淺談大直徑水下鉆孔灌注樁施工技術(shù)

張與

摘要：結(jié)合黃欖項目部西樵水道特大橋主墩鉆孔樁φ2.5m，樁長49-54m的特點，詳細闡述大直徑水下鉆孔灌注樁的施工技術(shù)，為類似施工提供參考。

關(guān)鍵詞：大直徑水下樁 施工技術(shù)

1 工程概況

黃欖快速干線（西段）工程橋梁標（第一標段）起訖里程K0+900～K2+900，全長2000m。其中主橋長300m，東西岸兩段引橋全長1487.02m，路基長212.98m。大直徑水下樁集中在主橋，主橋主墩樁號Z26#、Y26#、Z27#、Y27#均位于西樵水道中，各墩基礎由6根φ2.5m的群樁組成，樁深53m。

根據(jù)工程地質(zhì)勘查資料表明，擬建工程場地地下水主要為上層滯水、孔隙承壓水及基巖裂隙水。主墩處各巖土層分層如下：①淤泥：深灰色，土黃色，飽和，流塑，偶夾薄層粉砂。②粉質(zhì)粘土：灰色，淡黃色，濕，可塑，局部軟塑，偶夾粉砂及蠔殼。③粉砂：灰白色，飽和，松散，分選性較好，偶夾細砂。④砂礫：土黃間灰色，飽和，中密，級配較差，夾中砂。

場地地表水主要為流經(jīng)場地的高沙河水運河道、大涌、橫河等內(nèi)涌，水深一般為2-3m，高沙河（西樵水道）等水運河道水深一般為8-12m，最高水位時26#墩位處水深約3.0m，27#墩位處約6.0m。擬建場地地面下20m深度范圍內(nèi)存在有飽和粉砂、中砂及粗砂，當?shù)卣鹪O計烈度為7度時，有發(fā)生液化的可能。主墩樁基為嵌巖樁，必須保證樁端進入微風化巖層一定深度。具體要求為：主橋主墩入微風化巖層不小于3倍樁徑，26#、27#墩樁基入微風化巖層不小于7.5m。

2 施工工藝

2.1 施工平臺設計 由于場地為深水區(qū)，采用鋼管樁施工平臺，各鋼管樁在順水流向適當位置開口，割平鋼管樁頭；并在鋼管內(nèi)灌注砂至距管口1m位置處，然后澆注C15砼，以保證鋼管樁在水中的穩(wěn)定性，平臺施工開始時即設置航標，懸掛夜間紅燈示警等通航導向標志，并打設鋼管樁防撞墩保證施工平臺的穩(wěn)固，設置救生圈保證人身安全，保持場地干凈整潔，不污染環(huán)境及河道。

2.2 鉆樁成孔 主橋主墩位于江中，結(jié)合地質(zhì)情況，采用沖擊鉆鉆孔，使用鋼絲繩沖擊式鉆機，沖擊鉆鉆孔優(yōu)點在于適用土質(zhì)廣泛，遇到大卵石、飄石也能克服鉆穿，沖錘下沖時能把部分鉆渣擠入孔壁能加強孔壁穩(wěn)定性，不容易塌孔。

2.2.1 鋼護筒制作及埋設。鋼護筒設計內(nèi)徑為270cm，鋼護筒采用厚度為14mm的A3鋼板卷制而成。卷制成形后的護筒應圓且接縫嚴密。為加強護筒的整體強度，在焊接接頭焊縫處加設厚10mm寬20cm的鋼帶，護筒底處加設厚14mm寬30cm的鋼帶作為刃角。鋼護筒每節(jié)加工長度為5-10m（或按實際長度分節(jié)加工）。焊接采用坡口雙面焊，所有焊接必須連續(xù)。鋼護筒在加工廠進行分節(jié)制作，經(jīng)檢查合格后由駁船運至主墩鉆孔平臺，現(xiàn)場焊接接長。

鋼護筒下沉步驟：

在平臺樁位處焊設護筒下沉定位架→安裝第一節(jié)鋼護筒于導向架內(nèi)并與導向架下口臨時焊接，使護筒固定→吊起第二節(jié)鋼護筒對準第一節(jié)鋼護筒，校正后將兩節(jié)鋼護筒連接處焊牢并加強→割除第一節(jié)護筒與導向架焊接處用汽車吊下放第一二節(jié)護筒→吊裝60kW振動錘振動下沉，再接長下節(jié)鋼護筒，如此反復直到下沉至護筒所需的深度。

鋼護筒埋設首先在每個平臺上，精確放出護筒位置，利用鉆孔平臺上縱橫工字鋼安設護筒沉放導向架，導向架比護筒直徑大5cm，由25T汽車吊吊起鋼護筒通過導向架緩慢下放直到其刃角自然下沉到河床面為止。在校正護筒垂直度（小于0.5%）和護筒平面位置偏差后，采用60kW的振動錘振動下沉，并按需要焊接接長護筒，在現(xiàn)場焊接鋼護筒時要采取有效措施保證鋼護筒的軸線順直度，護筒連接處要求筒內(nèi)無突出物，應耐拉、壓，不漏水。振動錘振動下沉直至護筒底部達到設計標高。若鋼護筒不能沉放到所需深度，在護筒內(nèi)部利用φ300mm空氣吸泥機，按先中部后四周再中部的順序吸砂，必要時在護筒外壁輔以高壓射水下沉。

2.2.2 鉆孔。鋼護筒下沉到位并經(jīng)檢驗合格后，用φ30cm的鋼管串聯(lián)6個鋼護筒作為泥漿循環(huán)池。廢舊泥漿用泥漿泵抽至岸邊指定位置，再由泥漿車運至棄渣場。做到不污染農(nóng)田和河道。

樁基施工一律采用優(yōu)質(zhì)粘土配制的泥漿護壁，以確保施工安全和質(zhì)量。施工中隨時優(yōu)化泥漿的比重，達到最優(yōu)的護壁和懸浮鉆渣效果。

鉆機就位后，進行樁位校核，確保樁位準確。造漿完畢后慢速開鉆，待整個鉆頭進入土層后進行正常鉆進。在護筒刃角部位必須慢速鉆進，待通過后再正常鉆進。整個成孔過程應專人負責填寫沖進記錄并觀察孔內(nèi)泥漿面和孔外水位情況，發(fā)現(xiàn)異常立即采取有效措施，進行處理。鉆孔中泥漿指標應嚴格控制，好的泥漿不但利于保證孔壁的穩(wěn)定，而且有利于懸浮鉆渣加快施工進度。在成孔后應往孔底注入優(yōu)質(zhì)泥漿置換出含渣量過大的泥漿，保證孔底干凈。

2.3 清孔、吊放鋼筋籠及安裝導管

2.3.1 清孔。孔深達到設計標高后，對孔徑、傾斜度、孔深進行全面檢查，符合要求后并經(jīng)現(xiàn)場質(zhì)檢工程師和監(jiān)理驗收確認終孔后，停止進尺，用泥漿泵壓入相對密度為1.03-1.10的較純泥漿，把孔內(nèi)懸浮鉆渣的泥漿換出，換漿時間約4-6小時，注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔。

2.3.2 吊放鋼筋籠。經(jīng)測試合格的鋼筋堆放在現(xiàn)場指定位置，在使用前應將鋼筋表面的油漆及鐵銹清理干凈。樁基鋼筋均在鋼筋制作場制作綁扎成型，除底節(jié)鋼筋籠的長度根據(jù)樁長適當調(diào)整外，其余各節(jié)12m左右，成孔后用25t吊車吊放入孔，主筋接頭采用搭接焊。

鋼筋籠的鋼筋下料、成型加工嚴格按設計圖紙和鋼筋操作規(guī)程進行，分節(jié)制作。鋼筋籠每隔2m設置加強箍筋一道，并均勻設置定位鋼筋。鋼筋骨架外側(cè)設置控制保護層厚度的墊塊，間距豎向為2m，橫向圓周不得少于5處。鋼筋籠主筋的搭接采用焊接，焊接質(zhì)量要求：單面焊的長度≥10d，雙面焊的長度≥5d，接頭間距相互錯開距離大于1.3倍搭接長度，且大于50cm。同一截面接頭數(shù)量不大于50%。endprint

25T吊機吊放鋼筋籠入孔前，先下檢孔器進行檢查，檢孔器長為樁徑的4-6倍，直徑以鋼筋籠直徑加10cm為準。經(jīng)檢孔器檢驗合格后，方能下放鋼筋籠。鋼筋籠入孔時應緩慢、平穩(wěn)，防止鋼筋傾斜和碰撞孔壁導致塌孔，當發(fā)現(xiàn)入孔有困難時，應查找原因進行處理。

2.3.3 導管安裝。采用內(nèi)徑為30cm的鋼性導管，壁厚5mm，每節(jié)長2.5m，配1-2節(jié)長1-1.5m短管，由管端粗絲扣、法蘭螺栓聯(lián)結(jié)，接頭處用橡膠圈密封防水?；炷凉嘧⒓芾勉@機本身懸臂，用于支撐懸吊導管，吊掛鋼筋籠，上部放置容量為4m3混凝土漏斗。

導管吊放完畢，進行二次清孔，在導管頂口接異型接頭，往導管內(nèi)加灌泥漿，灌注混凝土前不能停止換漿工作，以使沉淀在孔底的沉渣飄流。在導管上端連接的混凝土漏斗，其容量必須滿足儲存首批混凝土數(shù)量的要求。灌注首批混凝土時導管下口至孔底的距離為30-50cm。

2.4 灌注水下混凝土及提升導管 樁基混凝土為水下C30混凝土?；炷僚浜媳刃杞?jīng)監(jiān)理工程師批準后使用。采用攪拌站攪拌混凝土，由混凝土運輸車送至現(xiàn)場，檢查其均勻性和坍落度等，在運輸和灌注過程中應無顯著離析、泌水現(xiàn)象，如不符合要求應進行第二次拌合。

首批混凝土灌注時導管口采用混凝土隔水栓堵口，隔水栓預先用8號鐵絲懸吊在混凝土漏斗下口，當混凝土裝滿漏斗后，剪斷鐵絲，混凝土即下入到孔底，排開泥漿，進入孔內(nèi)。利用導管內(nèi)混凝土的超壓力使混凝土的灌注面逐漸上升，上升速度不低于2m/h。

混凝土采用攪拌站進行拌和，施工中為避免混凝土運輸產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象，至少采用四臺混凝土攪拌運輸車運輸混凝土，施工中嚴格控制混凝土配合比及和易性，一個孔樁做5組混凝土試件，并根據(jù)混凝土灌注情況，隨時進行混凝土坍落度檢查。

施工中盡量減少拆除導管時間，保證全孔混凝土在首批混凝土初凝前灌完。由于廣州地區(qū)氣溫較高，混凝土摻合高效緩凝減水劑，以保證混凝土的初凝時間。

2.5 成樁檢測 當樁基混凝土灌注28天后，根據(jù)設計要求的頻率和檢測方法進行成樁檢測。檢測時，將樁頂?shù)耐练介_挖，露出樁頭，風槍鑿除樁頭頂面的浮漿，露出新鮮樁基混凝土，通知現(xiàn)場監(jiān)理、質(zhì)量檢測部門進行樁基檢測。

3 質(zhì)量控制措施

3.1 鉆孔質(zhì)量控制措施 ①鉆機鉆孔過程中為防止孔壁坍塌，應配足夠深度的護筒，保持護筒水位高出外水位1.2m，不能清水開孔，應采用優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿比重應保持在1.3以上。②鉆孔時分班連續(xù)進行，不得中斷，不斷向孔內(nèi)注漿，防止坍孔，終孔時應對孔位、孔深、孔徑、垂直度、孔底土層進行檢查。③在沖孔過程中經(jīng)常注意土層及巖層的變化，及時抽取渣樣，判斷土層，記入沖孔記錄表中，并與地質(zhì)資料進行核對。④鉆機在遇到粉土和砂土等較軟土質(zhì)時，應采用較低速平穩(wěn)鉆進，以減少鉆機對孔壁的擾動。

3.2 清孔及吊放鋼筋籠質(zhì)量控制措施 ①清孔時，應將附著于孔壁的泥漿清洗干凈，并將孔底的鉆渣、泥漿等沉淀物清洗干凈。②清孔后的孔底沉淀物厚度應符合設計要求，檢查合格經(jīng)監(jiān)理工程師同意后再進行下道工序。③因灌注樁為大直徑水下灌注樁且樁長較長，在清孔中為保證質(zhì)量，還應采取空氣壓縮機配合泥漿泵進行清孔作業(yè)。④檢查鋼筋骨架焊接質(zhì)量，骨架應一次吊裝就位。⑤為防止鋼筋骨架在灌注過程中上浮，用4根φ48mm鋼管套于骨架主筋上，再利用架于護筒上的橫梁將鋼管壓住，鋼筋骨架受混凝土頂托不會上浮。

3.3 混凝土灌注質(zhì)量控制措施 ①混凝土拌和生產(chǎn)及運輸速度應滿足樁孔在規(guī)定時間內(nèi)灌注完畢，灌注時間不得長于初盤混凝土的初凝時間。②易坍地層及地質(zhì)軟硬交界處應適當放慢灌注速度；③嚴格控制集料級配和施工配合比，確?；炷梁鸵仔?；要求坍落度180-220mm。④采用導管法灌注混凝土時應注意首批混凝土灌注時，埋管深度不得小于1m；隨著灌注連續(xù)進行，隨灌隨拔導管，中途停息時間不超過15分鐘，在整個灌注過程中，導管在混凝土中埋深控制在2-6m。⑤混凝土灌注快達到設計高程時，保持導管上端比護筒頂高4-5m，以保證樁頂混凝土的密實度，同時計算好末盤混凝土數(shù)量。⑥孔內(nèi)混凝土面位置的探測要準確，采用錐形探測錘探測。錘重不小于4kg。⑦為了保證樁頂混凝土的密實性和強度，實際灌注的樁頂標高比設計樁頂高出0.5-1m，留待破除樁頭時鑿除。

3.4 樁基混凝土質(zhì)量控制 根據(jù)規(guī)范規(guī)定或監(jiān)理工程師批準過的樁基礎檢測方案，進行超聲波檢測，對于不采用超聲波法檢測的樁則采用小應變檢測；根據(jù)規(guī)范和設計要求，在施工過程中，當監(jiān)理工程師認為混凝土質(zhì)量或施工中有不正?，F(xiàn)象而懷疑樁的質(zhì)量時，或無破損檢測確定樁身質(zhì)量不符合設計要求時，將按照監(jiān)理工程師的決定對孔樁做抽芯檢查，抽芯時的抽芯長度由質(zhì)量檢測單位進行確定；按規(guī)定做好每根孔樁的試件，配合監(jiān)理工程師做好試驗過程的旁站。

4 結(jié)論

近幾年，大直徑鉆孔灌注樁的運用越來越普遍，這是因為它具有單樁承載力高，抗震性能良好，無振動，鉆孔時對土壤沒有擠密作用等優(yōu)點，通過對黃欖西樵水道特大橋大直徑水下灌注樁工藝的實踐，可為同類型橋梁施工提供參考。

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