馮恒文

（廣州市南沙新區(qū)產(chǎn)業(yè)園區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，廣州 511455）

隨著建設(shè)工程的發(fā)展，越來(lái)越多的樁基礎(chǔ)施工需要在濱海灘涂、人工填海造地環(huán)境下進(jìn)行施工[1]，這些環(huán)境通常具有地質(zhì)地層復(fù)雜性及施工空間有限性等限制因素，加大了施工難度與施工過(guò)程的危險(xiǎn)性。近年來(lái)，全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工工藝被工程界廣泛采用，黃凱[2]在珠海某復(fù)雜地層的橋梁改造工程中應(yīng)用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)與RCD 鉆機(jī)組合鉆進(jìn)的施工方法，避免傳統(tǒng)鉆機(jī)造成的跨孔、頸縮等問(wèn)題，提升成樁質(zhì)量及施工效率；邱紅臣等[3]通過(guò)探討全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)的施工要點(diǎn)，得出確保地基承載力與合格的套管公差是施工垂直精度的必要保障；張劍等[4]將全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)應(yīng)用于多種特殊地質(zhì)條件下進(jìn)行施工，得到根據(jù)不同的地質(zhì)條件需采用合適的施工措施，可充分發(fā)揮全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)的作用，降低施工風(fēng)險(xiǎn)；馬榮久等[5]將全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)應(yīng)用到涉鐵樁基施工中，實(shí)踐證明該工法較傳統(tǒng)施工工藝更加高效、科學(xué)、先進(jìn)。全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)[6]在國(guó)外已有幾十年的歷史，近些年才引入我國(guó)成為新型樁孔及溶洞處理、清除障礙物最安全有效的施工方法，本文將該方法應(yīng)用于復(fù)雜地形跨海工程鉆孔樁施工，并研究施工過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工的推廣與應(yīng)用具有重要意義。

1 工程概況

紅蓮跨海工程所處地貌單元總體為珠江三角洲沖擊平原區(qū)，其間夾有珠江河床。地面高程約-4.29~8.27 m，基巖風(fēng)化層較薄。該區(qū)域水網(wǎng)密布，湖塘眾多，總體地勢(shì)普遍較低。項(xiàng)目所在地均為填海造地形成的陸地，沿線地層多數(shù)為淤泥質(zhì)軟土，高程大約為5 m。地表多數(shù)為果園、道路、荒地和魚塘?？辈炻范胃浇惺薪即?、鎮(zhèn)大道或村鎮(zhèn)間的便道通過(guò)，珠江可通行船只，交通便利。本工程位于蕉門延伸段上段，陸域兩側(cè)為雞抱沙及萬(wàn)頃沙圍墾區(qū)，工程附近水域是伶仃洋的重要組成部分，其上游口門為蕉門，下游有洪奇門和橫門。

工程主橋采用（62+104+580+104+62）m 雙塔斜拉橋，主橋全長(zhǎng)912 m，其中主跨采用鋼箱梁，邊跨采用混凝土主梁。主橋邊跨長(zhǎng)166 m，邊中跨比例為0.286，主橋結(jié)構(gòu)采用半漂浮體系。主橋23#、24#、27#、28#索塔承臺(tái)尺寸均為9.5 m×9.5 m×4 m（27#、28#承臺(tái)之間設(shè)置系梁），單個(gè)承臺(tái)該樁基采用4 根鉆孔灌注樁，樁徑Φ2.2 m，行列式布置，樁基縱、橫向間距5.5 m，樁尖進(jìn)入中風(fēng)化花崗片麻巖不小于2 倍樁徑。

2 施工過(guò)程

紅蓮大橋工程主橋輔助墩、交界墩鉆孔樁采用全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工工藝，應(yīng)用該工藝的過(guò)程中主要包含鉆機(jī)就位、安裝套管、校核垂直精度、旋挖成孔和灌注成樁等幾個(gè)步驟，施工流程如圖1 所示。

圖1 鉆孔樁全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工流程

2.1 鉆機(jī)就位

紅蓮大橋主橋樁基地處水中，鉆機(jī)搭設(shè)在平臺(tái)上，平臺(tái)頂面高9.45 m，高出最高通航水位2 m，鉆機(jī)采用JAR-260H 型全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)。

施工前，對(duì)所需放樣的坐標(biāo)、標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，準(zhǔn)確無(wú)誤后采用高精密全站儀進(jìn)行放樣，放樣后用鋼尺進(jìn)行校核。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙坐標(biāo)尺寸，采用全站儀測(cè)定樁中心，并放置2 塊2 m×8 m 的4～5 cm 厚的鋼墊板，將鉆機(jī)定位板吊放于樁位點(diǎn)，對(duì)中誤差小于±15 mm，再將主機(jī)吊放至定位板上，利用鉆機(jī)自帶水平裝置調(diào)平主機(jī)。如圖2 所示。

圖2 JAR-260H 全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)就位

2.2 安裝套管

安裝套管的難點(diǎn)在于如何控制首節(jié)套管的垂直精度，本次施工在首節(jié)鋼套管機(jī)放入主機(jī)時(shí)，在起重機(jī)將套管吊起懸空的狀態(tài)下迅速夾緊鋼套管，套管垂直度誤差控制在允許范圍的1/500 內(nèi)。首節(jié)套管插入初期不要使套管有過(guò)度上下的動(dòng)作，應(yīng)積極配合套管自重進(jìn)行下壓。

2.3 旋挖成孔

清障工作選用XR550D 型旋挖鉆機(jī)，在首節(jié)套管安裝完畢并正常工作后，開(kāi)啟套管鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)及下壓功能使底部牙盤緩慢切入土體，進(jìn)入土體1～3 m 后繼續(xù)校核鋼套管垂直度至允許范圍內(nèi)，用沖抓斗取出套管內(nèi)的土體，同時(shí)繼續(xù)下壓套管，在保證垂直度的前提下使下壓與抓土過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。首節(jié)套管壓入后，接入下一節(jié)鋼套管并用套管螺栓鎖緊，重復(fù)旋挖過(guò)程至旋挖鉆成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高并清孔至符合設(shè)計(jì)要求。如圖3 所示。

圖3 全回轉(zhuǎn)套筒鉆進(jìn)

2.4 灌注成樁

鉆孔樁灌注前需將鋼筋籠吊放入套管中，鋼筋籠加工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置鋼筋骨架的保護(hù)層，最后安裝和固定聲測(cè)管。本工程所用鋼筋籠具有長(zhǎng)度較長(zhǎng)、自重較大的特點(diǎn)，受到施工場(chǎng)地限制，需在鋼筋場(chǎng)集中加工鋼筋籠，用鋼筋籠運(yùn)輸車及運(yùn)輸船運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行兩吊點(diǎn)吊裝，鋼筋籠吊裝過(guò)程示意圖如圖4 所示。

圖4 鋼筋籠吊放過(guò)程

為提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性性能，本工程鉆孔樁混凝土采用C45 高性能海工混凝土，混凝土滿足設(shè)計(jì)要求?；炷劣诎韬驼炯邪韬?，通過(guò)混凝土運(yùn)輸罐車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)?；炷吝\(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員對(duì)到場(chǎng)的每車混凝土進(jìn)行坍落度（180~220 mm）、含氣量（3.0%～5.0%）、擴(kuò)展度（初始大于等于560 mm、半小時(shí)大于等于530 mm）檢測(cè)，將不合格混凝土清除出場(chǎng)，保留合格部分進(jìn)行灌注。灌注水下混凝土施工流程如圖5 所示。全回轉(zhuǎn)套管灌注混凝土的優(yōu)勢(shì)在于提高土壤承載力、減少基礎(chǔ)面積、施工便利、適用范圍廣及節(jié)約成本。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 軟土層加固技術(shù)

紅蓮大橋工程處地層為填海造陸而成的軟土地基，為確保主橋輔助墩、交界墩鉆孔樁全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工的順利進(jìn)行，在鋪設(shè)鋼墊板之前，將壓拔油缸位置打入H 型鋼減小地基的沉降和變形，提高地基承載力，并配合特殊反力板承受全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)作用力。

3.2 垂直精度控制技術(shù)

影響套管垂直精度的主要因素有地層的承載力不足、套管不合規(guī)格、地下障礙物影響等。為保證旋挖清障、鉆進(jìn)成孔等步驟的順利進(jìn)行，每安裝完上一節(jié)套管后，都要對(duì)套管的垂直精度進(jìn)行再次校準(zhǔn)，校準(zhǔn)主要通過(guò)在套管上安裝導(dǎo)向器和測(cè)斜儀，結(jié)合設(shè)置在鉆孔點(diǎn)的導(dǎo)向碑相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，保證套管的垂直壓入。若套管開(kāi)始貫入地下時(shí)遇到孤石等堅(jiān)硬地下障礙物，會(huì)導(dǎo)致垂直精度大幅下降，需將套管提到障礙物以上重新壓入將障礙物清除，保證套管壓入的垂直精度。

3.3 泥漿循環(huán)技術(shù)

在鉆孔樁全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工過(guò)程中，制備泥漿可起到保持孔洞穩(wěn)定性、冷卻和潤(rùn)滑鉆頭、清除鉆屑和廢棄物，以及提供支撐力等作用。本工程中選用膨潤(rùn)土作為造漿原料，在泥漿循環(huán)系統(tǒng)（圖6）的制漿池中進(jìn)行泥漿的制備，旋挖鉆孔的同時(shí)將泥漿泵入孔內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定孔洞與沖洗鉆屑等廢棄物，泥漿比重控制在1.05～1.20；通過(guò)回收管將泥漿運(yùn)送到沉淀池中過(guò)濾，污泥運(yùn)輸車將沉淀池中的雜質(zhì)污泥運(yùn)出現(xiàn)場(chǎng)，防止污染環(huán)境，同時(shí)將可再次利用的泥漿脫水后輸入泥漿池重復(fù)以上循環(huán)。

圖6 泥漿循環(huán)系統(tǒng)

4 結(jié)束語(yǔ)

在填海造陸地區(qū)軟土層條件下，將全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工應(yīng)用于鉆孔樁灌注施工中，并通過(guò)3 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)保障施工進(jìn)度，其中軟土層加固技術(shù)有效降低了該類復(fù)雜地層環(huán)境的樁基礎(chǔ)施工難度；垂直精度控制技術(shù)確保鉆孔灌注樁的成樁率，減少二次灌樁的概率；泥漿循環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)可再利用泥漿的循環(huán)使用，在節(jié)約施工成本的同時(shí)避免了污泥對(duì)周邊環(huán)境造成污染。

全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工工藝為廣州市南沙區(qū)紅蓮跨海工程項(xiàng)目的如期完成提供了有力的技術(shù)支持與保障，可將該方法作為軟土地層條件下鉆孔灌注樁施工的主要施工技術(shù)進(jìn)行推廣與應(yīng)用。