贛定桃江特大橋大直徑深水中樁施工技術

富榮輝，劉 昱

（中國水利水電第十三工程局有限公司，山東 德州 253009）

1 工程概況

桃江特大橋主橋為75 m+136 m+75 m預應力混凝土連續(xù)鋼構橋，主梁采用單箱雙室斷面，主墩采用單箱雙室薄壁墩。主墩承臺為整體式承臺，每個主墩基礎都采用12根φ250 cm的鉆孔灌注樁。水中樁的設計深度，23號主墩為－84 m，24號主墩為－87 m。兩主墩處地質情況大致如下：－19.50 m以上為桃江水道，－19.50～－26.35 m為細砂層，－26.35～－37.65 m 為圓礫層，－37.65 m 以下依次為強風化凝灰質角礫巖、弱風化凝灰質角礫巖和微風化凝灰質角礫巖。其中弱風化和微風化凝灰質角礫巖之間又交替夾有強、弱、微風化夾層。主墩均位于桃江主航道（國家Ⅲ級 航道）中。施工區(qū)域江面寬約530 m，墩位處水深約26 m，每日潮水兩漲兩落。該區(qū)施工受臺風、雨季、洪水的影響較明顯，最高洪水位可達9 m以上。

2 施工難點及對策

2.1 鋼護筒的制作和下沉

桃江大橋主墩處水較深，而且過往船只較多，對樁基礎施工影響較大，此要求鋼護筒具有較大的剛度，下沉過程中要求定位準確。為此鋼護筒采用12 mm厚的鋼板來制作，在焊接接頭處均加設15 cm寬的鋼帶加強鋼護筒的整體剛度，護筒底加設50 cm寬的鋼帶作為刃腳，鋼護筒同心度偏差不超過1%。焊接采用坡口雙面焊，所有焊縫連續(xù)，以保證不漏水。

護筒下沉過程中主要采用導向架進行定位，用250 kW振動錘振動沉放護筒。考慮到鋼護筒很難穿過圓礫層或礫石層，采用多次跟進的方法下沉。具體施工方法如下：

1）當鋼護筒第一次打設至打不下時，即停下來采用沖擊鉆造漿沖進；

2）當沖錘沖過護筒以下2～4 m時，移開鉆機，接長護筒，吊裝振動錘繼續(xù)沉放，直至無法打入為止。

2.2 塌孔和漏漿的處理

根據現(xiàn)場施工情況判斷，鉆孔施工超過護筒腳進入圓礫層中漏漿現(xiàn)象較嚴重，并伴有輕微的塌孔現(xiàn)象。為了解決這個問題，采取了如下措施。

1）首先護筒進行二次跟進，利用250 kW振動錘結合沖擊鉆沖孔繼續(xù)下沉護筒，使護筒穿過漏漿較嚴重的地方。二次跟進的深度視打入情況而定，根據經驗，要求鉆孔過護筒腳超過2 m時仍不漏漿。

2）護筒二次跟進后，即向孔內投入一定數量的粘土、片石和袋裝水泥，用鉆錘小沖程沖擊，使之均勻并重新造壁。靜置24 h，觀察孔內液面下降情況，穩(wěn)定后進行正常沖進。

3）配制高級泥漿進行護壁。泥漿主要成分有：優(yōu)質粘土、碳酸鈉、羧甲基纖維素（CMC）、聚丙烯酞胺（PHP）、鋸末、水泥等。通過工地實驗室試配，確定配合比見表1。

表1 高級泥漿基本配合比

4）在護筒外側加砂包，壓實護筒邊的細砂層和礫石層，減小水沿著護筒外壁的滲透作用，從而防止了護筒腳處泥漿壁的破壞。

2.3 鉆機的選擇

在細砂層和圓礫層施工中，由于需要護筒多次跟進及拋填片石和黃泥重新沖孔造壁，因此選擇了沖擊鉆機進行沖孔。進入強風化凝灰?guī)r層中時，由于此巖層遇水即軟化，成為膠體狀粘性土，沖擊鉆經常發(fā)生粘錘現(xiàn)象，改用回旋鉆配牙輪鉆頭時，牙輪經常被粘住無進尺，后改用刮刀鉆頭效果較好。在進入弱、微風化巖層時經過對比，牙輪鉆頭進尺效果較好。

根據地質情況和鉆機性能，鉆孔過程中的有效鉆壓：強風化層為60～120 kN；弱風化層為120～180 kN；微風化層為200～280 kN。一般在強風化和弱風化層采取減壓鉆進，以保證成孔垂直度，在微風化層則采取全壓鉆進，以提高鉆孔效率。在強風化和弱風化軟巖層中轉速為5～7 r/min，微風化硬巖層中轉速為8～10 r/min。

根據施工經驗，回旋鉆接沖擊鉆施工應注意以下幾點：

1）沖擊鉆鉆頭直徑不得小于回旋鉆鉆頭直徑，以免回旋鉆掃孔時破壞護壁。

2）兩種鉆機在定位時必須準確，并保證兩種鉆機的開孔中心點基本重合。

3）沖擊鉆如發(fā)生粘錘，可拋入適量碎石，不得向孔內拋入鐵件和大塊片石，以免損傷后續(xù)回旋鉆的鉆頭。

2.4 清孔

該橋主墩樁基礎設計為嵌巖樁，設計要求樁底沉渣厚度不大于5 cm，對于大直徑超深水中樁，清孔時間過長將容易引起塌孔。為了縮短清孔時間，采取了如下措施。

1）首先在離終孔前2 m把吸砂泵連接在泥砂分離器上，進行第一次反循環(huán)清孔。第一次清孔目的是降低含砂率及循環(huán)清除孔底沉渣，不加清水降低泥漿比重，保持泥漿比重在1.15～1.20之間。

2）待含砂率降到4%后，下鋼筋籠，下完鋼筋籠后，采用氣舉反循環(huán)進行第二次清孔。二次清孔過程中仍舊加泥砂分離器，加快含砂率的降低，同時注入清水降低泥漿比重。經過現(xiàn)場實測使用泥砂分離器后，含砂率可降到0.4%。

3）二次清孔達到要求灌注混凝土前，從導管內灌入約3m高新鮮泥漿來置換孔底舊泥漿。新鮮泥漿用膨潤土調制，各項指標必須符合要求，這樣可保證孔底沉渣厚度符合設計要求并改善孔內泥漿性能。

通過抽芯檢測結果看，樁底混凝土與巖層相接面沉渣很少，遠遠小于5 cm的標準，這證明了上述清孔工藝的有效性。

2.5 施工過程的抗洪渡汛

2003年6月中下旬，桃江發(fā)生了百年一遇的特大洪水，但主墩施工平臺和鋼護筒安然無恙，已開鉆的12根樁基均未發(fā)生坍孔現(xiàn)象。主要原因是對這場洪水準備充分，抗洪搶險措施及時、有效。洪水前主要采取了以下措施。

1）施工平臺和鋼護筒加固。對施工鋼平臺本身進行全面加固，保證工字鋼、貝雷梁與鋼管樁之間連接牢固；將所有鋼護筒用雙拼I25a工字鋼焊連成整體；在平臺上下游分別拋設2個混凝土重力錨，錨碇尺寸為2 m×2 m×1.5 m；在平臺靠上游方向增設安全防護樁和導流裝置，以抵抗上游洪水漂浮物對平臺的沖擊；用編織袋裝砂，拋到施工平臺鋼護筒及鋼管樁底部，填高2 m，以減少洪水對河床的沖刷。

2）已開孔樁基處理。將已開孔樁基內泥漿調配成高級泥漿，提高粘度和膠體率。洪水來臨前，將鉆頭提出孔外，在護筒上加焊蓋子，蓋子用8 mm鋼板焊制，以防洪水淘蝕護筒內泥漿。

[1]公路施工手冊.橋涵（上冊）[M].北京：人民交通出版社，1993.

[2]JTJ 041一2000，公路橋涵施工技術規(guī)范[S].