兩種不同作業(yè)平臺在坂面大橋主橋墩樁基施工中的應(yīng)用

■程田三

(三明市交通建設(shè)投資有限公司，三明 365000)

1 工程概況

廈沙高速公路三明段坂面大橋位于尤溪縣坂面鄉(xiāng)蔣坑村， 大橋跨越尤溪水東電站庫區(qū)， 右線橋長503.505m， 橋型布置為：3×35m(預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)-剛構(gòu)T 梁)+(66+120+66)m 預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)箱梁+4×35m(預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)-剛構(gòu)T 梁)。主橋主墩為4#和5#墩，采用箱形墩配樁基礎(chǔ)， 樁直徑為2.8m，設(shè)計樁長28m。

主墩位于尤溪水東電站水庫區(qū)域， 最大流量為6302.6m3/s， 最 大 流 速 為3.28m/s； 橋 位 處 水 位 最 高144.17m，最低136m，高差最大8.17m，水深最大17m，最小9m。

橋位處地質(zhì)地貌復(fù)雜， 覆蓋層厚度6m～8m， 主要為河道淤泥，無強度，易流動，工程性能較差。覆蓋層下依次為砂土狀強風化 (晶屑) 熔結(jié)凝灰?guī)r， 中風化(晶屑)熔結(jié)凝灰?guī)r，微風化(晶屑)熔結(jié)凝灰?guī)r。

2 地質(zhì)情況及施工方案選擇

坂面大橋場區(qū)屬沖洪積河谷間殘坡積臺地地貌，河谷呈大 “V”字型，河谷蜿蜒曲折。南岸在河床地勢上屬河谷凹岸，自然山坡坡度20°～25°，地勢較陡，山坡植被發(fā)育； 北岸在河床地勢上屬河谷凸岸， 為沖洪積灘涂地，地勢較平坦開闊。由于電站大壩蓄水，水流緩慢，河床上較多的淤積，南北岸河床上覆層均為河道淤泥、軟質(zhì)土，下伏基巖主要為侏羅系下紡南園組第二段的(晶屑)熔結(jié)凝灰?guī)r、 (晶屑)凝灰?guī)r。

4#墩處于近南岸臨崖的深水中， 地勢比較陡峭，如果采用筑島圍堰需要大量的填土且圍堰外側(cè)穩(wěn)定性極差，同時也將對庫區(qū)水源水質(zhì)造成一定污染。因此在施工方案的考慮上，采用鋼管樁平臺，作為樁基、墩柱等施工的作業(yè)平臺。

5#墩位于北岸，沖洪積灘涂地，地勢較平坦， 鑒于在坂面大橋6#墩左側(cè)需開挖修建標段的鋼筋加工場，有大量挖方可以利用，而且還可兼顧后續(xù)的墩柱、箱梁懸澆施工和作機械、設(shè)備、材料的堆放場地，因此在施工方案的考慮上，采用筑島圍堰平臺。

3 4#墩樁基鋼管樁平臺施工情況

3.1 鋼管樁平臺布置

4#墩位于近尤溪水東電站水庫庫區(qū)南岸臨崖的深水中，地勢陡峭。從現(xiàn)場地形來看，修建鋼管樁平臺比較合適(見圖1)。

鋼管樁施工平臺的質(zhì)量要求： 鋼管樁傾斜率應(yīng)控制在1%以內(nèi)；位置偏差宜控制在300mm 以內(nèi)；平臺必須平整，各連接處要牢固，鋼管樁周圍要拋砂包，并定期測量鋼管樁周圍的河床面標高， 沖刷是否超過允許范圍。

3.2 鉆孔施工技術(shù)措施

根據(jù)地質(zhì)資料， 針對該主墩樁基基礎(chǔ)巖層表面斜度大、巖石強度高等特點，采用沖擊鉆機成孔，并配泥漿正循環(huán)系統(tǒng)。鉆孔施工工序流程同5#墩。施工過程中，在護筒埋設(shè)、鉆進方面采取了有針對性的施工技術(shù)措施，確保了順利成孔成樁。

（1）鋼護筒埋設(shè)

深水樁鉆孔施工， 鋼護筒的埋設(shè)是第一項重要工作，是樁基成功的基礎(chǔ)。施工中，首先在鋼管樁平臺上安裝定位架導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向架為上下兩層，并盡可能使兩層間距加大，以起到良好的導(dǎo)向作用，確保鋼護筒位置準確和垂直度。采用的鋼護筒內(nèi)徑3.0m，分為3 節(jié)，每節(jié)8m，利用25t 汽車吊起吊鋼護筒， 在鋼護筒底部距河床0.5 米左右時，進行精確定位，然后盡快將鋼護筒插入河床覆蓋層中，并用DZ—60 震動樁錘插打。考慮到水庫水位漲落的影響，護筒的最小打入深度穿透淤泥層深入基巖層面一定深度。鋼護筒插打時，跟蹤測量護筒的垂直度，確保護筒垂直度符合要求。

圖1 4#墩鋼管樁平臺(單位：mm)

（2）鉆進技術(shù)措施

4#主墩位于水庫庫區(qū)，淤泥層較厚，但淤泥層不穩(wěn)定。而且水庫水位的無規(guī)律漲落，對施工影響很大。

鉆孔樁施工時，先在孔內(nèi)投放黏土造漿，并加入適量片石，頂部拋平，采用約1.0m 低沖程高頻率反復(fù)沖砸，將片石、泥膏擠入底斜巖面處外側(cè)無護筒孔壁，確保孔壁堅實不致坍塌漏漿。在覆蓋層中鉆進時，一般泥漿較濃， 其相對密度1.20～1.40， 粘度20Pa·S， 膠體率95%以上。并通過泥漿正循環(huán)排碴，在出沉淀池處人工配合清渣。

在較高強度凝結(jié)熔灰?guī)r中鉆進時，為了使鉆頭以較大的能量沖擊巖面，加快鉆進速度，采用2m～3m 沖程沖砸，此時沖程不宜過大，否則，鉆頭磨損太快，甚至會發(fā)生鉆頭斷裂現(xiàn)象。通過泥漿正循環(huán)凈化泥漿時，勤排渣，盡量將含砂率降低到10%以下，并保持泥漿相對密度1.20～1.30， 膠體率95%以上， 同時將粘度適當增大到22Pa·S， 以增強泥漿懸浮攜帶鉆渣的能力， 但粘度也不應(yīng)過大，否則會影響泥漿泵的正常工作，增加泥漿凈化難度。

鉆進過程中，應(yīng)始終保證泥漿質(zhì)量，同時確保護筒內(nèi)泥漿面標高不低于河水位1.5～2.0m， 這是防止 “坍孔” 和 “縮頸” 的基本保證。 在4#墩樁基施工過程中，由于庫區(qū)水位漲落無常，對水頭的影響很大，因此控制好孔內(nèi)水頭就是鉆進過程中一項非常重要的控制要點。 過程控制中， 采用的措施就是隨時觀測水位變化，對孔內(nèi)的水頭進行隨時調(diào)整。

（3）4#墩鉆進通過斜巖面的處理

4#墩位處巖面傾斜度約45 度的河床上，河床表面為淤泥層，呈流動性。4#墩8 根樁鉆進至護筒底口時均程度不等地發(fā)生了歪鉆、滑鉆、卡鉆及漏漿等現(xiàn)象，給施工帶來很多困難。處理歪鉆、滑鉆、卡鉆問題通常的技術(shù)措施是回填片石或加黏土或加水泥等，采用小沖程沖砸，特別是鉆至護筒底口附近處。處理護筒底口漏漿問題一般采用回填黏土與片石、拋投石屑、灌注混凝土等方法。

在該墩樁基施工過程中，部分樁基通過回填黏土加片石的處理漏漿取得了一定的效果。位處外側(cè)(大里程側(cè)) 的左4-2-2 樁， 由于巖層表面傾斜度大， 且表面淤泥層不穩(wěn)定，容易被泥漿穿洞擠出，在回填片石黏土后重新鉆進過程中容易擾動淤泥層，造成護筒底口繼續(xù)漏漿，因此最終采取了孔外周邊拋填片石加黏土袋和孔內(nèi)灌注水下混凝土的處理措施。首先是鉆孔護筒外圍拋填片石和黏土袋；然后鉆進至護筒底口時，先孔內(nèi)回填片石和黏土繼續(xù)鉆進至穿過斜巖面約2m，再灌注C30水下混凝土至高于護筒底口約2m 處，待混凝土達到一定強度時， 采用小沖程沖擊， 緩慢鉆至低于護筒底口2-3m 處，再利用2-3m 沖程鉆進。混凝土灌注堵漏取得了較好成效，保證了鉆進成孔順利(見圖2)。

圖2 4#墩鉆孔樁斜巖面漏漿處理示意圖

4 5#墩樁基鉆孔施工技術(shù)和控制措施

4.1 5#墩樁基筑島圍堰平臺布置

5#墩位于近尤溪水東電站水庫庫區(qū)北岸近岸灘涂地的淺水中，河床上伏淤泥層，地勢稍平坦，進行筑島圍堰可行且經(jīng)濟，能夠為后續(xù)的承臺、墩柱、箱梁等施工提供更寬闊的作業(yè)場地。 由于到河床上伏的淤泥層較厚，且河水的漲落對土圍堰的影響比較大，單純的筑島土圍堰穩(wěn)定性差，因此在圍堰修筑時考慮用鋼板樁作為外圍擋護，施工中采用了雙排鋼板樁(見圖3)。

筑島圍堰施工平臺，平臺高度應(yīng)高于最高水位0.5～1.0m，根據(jù)對設(shè)計圖紙和現(xiàn)場河床水位的調(diào)查，常水位141.5m，最高水位144.17m，因此在本工程施工時把圍堰高度定在了145m。

圖3 5#墩鋼板樁筑島圍堰

4.2 5#墩樁基鉆孔灌注樁施工工序

基于鋼板樁圍堰施工作業(yè)平臺，5#主墩的水中樁，因而成為了類似普通陸上鉆孔灌注樁施工。這也是近岸水中樁鉆孔施工通常采用的一項施工技術(shù)措施。

鉆孔灌注樁施工工序包括場地準備、樁位放樣、埋設(shè)護筒、鉆孔、清孔、吊裝鋼筋籠、灌注混凝土等，具體施工工序流程如圖4 所示。

4.3 鋼板樁圍堰平臺的鉆孔樁控制技術(shù)重點

在一般鉆孔灌注樁的施工注意事項和質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，對于圍堰平臺的鉆孔樁施工，由于圍堰填土不可能按路基填筑壓實標準進行壓實度控制，而且還受到河水漲落的影響，雖然采取了鋼板樁擋護，還是存在填土下沉和順河向的滑動可能。所以在施工中特別對于護筒埋設(shè)和鉆孔豎直度(測斜)控制作為重要的技術(shù)控制要點。

圖4 鉆孔灌注樁施工工序流程圖

（1）護筒埋設(shè)

根據(jù)本工程的現(xiàn)場實際情況，護筒采用鋼護筒，采用5mm 鋼板制成內(nèi)徑為3.0m(樁徑2.8m+0.2m) 的鋼護筒。 護筒埋設(shè)采用上埋式， 高出土圍堰平臺0.3m，護筒埋設(shè)深度為4.0m。 鋼護筒頂端留有寬0.4m、 高0.2m 的出漿口。施工中， 首先對樁位周邊和鉆機安放范圍內(nèi)(預(yù)估面積)進行30cm 厚片石加碎石嵌擠填筑，并充分碾壓密實，然后樁位測量放樣。

護筒埋設(shè)質(zhì)量控制，應(yīng)做好以下幾點： （1）護筒的制作質(zhì)量，鋼板的厚度、幾何尺寸要符合要求，節(jié)段連接處要求筒內(nèi)無突出物， 并耐拉壓， 不漏水； （2）做好實測定位工作， 護筒中心豎直線應(yīng)與樁中心線重合，平面允許誤差控制在20mm 以內(nèi)，并保證護筒的豎直度， 豎直線傾斜率不大于1%； （3） 護筒的埋置深度，一般埋深為2.0～4.0m，為保證鉆孔和灌注混凝土的順利進行， 本工程實際采用了埋深4.0m 的鋼護筒；（4）護筒外圍必須用黏土夯填密實，本工程護筒采用挖坑加鉆機壓入的方式進行埋設(shè)，在護筒外圍用黏土夯填密實后， 并對護筒外圍周邊50cm 范圍內(nèi)進行厚度10cm 水泥混凝土硬化。

（2）鉆進過程中的豎直度 （測斜）控制

鉆孔施工中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題一般有坍孔、鉆孔偏斜、擴孔、縮孔、漏漿、梅花孔、糊鉆、埋鉆等，在筑島土圍堰平臺鉆孔施工中，對這些可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題均應(yīng)做好防范工作。在本工程施工中，根據(jù)場地地質(zhì)情況來看，針對鉆孔偏斜，也就是鉆進過程中的豎直度控制作為一個重要控制技術(shù)要點。

豎直度質(zhì)量控制，應(yīng)注意做好以下幾點工作： （1）施工前，鉆機就位要準確，安裝應(yīng)平穩(wěn)，鉆機安放位置應(yīng)進行充分平整和碾壓密實并進行適當?shù)挠不?，本工程采取用片石填筑硬化的方式?（2）施工中應(yīng)經(jīng)常性檢查鉆架位移量并測量鉆桿的傾斜度，作為施工過程的豎直度控制， 本工程中施工過程中主要采用了鉆桿測斜法； （3）當發(fā)現(xiàn)有傾斜趨勢時，一般在土圍堰底部進入河床基巖面處，一軟一硬的交界處，容易出現(xiàn)這種情況，應(yīng)在傾斜處反復(fù)掃孔，并調(diào)整鉆尺進度，以此來控制斜孔的發(fā)生； （4）當發(fā)現(xiàn)鉆桿擺動較大時，要對鉆桿檢查并控制鉆速，以防擴孔，局部擴孔就可能會產(chǎn)生鉆孔傾斜。

5 結(jié)語

水中樁基施工，針對不同的場地條件，應(yīng)選擇合理的施工作業(yè)平臺，為樁基施工提供便利，是重要的施工技術(shù)措施。坂面大橋兩個主墩均處于水中，4#主墩臨崖水陸高差較大，故而采取鋼管樁平臺，5#主墩近岸水陸高差小且易修筑圍堰而采取了筑島圍堰平臺。

針對不同作業(yè)平臺和地形情況的水中樁，在鉆孔施工技術(shù)和控制措施上應(yīng)有針對性。5#墩樁基重點做好護筒埋設(shè)和豎直度控制；而4#墩樁基受庫區(qū)水位漲落及河床斜巖面影響，主要做好護筒埋設(shè)，并采取合適的鉆進技術(shù)措施，鉆進過程中采取有效技術(shù)措施處理斜巖面漏漿問題，樁基施工得以順利完成，樁基質(zhì)量均符合要求。

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