赤道幾內(nèi)亞Mbini大橋深水無覆蓋層傾斜巖面鉆孔灌注樁施工技術(shù)

龐 平 ，張文遠

（中交第三公路工程局有限公司第五工程分公司，北京市 100021）

1 工程概況

赤道幾內(nèi)亞Mbini大橋位于赤道幾內(nèi)亞大陸部分的中部Wele河入?？?，河水潮差高達4.3 m，退潮時河水最大流速達到6.0 m/s。大橋22號墩為南側(cè)主引橋過渡墩，設(shè)計有8根直徑為1.8 m的鉆孔灌注樁，樁長29 m，按照嵌巖樁設(shè)計。

該墩樁基礎(chǔ)施工具有如下特點：

（1）墩位處基巖裸露，無覆蓋層且?guī)r面呈整體西南側(cè)傾斜狀，上表面為一層厚度為0.15～0.3 m不等的強風(fēng)化巖層，樁基施工控制困難，鋼護筒的施工更是一個難題。

（2）巖面傾斜，鉆孔平臺鋼管樁的施沉與穩(wěn)定性是難題。

（3）受大西洋漲落潮影響，河水水位落差大，鉆孔平臺的設(shè)計和施工要求高。

（4）墩位處wele河水深、流速大，傾斜巖面不適合拋填土袋處理。

2 鋼平臺的設(shè)計施工

考慮鉆孔平臺承受施工機械和鋼護筒的重量，本墩鉆孔平臺的設(shè)計最大荷載取75 t（50 t履帶吊+25 t吊重），同時鉆孔平臺的設(shè)計考慮了承臺鋼圍堰施工的影響。

鉆孔平臺主要材料為：630鋼管樁、H400寬面工字鋼、工40工字鋼、[20槽鋼。

鉆孔平臺的設(shè)計如圖1所示。

鉆孔平臺的施工受河水漲落潮的影響很大，同時漲落潮時水流速大，對鋼管樁的定位影響大，同時安全隱患大。為此，經(jīng)過仔細的研究，采用了懸臂導(dǎo)向架對鋼管樁進行定位。由于巖面傾斜，鋼管樁進入厚度很小的強風(fēng)化層后，仍有部分沒有接觸巖面，為此，采用了在鋼管樁內(nèi)部填混凝土袋的辦法。首先用混凝土袋將鋼管樁懸空未接觸巖面的部位堵塞，之后在鋼管樁內(nèi)部灌注混凝土，使鋼管樁與巖面接觸面積增大形成穩(wěn)定的支撐。在鋼管樁灌注混凝土前懸臂導(dǎo)向架不拆除，支撐鋼管樁，防止其在水流沖擊下傾斜或倒入水中。鋼管樁每打設(shè)完成一根立即與就近的鋼棧橋鋼管樁或者平臺鋼管樁連接。

3 傾斜巖面鋼護筒二次跟進施工

由于河床基巖裸露，巖面呈20°角傾斜，導(dǎo)致鋼護筒一側(cè)與傾斜巖面的上端呈點接觸，另一側(cè)以及大部分鋼護筒邊口懸空于傾斜巖面的上方，使得護筒內(nèi)外聯(lián)通，孔內(nèi)泥漿被河水稀釋而達不到懸浮鉆渣的要求，孔內(nèi)鉆渣也不能及時清除，使鉆渣被反復(fù)沖鉆，鉆孔進尺緩慢。同時，由于樁基頂部高出巖面5 m多，對混凝土的灌注和施工質(zhì)量也帶來嚴(yán)重的影響。鑒于此，經(jīng)過認真的研究，反復(fù)論證，采用鋼護筒二次跟進的方案解決了該問題。

（1）加大鉆錘直徑進行擴孔施工。

一般鉆孔灌注樁施工，按照規(guī)范要求，護筒直徑應(yīng)大于樁基直徑30 cm，因此，加大鉆錘擴孔施工的目的是使樁孔與鋼護筒的直徑相同，以便鋼護筒的二次施沉入巖順利。

首先將沖擊鉆頭經(jīng)過加焊錘牙，使鉆錘直徑加大到比鋼護筒尺寸小8 cm(沖擊鉆孔在不同土質(zhì)擴孔一般在4～8 cm之間，也就是雙側(cè)8～16 cm之間，因此采取將鉆頭直徑加大到比護筒小8 cm是合適的)；開始擴孔施工，鉆進到巖面最低側(cè)以下0.5～1 m后停止鉆進，提出沖擊鉆頭，移走鉆機。

（2）平臺導(dǎo)向架的設(shè)置。

圖1 鉆孔平臺立面布置圖（單位：cm）

鋼護筒二次跟進前應(yīng)在需跟進的護筒樁位處設(shè)置導(dǎo)向裝置，以避免護筒跟進過程中樁位傾斜。導(dǎo)向裝置高1.5 m，其下部設(shè)置支撐梁工40工字鋼與平臺的分配梁相連接使其固定，導(dǎo)向裝置采用[20型鋼和工40工字鋼制作而成。

（3）跟進護筒與原樁位護筒的焊接。

二次跟進鋼護筒與原樁位護筒的焊接采用連續(xù)滿焊，并加設(shè)加勁綴板以提高護筒連接的抗剪能力，具體形式見圖2。將鋼護筒接長尺寸由擴孔鉆進的深度來決定。

圖2 鋼護筒連接示意圖

（4）鋼護筒的二次施沉與變形處理。

將接好后的鋼護筒沉設(shè)入擴孔后的孔中，注意在施工中始終保持鋼護筒的豎直狀態(tài)。施沉到位后，向鋼護筒內(nèi)回填片石和黃泥?；靥钇淖饔檬菍⒍问┏龄撟o筒時可能產(chǎn)生的向孔內(nèi)卷邊和變形，利用沖擊壓力擠回去；回填黃泥的作用是填塞護筒和擴孔巖壁間的縫隙。按照這種方法反復(fù)處理2～3次后，開始正常鉆進。

22號墩采用護筒二次跟進的方法順利完成了鉆孔施工。實踐證明，該方案不但解決了深水無覆蓋層傾斜巖面鉆孔灌注樁的施工難題，而且與鋼套箱圍堰方案相比減少了鋼材使用量，節(jié)省了大量的施工成本和施工時間，在施工平臺上操作增加了安全系數(shù)。

4 鉆孔樁施工質(zhì)量控制要點

（1）鋼護筒二次下沉?xí)r，要注意檢測護筒的垂直度，并時刻注意護筒的變形，并采用小激振力施沉。

（2）鉆機的選型?？紤]到墩位處為地質(zhì)巖石，同時由于樁基按嵌巖樁設(shè)計，而且入巖深度達22 m，故選擇大功率沖擊鉆機成孔，可以很好地控制成樁質(zhì)量。

（3）在施工過程中安排技術(shù)、管理人員24小時值班，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時處理問題，確保施工方案的及時有效實施，同時對鉆孔泥漿指標(biāo)進行頻繁檢測，確保鉆孔過程中和成孔澆筑混凝土前，泥漿指標(biāo)符合規(guī)范要求。

（4）由于赤道幾內(nèi)亞屬于熱帶，雨水較多，為了保證樁基能夠在雨天順利澆筑，采用型鋼搭設(shè)了臨時移動防雨棚，使整個澆筑過程在棚內(nèi)進行，確保樁基混凝土施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

赤道幾內(nèi)亞Mbini大橋22號過渡墩，采用鋼護筒二次跟進的方法，有效處理了巖面傾斜無覆蓋層河床鉆孔灌注樁施工的難題，與鋼圍堰等處理方法相比節(jié)省了大量的時間和費用，同樣具有切實可行、安全可靠的實施效果，對類似地質(zhì)結(jié)構(gòu)的樁基施工具有一定的參考價值。