝土灌注記錄。循環(huán)使用導(dǎo)管4～8次后應(yīng)重新進行水密性試驗。

6 結(jié)語

高鐵大直徑橋梁樁基施工要考慮到巖溶地區(qū)的特殊性。橋梁鉆孔樁施工要注重地質(zhì)調(diào)查，明確巖溶的情況，結(jié)合實際制定合理的施工方案，將施工技術(shù)措施落實到位。在施工階段，對于技術(shù)問題要及時分析并盡快采取措施，以確保橋梁樁基施工質(zhì)量。