深水樁基鉆孔施工技術(shù)

聶建省　千紹玉

摘 要：該文就天津集疏港公路二期海河大橋南引橋水中樁基施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，闡述了深水樁基施工技術(shù)，對(duì)成孔工藝重點(diǎn)描述，針對(duì)水中樁基鉆孔平臺(tái)、護(hù)筒、泥漿、鉆進(jìn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)的工藝措施。為今后類似工程積累、借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：深水 樁基 鉆孔 技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（a）-0072-02

1 工程概況

新建海河大橋南引橋位于海河入海口處，新港船閘和防潮閘內(nèi)側(cè)，起點(diǎn)樁號(hào)K10+549.940，終點(diǎn)樁號(hào)K13.056.618，橋梁全長2 506.618 m，6#、7#墩位于漁船閘引河河道內(nèi)，11#～19#墩位于海河入?？谥骱拥纼?nèi)，水流平緩，受潮汐影響大，樁基頂高程均低于河床2～4 m，水深2～8 m。

2 鉆孔前準(zhǔn)備工作

2.1 組裝、調(diào)試水上運(yùn)輸浮箱平臺(tái)

采用汽車吊和浮吊配合，先將每兩個(gè)浮箱分組拼接好，然后再用工字鋼系梁把3組浮箱連接成一個(gè)水上運(yùn)輸平臺(tái)，平臺(tái)在水上的移動(dòng)主要依靠較大功率的柴油駁船頂推，可滿足工程施工用的鋼板樁、鋼筋籠、鋼管樁、模板、鋼筋等轉(zhuǎn)運(yùn)工作。

2.2 施工棧橋

根據(jù)貫通的導(dǎo)線點(diǎn)和鋼棧橋的位置放樣鋼棧橋的位置，根據(jù)放樣的位置施工鋼棧橋。

在橋位中心線西側(cè)、既有海河大橋東側(cè)搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)棧橋，棧橋橋面寬度為4.0 m，橋面標(biāo)高3.0 m，設(shè)計(jì)主要材料為直徑720 mm螺旋鋼管、I36a工字鋼、∠75角鋼和30#槽鋼。便橋分3部分，南段長60 m，中段長30 m，北段長474 m，其跨徑組合為（5×12）m和（2×15）m和（37×12+15）m（圖1、圖2）。

2.3 鉆孔平臺(tái)

鉆孔平臺(tái)的搭設(shè)步驟為：測量定位放樣→施打平臺(tái)基礎(chǔ)鋼管樁→鋪設(shè)安裝平臺(tái)承重鋼橫梁和縱梁→焊接管樁連接構(gòu)件→布設(shè)護(hù)筒定位框架→打入鋼護(hù)筒→鋪平臺(tái)10 mm鋼板并固定→焊接防護(hù)欄桿→吊裝鉆機(jī)就位。

在鉆孔平臺(tái)施工中，要注意以下幾點(diǎn)。

（1）構(gòu)件加工與制作。

鋼平臺(tái)的支撐結(jié)構(gòu)則采用直徑640 mm的螺旋鋼管，單根長度均為12 m、6 m兩種，施工中根據(jù)需要現(xiàn)場焊接接長。鉆孔作業(yè)用的鋼護(hù)筒采用12 mm厚的板材在加工車間統(tǒng)一卷制加工，按不同位置、不同長度整體制作，最大長度12 m，原則上定位樁的加工長度比設(shè)計(jì)長度要大50 cm左右。

（2）定位樁插打。

采用浮吊配合振動(dòng)錘插打鋼管定位樁，先用全站儀采用交會(huì)法進(jìn)行樁位測量定位后，再用浮吊利用鋼管定位樁的自重將管樁插入樁位處的河床土層內(nèi)一定深度，然后調(diào)整好樁位，震動(dòng)錘液壓鉗進(jìn)行鎖緊，啟動(dòng)震動(dòng)錘，使管樁下沉至設(shè)計(jì)深度。下沉過程中要隨時(shí)檢測位置偏差和傾斜度，并及時(shí)校正偏差，使中心位置偏差控制在2 cm以內(nèi)，傾斜度不得大于1%。

（3）平臺(tái)鋪設(shè)。

平臺(tái)基礎(chǔ)鋼管樁施工完后，首先對(duì)樁頂標(biāo)高按設(shè)計(jì)高度進(jìn)行測量調(diào)整，使縱向、橫向的管樁頂標(biāo)高均處于一個(gè)平面內(nèi)，以確保鋼平臺(tái)的整體穩(wěn)定性；然后根據(jù)所設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)橫向和縱向鋼梁，縱向鋼梁的間距、長度需要根據(jù)鉆孔灌注樁的位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在樁基孔位處進(jìn)行加強(qiáng)；最后在縱向鋼梁上滿鋪30#的槽鋼，并預(yù)留好在鉆孔灌注樁的孔槽，槽鋼和鋼縱梁間均采用電焊點(diǎn)焊做臨時(shí)固定。鋼平臺(tái)四周邊緣必須安裝防護(hù)欄桿，一般設(shè)計(jì)高度為1.2 m，該工程主要采用角鋼現(xiàn)場焊接，欄網(wǎng)采直徑為12 mm鋼筋制作（圖3、圖4）。

3 鉆孔施工

3.1 鉆機(jī)選擇

該工程河底的地質(zhì)情況為全新統(tǒng)（Q4）及上層新統(tǒng)（Q3）部分地層，第一層：填土層（Qml），層厚1.7 m；第二層：新近沉積層（Q43Nal），黏土，層厚1.8 m；第三層：第Ⅰ海相層（Q42m），粉質(zhì)黏土，粉土厚度為12.2 m；第四層：主要為第Ⅱ海相層（Q3dal）主要為粉砂、粉土、局部含有偏粉土的粉質(zhì)黏土夾層，層厚14.1 m左右；第五層：第Ⅳ陸相層（Q3eal）主要為粉質(zhì)黏土、粉土，粉砂、細(xì)砂，分為3個(gè)亞層，厚度為16.5 m。因此，樁基鉆孔設(shè)備主要采用反循環(huán)回旋鉆施工，每個(gè)樁基平臺(tái)同時(shí)安排2臺(tái)反循環(huán)回旋鉆機(jī)施工。

3.2 護(hù)筒施工

鋼護(hù)筒施工步驟如下所述。

（1）首先將導(dǎo)向架安置在施工平臺(tái)上。導(dǎo)向架采用型鋼制作成“等腰梯型”框架，高度一般為3 m。導(dǎo)向架主要的作用是引導(dǎo)鋼護(hù)護(hù)筒正確地沉入設(shè)計(jì)位置，并強(qiáng)制校正護(hù)筒的垂直度。

（2）然后將鋼護(hù)筒采用50 t履帶吊起安放進(jìn)已經(jīng)固定好的導(dǎo)向架中，并利用其自重下沉一定深度后，及時(shí)更換采用150 kN的液壓振動(dòng)錘將鋼護(hù)筒下端振動(dòng)下沉至樁頂標(biāo)高以下6 m。護(hù)筒下沉?xí)r，要注意檢查有沒有筒體接頭開裂漏水、筒體明顯變形、卷口等。

（3）鋼護(hù)筒施工中傾斜斜度必須小于1%，下沉過程中要進(jìn)行反復(fù)校核，如發(fā)現(xiàn)斜度超出范圍，及時(shí)采用牽引器校正后再繼續(xù)下沉。確保豎直度符合要求。為保證鋼護(hù)筒的安裝精度不影響樁基孔位誤差，加工鋼護(hù)筒時(shí)要根據(jù)護(hù)筒長度考慮護(hù)筒直徑大于設(shè)計(jì)樁基直徑約120～180 mm，

3.3 泥漿配置

采用回旋鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)中，為了保證鉆渣的順利排出，以及孔壁的穩(wěn)定，必須使孔內(nèi)的泥漿比重為1.1～1.3。該工程由于黏性土層較厚，為了滿足環(huán)保要求，主要采用孔內(nèi)黏土層進(jìn)行原孔造漿技術(shù)，并用相鄰鋼護(hù)筒兼作泥漿循環(huán)池，及時(shí)對(duì)泥漿進(jìn)行有效分離后回收利用，采用泥漿罐車將鉆渣和廢漿及時(shí)外運(yùn)至指定地點(diǎn)排放。當(dāng)原孔造漿滿足不了規(guī)范要求時(shí)，及時(shí)在循環(huán)池補(bǔ)充黏土塊進(jìn)行造漿。

3.4 鉆孔施工

（1）由于鋼護(hù)筒已提前施工，該工程中鉆機(jī)的就位直接參照鋼護(hù)筒位置進(jìn)行定位即可，開鉆前須校準(zhǔn)鉆頭與樁位中心線重合即可，作業(yè)過程中須觀察鉆機(jī)是否位移和測量塔架的垂直度。

（2）鉆孔作業(yè)工程中，必須注意保證鋼護(hù)筒內(nèi)的泥漿水位高于外側(cè)海水最大潮水位1.0～1.5 m左右，防止海水滲漏進(jìn)孔內(nèi)引起塌孔。

（3）由于樁基下部土質(zhì)為粉沙、細(xì)沙，必須采用泥沙分離器對(duì)回收利用的泥漿進(jìn)行處理，使含沙率小于4%。

（4）鉆孔作業(yè)中，要做好鉆孔記錄，隨時(shí)分析樁孔地質(zhì)變化，不同地質(zhì)的鉆進(jìn)速度要控制好，特別是軟土層和砂層，必須控制好鉆進(jìn)速度，調(diào)整好泥漿濃度及粘度，以避免出現(xiàn)縮孔、塌孔事件。

3.5 清孔、鋼筋吊裝及混凝土澆筑

鉆孔完成后及時(shí)檢查孔徑、孔深滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，采用換漿法清孔，清孔時(shí)要注意保持孔內(nèi)水位；清孔時(shí)間以排出泥漿的比重、含砂率滿足規(guī)范要求為準(zhǔn)。清孔完畢后即可按規(guī)范要求進(jìn)行水下混凝土灌注樁施工。

4 結(jié)語

海河大橋所處位置的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，具有軟土層厚、砂層厚、地下水位高、地面水系發(fā)達(dá)的特點(diǎn)，因此需要提前做好施工技術(shù)方案，特別是設(shè)備選型，成孔參數(shù)等要在理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，從而做到早預(yù)防早處理，才能控制好施工各個(gè)環(huán)節(jié)，最終順利地保質(zhì)保量完成施工任務(wù)。施工中還需注意以下幾點(diǎn)。

（1）水中樁基定位主要在鋼管樁定位插打，要保證鋼管樁定位的準(zhǔn)確性。

（2）施工鋼棧橋和鉆孔平臺(tái)有時(shí)會(huì)有交叉作業(yè)，要合理安排，以免影響施工進(jìn)度。

（3）水中樁基施工要防止污染河水或海水，施工時(shí)利用鋼護(hù)筒作泥漿池，多余泥漿及時(shí)外運(yùn)。

（4）水中樁基施工要加強(qiáng)過程控制，實(shí)驗(yàn)、技術(shù)人員要跟班作業(yè)，灌注混凝土?xí)r出現(xiàn)問題，要及時(shí)糾正處理，防止發(fā)生質(zhì)量事故。

參考文獻(xiàn)

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