對某特大橋主墩大直徑超深鉆孔樁施工技術的探討

1、對某特大橋主墩大直徑超深鉆孔樁施工技術的探討    摘要某特大橋主墩樁基礎采用直徑3.0m鉆孔灌注樁，具有樁徑大、嵌巖最大厚度達100m，成孔深度超過120m，質(zhì)量要求高，施工風險大、工期緊等特點。根據(jù)工程特點，介紹了該鉆孔灌注樁的施工技術，包括施工平臺及棧橋搭設、成孔設備的配置及成孔技術、鋼筋籠制作與安裝、水下混凝土灌注等內(nèi)容，可為同類工程提供借鑒。關鍵詞特大橋主墩；大直徑；鉆孔橋；施工1工程概況本座特大橋，全長11.466km，主橋采用（57.5109.25230109.2557.5）=563.5m鋼桁梁斜拉橋結(jié)構(gòu)，引橋主要采用32m、24m跨后張法

2、預應力簡支箱梁。橋上為四線鐵路，中間兩線為快速客車通道，兩側(cè)兩線為火車及相對較低速度客車通道。兩主塔承臺面以上高度105m。主橋241#245#墩位于水中，在施工一般水位+1.0+2.0m下的水深約219m，其中243#、244#主墩為每墩18根3.0m鉆孔灌注樁基礎，樁長分別為96.5m、102m，樁底標高分別為-105.8m、-112.2m，在+9.76m施工平臺下的相應成孔深度分別為116.5m和122m。主墩基礎設計采用低樁承臺形式，244#主墩在施工一般水位下水深約8m，覆蓋層厚度只有14m，承臺埋入河床超過其1/2高度；243#墩在施工一般水位下水深815m，覆蓋層厚度較大，情況見

3、表1所示。主墩244樁基采用C30水下混凝土，單樁灌注量達807m3。表1243#、244#主墩的地形及設計情況墩號 水深（m） 河床標高（m） 強風化巖面標高（m） 承臺設計底標高（m） 承臺設計頂標高（m）243# 17.3 -15.80 -22.2 -10.169 -4.169244# 8.7 -7.20 -13.0 -10.169 -4.169注：2009年1月份觀測時水位約為+1.3m。2水文地質(zhì)條件工程所處為珠江的重要支流，每年49月

4、份為汛期，6、7月份為洪水爆發(fā)危險期，具有逕流量大、汛期長、洪峰高的特點。20年一遇水位為9.14m，50年一遇水位為9.52m，100年一遇水位為9.83m，相應流速1.83m/s。主墩處的覆蓋層主要由粉砂、中砂、粉質(zhì)粘土、粗砂、礫石等構(gòu)成，但兩個主墩的墩位處的情況差異較大。244#主墩處的覆蓋層主要為中細砂，厚度只有14m；243#主墩范圍內(nèi)的河床面標高變化較大，最大處高差4m，覆蓋層主要由中砂、粉質(zhì)粘土、粉砂層構(gòu)成，厚度68m左右。主墩處的基巖由上至下依次為全風化、強風化、弱風化的泥巖、泥質(zhì)砂巖、砂巖等，分布不連續(xù)。243#、244#主墩的鉆孔樁的嵌巖厚度分別為85.7m、98.6m。3

5、工程特點與難點主墩的鉆孔樁施工具有以下特點和難點：1)樁徑大、嵌巖最大厚度100m，成孔深度超過120m，質(zhì)量要求高，施工風險大。2)樁基鋼筋籠采用32mm鋼筋，樁頂往下47.20m主筋采用徑向雙筋布置，單排筋共76根，其中244#主墩的單根基樁鋼筋籠重量達80.20t。鋼筋籠重量大，長度大，安裝時間長、難度大。3)施工工期緊，根據(jù)第二年主塔需在洪水期前露出水面的進度計劃安排，主墩樁基施工工期只有半年左右時間。4)244#主墩覆蓋層很薄，不利于鉆孔平臺的搭建。4主要施工工藝及控制方法4.1施工平臺、棧橋搭設為滿足鉆孔樁需要，在設計橋位的上游搭設6m寬的鋼棧橋通到主墩的施工平臺，搭設從236#墩

6、通至243#主墩施工平臺的鋼棧橋長度為430m，244#主墩則從河岸246#墩搭設長度144m鋼棧橋通到其施工平臺，鋼棧橋與施工平臺相連形成水上施工通道。根據(jù)兩個主墩范圍內(nèi)不同的水深、覆蓋層厚度及工期要求，采取不同的施工平臺形式進行鉆孔樁施工。243#主墩處水深、覆蓋層厚度較大，采用鋼管樁平臺進行鉆孔樁施工。施工平臺60m長×42m寬，頂面標高+9.76m，820×10mm鋼管樁作為平臺基礎，2I56工字鋼、貝雷片桁架作為平臺的縱、橫向主梁，I25工字鋼作分配梁，面層鋪10mm鋼板。為施工方便，平臺面與棧橋面平齊，以滿足樁機施工作業(yè)和混凝土運輸車等機械安全進、退場要求。24

7、4#主墩由于水深較淺，中細砂覆蓋層厚度小，鋼管樁入土不足，難以滿足鋼管樁平臺的穩(wěn)定性及安全要求，并考慮到可能需洪水期進行基礎施工，其基礎采取雙壁鋼圍堰方案進行施工，即采取基坑開挖雙壁鋼圍堰下放就位鋼圍堰頂部搭設施工平臺埋設護筒雙壁鋼圍堰封底鉆孔樁施工承臺施工的施工順序。首先進行墩位基底抓泥，同時設計、制作雙壁鋼圍堰并浮運墩位沉放，然后在鋼圍堰頂部采用貝雷片和型鋼搭設施工平臺，平臺頂面標高為+9.76m，與棧橋頂面一致。每個主墩平臺安裝一臺龍門吊，龍門吊凈跨30m，起吊高度18m。龍門吊采用貝雷桁架拼裝，主要用于平臺樁機等設備的移位，鋼筋籠的接長下放等。4.2鋼護筒制作與埋設根據(jù)243#、244

8、#主墩的樁徑及地質(zhì)情況等，鋼護筒采用外徑為3.4m，壁厚為14mm鋼板的加工。焊接采用坡口雙面焊，為了保證有較好的防漏水性能及承載力、穩(wěn)定性，所有焊縫必須連續(xù)。為了加強護筒的整體剛度，在每節(jié)12m鋼護筒兩端內(nèi)壁設置20cm寬的加勁箍鋼帶。起重船或龍門吊初步定位后，起吊鋼護筒沿導向架依次焊接下放，兩節(jié)鋼護筒現(xiàn)場對接時，在護筒外壁圓周均布設置10塊加強板（300×150×14mm）。244#主墩采用埋放法，當鋼護筒觸及巖面時，調(diào)節(jié)固定架使鋼護筒垂直，滿足要求后，在護筒撐腿處用楔塊固定，并用I25工字鋼與鋼圍堰、鋼護筒間焊牢固。待全部鋼護筒埋設完后，澆注封底混凝土，以固定護筒。在

9、進行調(diào)節(jié)固定支架使鋼護筒垂直的跟蹤控制過程中，若達不到要求時須用吸泥機在鋼護筒內(nèi)吸泥或在鋼護筒外壁輔以高壓射水下沉，以確保鋼護筒埋設準確。243#主墩采用377KW振動錘,鋼護筒下沉步驟為：精確放樣樁位安裝導向架下放護筒校核垂直度吊裝振動錘與護筒連接振動下沉。下放鋼護筒過程中必須全程跟蹤垂直度，在振的過程中隨時進行調(diào)整。護筒不夠長的，接長后重復上面的步驟。鋼護筒入土深度不得少于6m；所有鋼護筒的埋設必須保證護筒頂面中心與設計樁位偏差不得大于5cm，傾斜度不得大于1。4.3成孔施工4.3.1成孔設備配置每個主墩原計劃各投入6臺樁機進行施工，其中回旋樁機2臺，沖擊鉆機4臺，采取鉆沖結(jié)合的成孔工藝。

10、經(jīng)在243#墩進場了一臺DW-35型全液壓大口徑鉆機進行工藝試驗，發(fā)現(xiàn)該鉆孔較為龐大，需配置的其他輔助設備多，其相鄰的樁孔無法擺放其他機械進行施工，安裝、移機都比較困難，鉆進速度在覆蓋層范圍比較快，但進入巖層就很慢，鉆至中間還須更換沖擊機沖進，因此全部改為采用YKC型沖擊鉆機沖進成孔，配以13t重的沖錘，沖機所用的鋼絲繩全部采用進口的，施工過程加強檢查等細節(jié)的管理，以避免掉錘問題的發(fā)生。沖擊鉆機按相鄰樁位錯開的布置，計劃分3輪完成沖孔施工，后來因為技術調(diào)整措施原因，設計未最終明確終孔標準的情況下暫時停工，特別是243#主墩受征拆影響，施工便道一直無法使用,致使工期十分緊張，因此及時調(diào)整了樁機數(shù)

11、量，只要在樁位允許的情況下，即增加樁機數(shù)量，高峰時每墩樁基成孔施工達到了910臺。鉆機由水上吊船或平臺龍門吊吊至樁位就位，利用上千斤頂及水平尺輔助安裝。鋼絲繩中心、護筒頂面中心在一條垂直線上，鉆頭中心與護筒頂面中心偏差不大于5cm，此時方可開鉆。4.3.2泥漿循環(huán)凈化及泥漿制備泥漿循環(huán)采用正、反循環(huán)結(jié)合工藝，孔深在60m以內(nèi)時采用正循環(huán)，超過60m后采用反循環(huán)，沖孔時主要采用正循環(huán)工藝，終孔后的清孔一般采用反循環(huán)工藝。正循環(huán)流程為：鋼護筒循環(huán)沉淀池人工網(wǎng)篩除鉆渣泥漿池凈化鋼護筒。泥漿的循環(huán)通過安裝泥漿泵將泥漿抽送至施工樁孔底內(nèi)實現(xiàn)。4.3.3鉆進成孔作業(yè)沖孔施工過程需檢查沖鍾、鋼絲繩的完好情況

12、，泥漿的比重、含砂率等指標，復測樁位的偏移情況，鉆渣巖樣與地質(zhì)資料是否一致等。沖錘的檢查在交班前，作業(yè)人員提升沖錘至孔口，沖水檢查沖錘、錘牙的完整性，是否有裂紋，并檢查沖錘的直徑。鉆機沖進施工時施工記錄由專人負責填寫，交接班時應有交接記錄。每天對泥漿的性能指標進行抽查，重點檢查泥漿的比重和含砂率，嚴格控制施工過程含砂率在2以內(nèi)。針對由于更換鋼絲繩、維修樁機等原因會造成樁位偏位，除了在鋼護筒四同做保護樁以外，每兩周組織測量班對樁位進行復測，及時調(diào)整偏差。4.3.4終孔及清孔在鉆孔達到設計要求后，采用JJC-1D型灌注樁孔徑檢測系統(tǒng)進行成孔質(zhì)量檢測。4.4鋼筋籠制作與安裝鋼筋籠在鋼筋加工車間下料，

13、采用工廠化生產(chǎn)，在鋼筋籠胎膜上分節(jié)制作，加工方式采用長線臺座法，鋼筋籠的主筋接頭采用直螺紋套筒連接接頭，鋼筋籠每節(jié)長度12m，相鄰接頭錯開1.2m，同一截面主筋接頭數(shù)量不得超過主筋總數(shù)的50。244#墩鋼筋籠采用平板車由加工場運輸至現(xiàn)場施工平臺，243#墩鋼筋籠則需在244#墩附近的出運平臺由50t汽車吊轉(zhuǎn)吊至貨船，再由水路運輸至243#平臺船塢。鋼筋籠吊裝采用平臺上的龍門吊，244#主墩鋼筋籠采用50t吊車起吊，243#主墩采用60t龍門吊起吊，起吊時先用4點平衡吊，到一定高度后再慢慢朝上端松下端，兩個鉤必須同步進行，直至鋼筋籠完全豎立，則可以松掉下端鋼絲繩，慢慢將籠放進臨時懸掛筒，焊好防滑

14、筋后（在吊點主筋與加強箍位置焊接16cm長防滑筋，防滑筋采用32mm，雙面焊接），在懸掛筒中用4個懸掛鉤托住，然后轉(zhuǎn)換相應的吊具。固定后由龍門吊對接后起吊于樁位安裝。4.5水下混凝土灌注本工程最大的樁徑為3.0m，根據(jù)計算，初灌混凝土量為17.5m3。水下混凝土所使用的拌和料應滿足鐵路規(guī)范關于高性能混凝土的要求?；炷恋母黜椫笜送ㄟ^試驗室嚴格控制，確保混凝土澆注順利進行。水下混凝土采用導管法灌注。在整個混凝土灌注時間內(nèi)，導管口應埋入先前灌注的混凝土內(nèi)至少1m，一般要求不宜大于3m，當樁身較長時，導管埋入混凝土中的深度可適當加大?；炷凉嘧㈤_始后，應快速連續(xù)進行，不得中斷。在灌注將近結(jié)束時，由于導管內(nèi)混凝土柱高減小，超壓力降低，而導管外的泥漿及所含渣土稠度增加，相對密度增大。如在這種情況下出現(xiàn)混凝土頂升困難時，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順利進行