近等直徑?jīng)_孔法在深水、急流、漂石層鋼護(hù)筒施工中應(yīng)用

1、近等直徑?jīng)_孔法在深水、急流、漂石層鋼護(hù)筒施工中應(yīng)用摘要岷江河床地質(zhì)以大型的漂卵石層為主，在這種地質(zhì) 情況下進(jìn)行鋼護(hù)筒施工，本來就存在一定的困難。而一旦該 施工地點(diǎn)位于庫區(qū)，那么其急流、深水的特點(diǎn)就更加增添了 施工的難度。本文以實(shí)際施工情況為例，主要介紹采用一種 新型的施工方法在保證鋼護(hù)筒施工質(zhì)量的同時(shí)大大提高了 施工效率，加快了施工進(jìn)度。關(guān)鍵詞近等直徑?jīng)_孔法；深水；急流；漂石層；鋼護(hù) 筒引言鋼護(hù)筒是采用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行沖孔施工的前提條件，它主 要起到保護(hù)孔口、定位導(dǎo)向，維護(hù)泥漿面，防止坍方等作用, 鋼護(hù)筒施工質(zhì)量的好壞在一定程度上決定了鉆孔質(zhì)量的好 壞。一般來說，鋼護(hù)筒僅是沖孔施工所采取的一項(xiàng)施工

2、措施, 在完成樁基澆筑后要進(jìn)行拆除，可以重復(fù)使用，而在本文中 所介紹的鋼護(hù)筒地處深水庫區(qū)，且與設(shè)計(jì)外包鋼套管相結(jié) 合，一旦施工完成后將不再進(jìn)行拆除。因此鋼護(hù)筒作為永久 工程實(shí)體的一部分而非一般的措施工程，其施工質(zhì)量更加需 要提升到結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量要求。1. 工程概況映秀至汶川高速公路玉龍岷江大橋，地處汶川縣玉龍村 福堂電站庫區(qū)內(nèi)，下游800m為福堂電站大壩。橋梁全長360m, 9跨40m結(jié)構(gòu)，為雙向分離式t梁橋，橋梁下部結(jié)構(gòu)為鋼筋 混凝土蓋梁、雙柱式橋墩、鉆孔灌注摩擦樁基礎(chǔ)。全橋設(shè)計(jì) 共有8組32根圓柱樁，其中47號(hào)墩為深水樁基施工，水 位最深處達(dá)16m以上，樁身直徑2.5m,鋼護(hù)筒直徑2.8m

3、, 為了防止河流沖刷，設(shè)計(jì)外包鋼套管。深水樁基采用全鋼平 臺(tái)結(jié)合鋼棧橋澆筑水下論的施工方式進(jìn)行施工。由于玉龍大橋地處福堂電站庫區(qū)，水位變化基本不受洪 水漲落的影響，而主要受到電站蓄放水的影響，根據(jù)監(jiān)測(cè)一 日內(nèi)水位高差變化達(dá)3m以上，施工常水位高程1267m：最低 水位出現(xiàn)在7月份左右，為1258. 239m,最高水位為1268m。 對(duì)于整個(gè)岷江來說，水流十分湍急，特別是福堂電站大壩放 水時(shí)，橋址處水流速度最高達(dá)到3-4m / so2. 鋼護(hù)筒施工難點(diǎn)分析(1) 水流急，鋼護(hù)筒在下沉施工時(shí)受到水流的沖擊力 較大，極易出現(xiàn)偏斜。(2) 水位深，對(duì)鋼護(hù)筒加工質(zhì)量要求高，否則一旦出 現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)外液面高差

4、較大形成壓力差的情況下極易漏水、漏 漿。(3) 地質(zhì)條件復(fù)雜，岷江河床以漂卵石地層為主，鋼 護(hù)筒很難直接打入至河床的設(shè)計(jì)深度。3 處置對(duì)策及原理3.1針對(duì)水流急的問題，施工方采取的對(duì)策及措施有：(1) 采用水流測(cè)速儀器對(duì)岷江水流速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同 時(shí)加強(qiáng)與福堂電站大壩值班室的聯(lián)系和溝通，盡可能將鋼護(hù) 筒的施工安排在流速小于lm/s的時(shí)間段進(jìn)行，避免由于流 速過大造成鋼護(hù)筒豎直度偏差超出護(hù)筒長度3%。的允許值范 圍。(2) 利用枯水季節(jié)或低水位時(shí)施工，因?yàn)樗坏蜁r(shí)水流速度慢，有利于施工質(zhì)量控制。(3) 選擇施工方向，從映秀端逐漸向汶川端推進(jìn)，從 流速低的一面逐漸向高的一面推進(jìn)，有利于施工質(zhì)量和安全

5、 的控制。(4) 加高導(dǎo)向架，提高鋼護(hù)筒下放時(shí)抵抗水流沖擊的 能力，減少豎直度偏差。3. 2針對(duì)水位深，壓力大的問題，施工方采取的措施有:(1)提髙鋼護(hù)筒本身的加工質(zhì)量，保證焊縫密實(shí)，護(hù)筒端頭平整，筒身豎直，焊縫質(zhì)量必須達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)工程施 工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(gb50205-2001)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。(2)及時(shí)調(diào)整護(hù)筒內(nèi)外液面差，在護(hù)筒內(nèi)增加1臺(tái)泥漿泵，懸吊設(shè)置，可根據(jù)護(hù)筒外水面的高低抽排泥漿調(diào)整泥 漿面使之與河流面相匹配。3.3針對(duì)漂卵石地層鋼護(hù)筒很難打入至設(shè)計(jì)深度的問 題，施工方采用了近等直徑?jīng)_孔法進(jìn)行鋼護(hù)筒下沉施工，大 大提高了施工效率，同時(shí)也完全達(dá)到了施工質(zhì)量的要求。其 原理就是先將鋼護(hù)筒下放至

6、河床表面，然后進(jìn)行沖孔，掏空 護(hù)筒正下方土體，依靠護(hù)筒自重或豎直外力作用克服護(hù)筒外 壁與周圍土體的摩阻力使鋼護(hù)筒下沉至設(shè)計(jì)深度。前面兩個(gè)問題所采取的措施均不難理解，下面主要針對(duì) 近等直徑?jīng)_孔法進(jìn)行下沉鋼護(hù)筒施工做一詳述。4. 近等直徑?jīng)_孔法下沉鋼護(hù)簡4. 1近等直徑?jīng)_孔法定義近等直徑?jīng)_孔法，就是采用直徑與設(shè)計(jì)鋼護(hù)筒內(nèi)徑非常 接近的鉆頭在已放至河床表面的鋼護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行沖孔施工，依 靠沖擊鉆孔存在有一定擴(kuò)孔率的原理，致使鋼護(hù)筒正下方的 土體被逐漸掏空，造成鋼護(hù)筒懸置的狀態(tài)，在沖孔至護(hù)筒設(shè) 計(jì)深度后，提出鉆頭，依靠護(hù)筒自重或采用振動(dòng)錘等設(shè)備在 鋼護(hù)筒上口施加豎直向下的外力作用，克服鋼護(hù)筒外壁與周 圍土

7、體的摩阻力，從而使鋼護(hù)筒逐漸沉放至設(shè)計(jì)深度。達(dá)到 預(yù)期的施工要求和目標(biāo)。4. 2近等直徑?jīng)_孔法下沉鋼護(hù)筒的施工準(zhǔn)備在進(jìn)行鋼護(hù)筒下沉施工前除應(yīng)準(zhǔn)備鋼護(hù)筒、沖擊鉆機(jī)、 鉆頭、相應(yīng)的施工人員、材料等外，還應(yīng)確定最佳的鉆頭直 徑。4. 2. 1現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為了達(dá)到理想的沖孔效果和順利的下沉鋼護(hù)筒，施工方 首先在岸上淺灘處進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)康模哼x擇合適的鉆頭直徑，在達(dá)到一定擴(kuò)孔率的 情況下，能夠使鉆出的孔徑略大于鋼護(hù)簡直徑，使鋼護(hù)筒依 靠自重或施加外力的作用下順利下沉到位。試驗(yàn)設(shè)備及設(shè)施：一臺(tái)沖擊鉆機(jī)、一枚下底圓錐直徑為 2. 5m的鉆頭、電焊機(jī)、一節(jié)1. 5m高內(nèi)徑2. 8m的鋼護(hù)筒、一 臺(tái)泥漿泵、一

8、臺(tái)清水泵、一臺(tái)排渣設(shè)備、一個(gè)15m3大小的 泥漿池、電焊條及黃土若干。試驗(yàn)過程：(1)埋設(shè)鋼護(hù)筒，先采用挖掘機(jī)在淺灘漂卵 石地層上挖一個(gè)直徑大于2. 8m的坑，深度1.3m,然后埋設(shè) 鋼護(hù)筒(注意保持護(hù)筒豎直)，外漏0.2m。將鋼護(hù)筒四周回 填密實(shí)。在鋼護(hù)筒外漏部分割除一個(gè)10cm左右的缺口，采 用簡易渠道將泥漿排至泥漿池；(2)挖設(shè)泥漿池，在試驗(yàn)孔 位附近10m范圍內(nèi)挖設(shè)一個(gè)15m3的泥漿池，池底鋪上塑料 薄膜，防止漏漿；(3)安置鉆機(jī)，懸吊鉆頭的鋼絲繩必須與 護(hù)筒中心重合；(4)鉆孔，在護(hù)筒內(nèi)加入黃土，采用清水泵 抽水至孔內(nèi)，直接用鉆頭攪拌泥漿，注意黃泥和水的摻配比 例，將泥漿濃度調(diào)至1.

9、3-1.5t/m3,然后鉆孔至護(hù)筒下3m；(5) 采用泥漿正循環(huán)方式進(jìn)行鉆孔排渣，在泥漿流至泥漿 池的整個(gè)渠道上石渣依靠自重沉淀在渠底或池底，適時(shí)采用 濾網(wǎng)或挖機(jī)清理沉渣；(6)提出鉆頭，將護(hù)筒內(nèi)泥漿全部抽 出，在護(hù)筒上掛上爬梯，試驗(yàn)人員進(jìn)入孔內(nèi)，檢測(cè)護(hù)筒下成 孔的直徑，并做好記錄；(7)回填洞渣至護(hù)筒頂面，采用焊 機(jī)在鉆頭邊緣加焊耐磨塊以改變鉆頭直徑大小，重復(fù)(4)-(6) 步，得到在不同直徑的鉆頭情況下鉆孔的直徑大小；(8) 計(jì)算各種直徑鉆頭鉆孔的擴(kuò)孔率，分析確定本項(xiàng)目應(yīng)采取的 下護(hù)筒鉆孔鉆頭直徑的大小。4. 2. 2擴(kuò)孔率的計(jì)算擴(kuò)孔率采用下式計(jì)算：i= (d 孔-d 鉆)/d 鉆*100

10、%式中：i擴(kuò)孔率；d孔一一鉆孔直徑；d鉆鉆頭直徑。根據(jù)前期下游兩座大橋的樁基鉆孔滋工經(jīng)驗(yàn)，在岷江漂 卵石河床中，擴(kuò)孔率均不大，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，為了節(jié)約時(shí)間， 因此把起始鉆頭的直徑就定在了 2. 7m,然后每次加焊lcm厚 的耐磨塊增大鉆頭直徑(注意必須從小直徑逐漸增加到最大 直徑，否則，將增加焊割的工作量)，以下為不同鉆頭直徑 情況下經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得的孔徑和計(jì)算出的擴(kuò)孔率。4. 2. 3沖孔鉆頭直徑的選擇由上表實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及擴(kuò)孔率的計(jì)算可知，由于受到鋼護(hù) 筒的限制，隨著鉆頭直徑的增大，擴(kuò)孔率并未增大，反而有 縮小的趨勢(shì)，因此為了保守起見，施工方所采用的擴(kuò)孔率取 最低值，也就是說取2.5%的擴(kuò)孔率進(jìn)行鉆頭

11、的選擇。玉龍 大橋深水樁基設(shè)計(jì)直徑2. 5m,所釆取的鋼護(hù)筒內(nèi)徑為2.8m, 護(hù)筒鋼板厚1.2cm,護(hù)筒外徑2. 824m,要使護(hù)筒順利下沉， 只要鉆孔直徑大于2. 824m即可，因此只能選擇2.76m或 2. 78m的鉆頭直徑，考慮到施工成本的問題以及鉆頭與護(hù)筒 易產(chǎn)生摩擦等原因，施工方最終選擇了直徑為2.76m的鉆頭 進(jìn)行下護(hù)筒沖孔施工。4. 3近等直徑?jīng)_孔法下沉鋼護(hù)筒施工在實(shí)際實(shí)施中，測(cè)量定位后應(yīng)首先檢查河床表面的平整 度，若河床表面不平整，可在無護(hù)筒的情況下下放鉆頭對(duì)孔 位周圍的河床進(jìn)行清理找平。然后采用履帶吊將鋼護(hù)筒分節(jié) 段準(zhǔn)確下沉至河床表面，將近等直徑鉆頭調(diào)入護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行沖 孔施工，

12、待沖孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，提出鉆頭，在護(hù)筒上口施 加豎直向下的外力使鋼護(hù)筒下沉至設(shè)計(jì)深度。施工方在總結(jié)前幾個(gè)鋼護(hù)筒施工經(jīng)驗(yàn)的情況下，對(duì)剩余 的12個(gè)深水鋼護(hù)筒全部采用了近等直徑?jīng)_孔法施工，施工 質(zhì)量優(yōu)良，豎直方向的偏斜最大為2cm,鋼護(hù)筒長度平均18m 長，均未超過3%。護(hù)筒長度的質(zhì)量要求。5. 鋼護(hù)簡下沉施工安全技術(shù)要求(1) 首先要求測(cè)量精確定出鋼護(hù)筒的中心位置，并打 上十字線，在進(jìn)行鉆孔時(shí)保持每天檢查，出現(xiàn)偏差立即糾正。(2) 設(shè)置高度為3m的導(dǎo)向架，并做好四周的限位裝置, 在導(dǎo)向架的引導(dǎo)下下放鋼護(hù)筒，確保護(hù)筒的豎直度，其偏差 不得超過其長度的3%0o(3) 在采用振動(dòng)錘或其他外力作用下沉護(hù)筒時(shí)，必須 保證外力作用線的豎直，同時(shí)應(yīng)沿護(hù)筒四周均布，不可單側(cè) 受力。(4) 如果完全依靠護(hù)筒自重下沉?xí)r，應(yīng)隨時(shí)注意護(hù)筒 的下沉速度，并經(jīng)常進(jìn)行洗孔。(5) 鋼護(hù)筒施工時(shí)必須安排專人指揮吊車。(6) 所有吊點(diǎn)必須經(jīng)過專職起重工檢查，不符合要求 的禁止起吊。(7) 吊車司機(jī)在吊裝作業(yè)前，必須詳細(xì)檢查吊車動(dòng)力、 制動(dòng)等系統(tǒng)的完好，同時(shí)還要檢查起吊鋼絲繩是否存在斷 絲、磨損等情況，發(fā)現(xiàn)問題必須先行處理。(8) 鋼護(hù)筒施工時(shí)應(yīng)注意防止人員、材料等落水。6. 結(jié)論(1) 在急流深水中施工，充分掌握水流變化情況是安 全快速施工的前提條件。(2) 在使用某種新的