東笤溪大橋樁基成孔施工方法

方 波

(杭州交通工程集團(tuán)有限公司)

1 工程概況

杭長高速公路杭州至安城段起點位于杭州繞城高速公路北段K 87+360(交叉點杭長高速公路設(shè)計樁號 K0+000)終點位于安城西北側(cè)的李王山山腳,與杭長高速公路安城至泗安段相接,終點樁號 K 64+959.83(對應(yīng)杭長高速公路安城至泗安段起點)杭長高速公路杭州至安城段全長64.946 km。

杭長高速公路杭州至安城段第五合同段起點樁號為K 9+888,終點樁號為K 14+040總長為 4.152 km全線為高架橋。橋址位于沖湖積平原上,第五合同段從瓶窯互通終點開始,經(jīng)下房村上跨西險大塘和東苕溪河過北湖滯洪區(qū)到張堰村再跨北苕溪河至赤其村與六標(biāo)交接。橋位處河道順直,地勢平坦,地面標(biāo)高介于 2.5～9.0m。

主線高架橋中心樁號為 K 11+964.00,分左右兩半幅,上部結(jié)構(gòu)采用 15×30+4×40+(55+92+55)+4×40+68×30+3×40+15×30+3×40+11×30+3×40m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡后連續(xù)小箱梁及預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁,橋梁全長 4 152.0m。本橋平面位于R=7 500m左偏的圓曲線上、直線、R=2 700m右偏的圓曲線及緩和曲線上,在 R=2 700m的圓曲線上橋面有超高。

跨東苕溪河主橋設(shè)計采用55m+92m+55m的變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,其它采用 30m、40m的預(yù)應(yīng)力混凝土先簡后連續(xù)小箱梁。

主橋橋墩采用實體墩身,過渡墩及其它采用雙柱式墩身。

樁基采用鉆孔灌注樁,主墩樁基直徑 1.5 m,過度墩樁基直徑 2.0 m,其余橋段樁基直徑 1.8 m和 1.5 m,其中,354#～378#樁基為嵌巖樁,其余為摩擦樁。

2 地質(zhì)特征

根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料,本合同段大橋處于沖湖積平原區(qū),地形平坦,河網(wǎng)密布,地勢低洼。表部分布沖湖積軟塑 ～硬塑亞粘土,下伏海積淤泥質(zhì)土層,上部硬土層(第一硬土層),其下分布厚層海積軟土層;中下部分布沖積粉細(xì)砂與沖湖積硬土層(第二硬土層),底部分布沖積礫砂層、圓礫層,下伏基巖以白堊系泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖等為主。

3 成孔施工方法

由于實際地質(zhì)狀況復(fù)雜,地層中粘土層、泥卵石,礫石層及砂層交錯分布,且泥卵石中含較多漂石,故在鉆孔過程中不同墩位選擇的鉆孔方式有所不同。主墩基樁采用鉆機(jī)成孔,過渡墩基樁采用人工挖孔,128#橋臺基樁采用機(jī)械挖孔?，F(xiàn)將我工程合同段成孔施工方法歸納如下。

3.1 沖擊鉆成孔

在工程施工建設(shè)初期主要采用這種成孔方式,單純用沖錘鉆進(jìn),在護(hù)筒以下 30m范圍內(nèi)卵石和砂含量較高,進(jìn)尺較快,但是在 30多 m以后進(jìn)入粘土層,進(jìn)尺緩慢,吸錐較嚴(yán)重,導(dǎo)致成孔周期長,平均達(dá)到 20 d,且材料損耗嚴(yán)重,超方較多,單樁平均超 6方左右。

3.2 回旋鉆成孔

采用回旋鉆正循環(huán)鉆進(jìn)成孔,在卵石層鉆進(jìn)時,鉆頭磨損嚴(yán)重,鉆桿所受扭矩較大,憋車嚴(yán)重,鉆進(jìn)十分困難,且在20～30m深度范圍內(nèi),間斷性有巖石出現(xiàn),經(jīng)常需要起鉆加焊合金,材料損耗及其巨大,成本過高。該成孔方式開工初期在 117#墩采用過,平均成孔周期為 17 d。

3.3 沖擊與回旋配合成孔

根據(jù)地質(zhì)勘測資料及前期施工過程中所遇到的實際情況發(fā)現(xiàn):從地面以下 30m左右地層均以卵石層為主,粘土較少,采用沖擊鉆施工既能保證施工質(zhì)量,又有效控制了材料消耗,降低了成本;30m以下地層以粘土為主,含少量礫石和砂,沖擊困難,適合采用回旋鉆施工。

主墩基樁在成孔過程中多采用了先沖擊后回旋的成孔方式,沖擊鉆 8 d左右即可鉆至粘土層,然后更換鉆機(jī),采用回旋鉆施工,7～8 d可鉆到位,完成一根基樁周期大約為12 d,比單純沖擊鉆或回旋鉆明顯縮短,材料損耗明顯減少,成本得到有效控制。

3.4 磕頭鉆成孔

在主橋 10#墩前期采用沖擊鉆成孔,周期長,平均為25 d,超方較嚴(yán)重;后采用磕頭鉆機(jī)反循環(huán)成孔,成孔周期大大縮短,平均為 10 d,并且基本控制了超方,降低了成本,加快了生產(chǎn)進(jìn)度。

3.5 挖孔成孔

部分墩位由于地下水位較低,覆蓋層透水性較少,溶洞較小,因此選擇人工挖孔。除某墩 1根樁挖到溶洞涌水翻沙后改為沖擊鉆沖孔成孔外,其他孔樁全部人工挖孔至成孔。

采取人工明挖至設(shè)計標(biāo)高后,基巖不完整、破碎,承載力不夠,此時溶洞、裂隙涌水較大,改為沖孔施工。采取搭設(shè)鉆孔平臺,下沉鋼護(hù)筒,澆注水下混凝土封底固結(jié)護(hù)筒腳,再用沖擊鉆沖孔成孔。

3.6 施工經(jīng)驗總結(jié)

在鉆孔施工過程中,對不同類型的基樁要視不同的地質(zhì)情況,認(rèn)真分析,選擇科學(xué)合理的成孔方式,不僅能有效保證基樁質(zhì)量,更能提高生產(chǎn)效率,加快施工進(jìn)度,減少成本投入。特別是鉆孔時應(yīng)注意以下幾點:

(1)泥漿調(diào)制關(guān)系到成孔護(hù)壁效果,并對成樁后樁周摩阻力值有一定程度的影響 ,泥漿相對密度的大小與排渣效果關(guān)系密切,排渣效果的好壞直接影響到鉆孔進(jìn)尺速度。特別是卵石層中樁基施工更應(yīng)調(diào)制好泥漿的性能,且施工速度不宜過快。

(2)進(jìn)入泥巖層后,進(jìn)尺速度控制在 1.5～2m/24 h左右為宜,因泥巖層易分解導(dǎo)致粘鉆現(xiàn)象,故提鉆要慢些,沖程不宜過大同時還應(yīng)調(diào)整好泥漿性能,防止大程度擴(kuò)孔和局部塌孔。

(3)施工過程中應(yīng)視進(jìn)尺情況按時檢測泥漿含砂率,及時做好撈渣換漿工作,以免影響進(jìn)度。

4 結(jié)束語

東笤溪大橋樁基成孔技術(shù),是通過摸索逐步積累總結(jié)形成的,施工質(zhì)量要得到良好控制,首先必須保證施工方案的科學(xué)性、可行性和易操作性;其次必須做好施工技術(shù)交底工作;再次必須實行施工全過程、全方位嚴(yán)格的管理和監(jiān)督;另外還應(yīng)提高施工人員的綜合素質(zhì)和質(zhì)量意識,讓每一位參與施工的人員都能理解施工質(zhì)量和施工每一個環(huán)節(jié)的重要性,以預(yù)防為主,對樁基各個施工環(huán)節(jié)要充分重視并精心施工,只有這樣樁基的質(zhì)量控制才能得到保證。

[1] 公路工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)(橋涵)[M].人民交通出版社 .

[2] 陸仁達(dá).公路施工手冊:橋涵:上冊[M].北京:人民交通出版社,1999.

[3] 黃繩武.橋梁施工及組織管理[M].北京:人民交通出版社,1999.271.