黃河主槽區(qū)大跨度斜拉橋索塔群樁基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)研究

梁建軍++李凱++邱志軍

摘 要：超大直徑鉆孔灌注樁在跨江、跨海大跨度橋梁工程中得到廣泛的應(yīng)用，但在鉆孔灌注樁施工過程中，遇到塌孔、縮孔等事故的現(xiàn)象也日益突出。國道108線禹門口黃河公路大橋主橋索塔樁基直徑2m、樁長65m（實(shí)際鉆孔深度85m），穿越飽和液化砂層，在鉆孔樁施工過程中，通過對(duì)地質(zhì)特性的研究，采取加長鋼護(hù)筒、PHP泥漿護(hù)壁等措施，保證鉆孔樁的成樁質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：飽和液化砂層；超大直徑鉆孔灌注樁；加長鋼護(hù)筒

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.098

1 工程地質(zhì)條件

地質(zhì)條件：橋址位置樁基自上而下依次穿越以下地層：

細(xì)砂：覆蓋層厚度14.70m-28.40m，標(biāo)準(zhǔn)地基承載力為70KPa，樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)時(shí)為-10KPa；粉土：揭示厚度為1.50m-7.80m， 標(biāo)準(zhǔn)地基承載力為120KPa，樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)時(shí)為-10Kpa；卵石：揭示厚度為14.20m-54.30m， 標(biāo)準(zhǔn)地基承載力為700KPa，樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)時(shí)為200Kpa；粉土：揭示厚度為1.80m-10.30m， 標(biāo)準(zhǔn)地基承載力為140KPa，樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)時(shí)為-10Kpa；粉砂：揭示厚度為2.00m-8.80m， 標(biāo)準(zhǔn)地基承載力為160KPa，樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)時(shí)為40Kpa；細(xì)砂：覆蓋層厚度4.80m-47.10m，標(biāo)準(zhǔn)地基承載力為240KPa，樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)時(shí)為60KPa。

根據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，采用標(biāo)準(zhǔn)貫入方法對(duì)橋址位置地質(zhì)情況進(jìn)行判別，橋位區(qū)域內(nèi)存在不良地質(zhì)，主要為地震液化和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。經(jīng)計(jì)算分析，橋址范圍內(nèi)地下水位以下，20m以上的飽和粉細(xì)砂為可液化層，液化土層厚約為14-20m，液化指數(shù)IIE=15.4-50.6，液化等級(jí)嚴(yán)重。在樁基施工過程中，由于擾動(dòng)影響，極易造成砂層液化，造成塌孔和縮徑等情況發(fā)生。

2 鉆機(jī)選擇

橋梁鉆孔灌注樁常見的成孔方式：旋挖鉆機(jī)、沖擊鉆鉆機(jī)、回旋鉆機(jī)。在選擇鉆機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、設(shè)計(jì)樁長、樁徑以及施工條件選擇鉆機(jī)類型，同時(shí)應(yīng)兼顧施工工期、經(jīng)濟(jì)成本等影響因素。本工程主塔樁基穿越液化砂層、粉土、卵石層中，樁徑較大，對(duì)成樁質(zhì)量要求較高，同時(shí)工期較緊，又為水上施工，為提高成樁質(zhì)量，加快施工速度，選擇加長護(hù)筒，穿越液化飽和砂層，同時(shí)利用護(hù)筒搭設(shè)護(hù)筒平臺(tái)，配備優(yōu)質(zhì)泥漿，故選擇XR400D型旋挖鉆進(jìn)行成孔。

3 優(yōu)質(zhì)泥漿的配備

鉆孔地層均以砂層和卵石層為主，泥漿性能是鉆孔成敗的關(guān)鍵，泥漿是大直徑鉆孔施工的“血液”，尤其對(duì)于易塌孔砂層。本樁基施工過程中，將在結(jié)合試樁施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上充分嘗試?yán)眯滦蚉HP泥漿，采用新材料新工藝，改善泥漿性能，確保成孔質(zhì)量。

4 鋼護(hù)筒施工

（1）鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)。主塔位于黃河主槽，根據(jù)《橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）規(guī)定，鋼護(hù)筒內(nèi)徑宜比樁徑大20～40cm，此處取30cm，直徑確定為D2.3m。根據(jù)地質(zhì)資料，橋位黃河灘涂區(qū)粉細(xì)砂層深度17.5m，為防止振動(dòng)液化和塌孔，鋼護(hù)筒深度以穿過飽和液化砂層為宜?？紤]到洪水期水位，鋼護(hù)筒頂面需超出河床面約7m，總計(jì)護(hù)筒長度25m，壁厚為16mm，材質(zhì)Q235鋼。

（2）鋼護(hù)筒加工、運(yùn)輸。鋼護(hù)筒所用的鋼材應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并有出廠合格證和檢驗(yàn)報(bào)告。其制作、焊接、拼裝、接長應(yīng)符合《港口工程樁基規(guī)范》（JTJ245-98）中鋼管樁的相應(yīng)規(guī)定。

鋼護(hù)筒在鋼結(jié)構(gòu)加工廠加工制作，用平板車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，為避免鋼護(hù)筒在起吊運(yùn)輸過程中變形，鋼護(hù)筒中間位置焊接十字（或米字）支撐加強(qiáng)，均勻布置，起吊后打設(shè)時(shí)逐個(gè)割除。

為保證尺寸精度和加工質(zhì)量。具體施工工藝如下：

鋼護(hù)筒采用三輥軸卷管機(jī)卷制，卷管方向應(yīng)與鋼板壓延方向一致。卷板過程中，密切注意保護(hù)管端平面與管線垂直。為滿足鋼管接縫處的圓度要求，卷管后應(yīng)進(jìn)行校圓。校圓分整體校圓和局部校圓兩道工序。整體校圓可在卷板機(jī)上進(jìn)行，也可在整體校圓夾具上進(jìn)行。

用于卷制鋼管的鋼板必須平直，不得使用表面銹蝕或受過沖擊的鋼板，且應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。鋼料切割使用剪板機(jī)，鋼料在切割后進(jìn)行矯正，矯正后鋼料表面不應(yīng)有明顯的凹痕和其它損傷，可采用錘擊法或熱矯法，下料后應(yīng)根據(jù)要求將板端開好坡口。

（3）鋼護(hù)筒吊裝。鋼護(hù)筒吊裝采用1臺(tái)100t履帶吊，為保證鋼護(hù)筒起吊時(shí)不變形，采用長吊繩小夾角的方法減小水平分力，起吊時(shí)頂端吊點(diǎn)采用兩點(diǎn)吊裝，根部吊點(diǎn)采用1點(diǎn)吊裝。先起吊頂部吊點(diǎn)，后起吊根部吊點(diǎn)，使平臥變?yōu)樾钡?，根部離開地面時(shí)，頂端吊點(diǎn)起吊到900后，拆除根部吊點(diǎn)垂直吊裝就位。

（4）鋼護(hù)筒打設(shè)。鋼護(hù)筒在加工廠整節(jié)加工完成后，沿便道棧橋陸運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，采用一臺(tái)100t履帶吊進(jìn)行吊裝及打設(shè)。護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，護(hù)筒打設(shè)采用100t履帶吊配合400型振動(dòng)打樁錘的方法打設(shè)。護(hù)筒中心豎直線應(yīng)與樁中心線重合，鋼護(hù)筒應(yīng)滿足平面位置偏差小于5cm、垂直度偏差不大于設(shè)計(jì)要求并不超過0.5%。

本工程護(hù)筒采用型鋼和鋼管樁做導(dǎo)向架，導(dǎo)向架型鋼直接與鋼管樁連接增強(qiáng)剛度及穩(wěn)定性

5 質(zhì)量控制措施

飽和液化砂層中鉆孔灌注樁施工時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)防止在鉆孔、清孔、水下混凝土灌注過程中發(fā)生塌孔、縮孔等事故，在施工過程中若發(fā)生塌孔、縮孔、孔口坍塌等情況時(shí)，必須立即停止鉆進(jìn)施工，采取有效處理措施后，方可繼續(xù)鉆進(jìn)。

6 結(jié)語

針對(duì)飽和液化砂層的鉆孔灌注樁施工，采用加長護(hù)筒和優(yōu)質(zhì)泥漿，完全可以采用旋挖鉆成孔方式進(jìn)行施工，并在施工過程中控制好長護(hù)筒打入的位置、泥漿配置、清孔等施工工藝，能比較好的解決飽和液化砂層中塌孔、縮孔等質(zhì)量問題。在國道108線禹門口黃河公路大橋樁基施工中，由于施工方案的優(yōu)化，使得樁基施工質(zhì)量得到保證，同時(shí)提高的了施工效率，為此類底層超大直徑深孔樁施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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