治理深圳河第四期工程羅芳耕作橋樁基施工技術(shù)

胡文青

摘 要：橋梁工程中樁基的功能是將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳至地下較深的密實(shí)或低壓縮性的土層/巖層中，以滿足承載力和沉降的要求，樁基質(zhì)量直接影響橋梁的整體質(zhì)量與使用安全，在整個(gè)橋梁施工中極其重要。本文結(jié)合治理深圳河第四期工程羅芳耕作橋重配工程沖孔灌注樁施工實(shí)際，闡述沖孔灌注樁施工過(guò)程的步驟、質(zhì)量控制措施， 最后，還對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)意外情況提出了相應(yīng)的解決辦法。

關(guān)鍵詞：深圳河治理工程 橋梁 沖孔灌注樁 施工

1.工程概況

深圳河是深圳市與香港特別行政區(qū)的界河，也是深圳市最重要的排洪入海河流，全長(zhǎng)37km，流域面積312.5km2。為解除深圳河沿線及周邊地區(qū)洪水威脅，提高深圳河防洪能力，深港兩地政府于1995-2007年間完成了三期工程的治理，全長(zhǎng)13.67km。2013年8月開(kāi)始實(shí)施第四期工程即平原河口至擬建蓮塘口岸上游620m段的河道治理，總長(zhǎng)約4.4km，至2016年12月底已完成深圳河第四期工程下游河段1.94 km的治理。

治理深圳河第四期工程主要建設(shè)內(nèi)容包括河道工程、堤岸工程、滯洪區(qū)建設(shè)、羅芳耕作橋重配工程、深方截污工程、堤岸覆綠工程、邊防巡邏路及保安圍網(wǎng)重配工程等。本文主要研究治理深圳河第四期工程新建羅芳耕作橋工程的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，羅芳耕作橋工為簡(jiǎn)支梁3跨結(jié)構(gòu)，橋跨為9.85+12.35+11.10m，橋長(zhǎng)40m，橋?qū)?m，采用鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)。

2.場(chǎng)地工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件

2.1地形地貌特征

本工程區(qū)屬深圳市南部低山丘陵地貌，河曲發(fā)育，河床淺窄，坡降平緩，兩岸以沖積階地、漫灘、河曲等地貌為主。深圳一側(cè)建筑物較多，原始地形變化較大，港方一側(cè)原始地形保留較完整。

2.2地層巖性

2.3水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地下水主要賦存于沖洪積的層砂中，含水、透水性較強(qiáng)，地下水與河水聯(lián)系密切，屬潛水類型，勘察期間測(cè)得鉆孔穩(wěn)定水位埋深0.2-3.5m之間，地下水位標(biāo)高在3.30米至4.02米之間。

3.樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

羅芳耕作橋重配工程橋樁基為鋼筋混凝土灌注樁，樁徑1200mm，全橋共12根，采用C40混凝土。橋臺(tái)位置布置3根樁，三角布樁，共6根，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)35.15m，主筋采用雙層共40根Φ32鋼筋，箍筋采用Φ12@250鋼筋；橋墩位置布置3根樁，三角布樁，共6根，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)35.15m，主筋采用20根Φ32鋼筋，箍筋采用Φ12@250鋼筋。

為進(jìn)一步確定灌注樁樁位的地質(zhì)情況，施工前進(jìn)行了逐樁補(bǔ)充地質(zhì)勘查。經(jīng)勘察，施工區(qū)基巖為千枚巖，在高程-27.5m附近出露，巖性良好，可作為樁基的持力層。根據(jù)灌注樁樁位的補(bǔ)充地質(zhì)勘查結(jié)果，參建各方研究確定灌注樁終孔深度需入微風(fēng)化巖層1.0m，各灌注樁終孔高程根據(jù)補(bǔ)勘成果以進(jìn)入微風(fēng)化巖層1.0m為準(zhǔn)，實(shí)際樁長(zhǎng)26.65～36.65m。根據(jù)地質(zhì)條件和考慮工期，本工程樁基全部采用沖擊鉆成孔，泥漿護(hù)壁，孔口埋設(shè)鋼護(hù)筒，清孔采取二次清孔方案。

為核對(duì)地質(zhì)資料、檢驗(yàn)設(shè)備、工藝及施工技術(shù)要求是否適宜，樁在施工前，首先在3#橋臺(tái)的P12樁位進(jìn)行試成孔，證實(shí)施工工藝的可行性。

3.1施工工藝

測(cè)量放線定位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆孔至設(shè)計(jì)深度→注泥漿清孔→成孔檢查→鋼筋籠吊放駁接→插入砼導(dǎo)管→二次清孔→灌注水下砼→拔導(dǎo)管→孔口處理→基樁檢測(cè)。

3.2灌注樁施工方法

（1）測(cè)量放樣，采用全站儀通過(guò)測(cè)量基線控制確定橋樁及橋軸線的位置。

（2）設(shè)置泥漿池和沉淀池，泥漿采用膨潤(rùn)土制配。

（3）鋼護(hù)筒用δ=5mm的鋼板卷焊而成，內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm，埋入深度不小于1.0m，護(hù)筒頂高出地面0.3m和高出地下水位2.0m以上，以保證筒內(nèi)泥漿水頭、護(hù)筒頂部開(kāi)設(shè)1～2溢漿口。埋設(shè)鋼護(hù)筒以十字交叉線控制護(hù)筒埋設(shè)位置，使護(hù)筒中心及樁位中收重合一致。用粘土在護(hù)筒外周填實(shí)，保證護(hù)筒的穩(wěn)定及護(hù)筒底不漏泥漿，護(hù)筒中心與樁位中心的偏差控制在30mm以內(nèi)。

（4）成孔

鉆機(jī)就位前，將孔位場(chǎng)地填筑平整好，以便安裝鉆機(jī)。鉆機(jī)平臺(tái)要平整、牢固。為使底座和頂端平穩(wěn)，采用枕木作鉆機(jī)機(jī)座，保證鉆機(jī)在鉆進(jìn)施工時(shí)不產(chǎn)生傾斜和沉陷，保持鉆盤(pán)水平和鉆桿的垂直，鉆頭及鉆桿中心對(duì)準(zhǔn)樁位中心。鉆頭采用吊錘定位，垂直度采用鉆機(jī)自動(dòng)測(cè)定，并通過(guò)線錐或全站儀校核。本橋0#橋臺(tái)、1#、2#橋墩位于河道中，鉆孔平臺(tái)采用筑島法，筑島泥砂在河道中就近挖取，填土外部按1：1.5放坡采取土工布覆蓋及砂土編織袋壓實(shí)措施，以防沖刷。

鉆孔采用泥漿護(hù)壁，開(kāi)孔前投入粘土注水，以小沖程反復(fù)沖擊，鉆孔泥漿液面應(yīng)至少高出外部地下河水位2m以上，保持一定的水頭壓力，并低于護(hù)筒頂面0.3m，防止泥漿溢出，掏渣后及時(shí)補(bǔ)水。開(kāi)始鉆孔時(shí)，應(yīng)以小沖程鉆孔，以保證孔的位置正確，防止偏斜。在鉆孔過(guò)程中，鉆具升降速度不宜過(guò)快，并均勻放松鋼絲繩長(zhǎng)度。

在鉆進(jìn)過(guò)程中，進(jìn)尺的速率根據(jù)土質(zhì)情況加以控制，專人經(jīng)常檢查鉆孔泥漿比重，定期測(cè)定粘率，含砂率、膠體率和穩(wěn)定性。在粘性土及含砂率小的泥巖中，宜用中等轉(zhuǎn)速稀泥漿鉆進(jìn)。在砂性土及含砂率高的易塌孔土層中，宜用低轉(zhuǎn)速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn)。在成孔進(jìn)過(guò)程中，勤于觀察，防止坍孔、偏位、擴(kuò)孔、縮孔和漏漿等事故發(fā)生。

鉆進(jìn)成孔施工中，做好鉆孔記錄，其內(nèi)容包括孔位、孔口高程、開(kāi)鉆時(shí)間、鉆進(jìn)速度、計(jì)鉆進(jìn)深度、泥漿比重及鉆桿時(shí)間及長(zhǎng)度；同時(shí)隨時(shí)抽取鉆渣，觀察土、巖層的變化，做好記錄，以便與地質(zhì)剖面圖對(duì)照核對(duì)。鉆孔作業(yè)分班連續(xù)進(jìn)行，不能中途停鉆，確需停鉆將鉆頭提至孔外，并保持孔內(nèi)水頭及泥漿稠度。

（5）清孔

當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔標(biāo)高時(shí)，對(duì)孔深、孔位和孔形進(jìn)行檢查，合格后報(bào)工程主任經(jīng)查驗(yàn)通過(guò)后即進(jìn)行清孔。清孔時(shí)應(yīng)保持孔內(nèi)水頭號(hào)高度，孔內(nèi)水位保持在地下水位以上2m，防止塌孔。清孔后孔底沉渣厚度小于5cm，從孔底置換出的泥漿比重小于1.15～1.25時(shí)為合格。

（6）鋼筋籠制安

①鋼筋籠制作

鋼筋進(jìn)場(chǎng)后立即取樣送檢，材驗(yàn)合格后方能組織工人加工。根據(jù)補(bǔ)充鉆孔，鉆孔灌注樁實(shí)際樁長(zhǎng)為26.65～36.65m，鋼筋籠按樁長(zhǎng)分兩節(jié)或三節(jié)加工制作，鋼筋籠的主筋和箍筋之間采用電弧焊焊牢。鋼筋籠自上而下以2m間距設(shè)鋼筋保護(hù)層墊塊，保證澆筑樁的保護(hù)層厚度。將制作好的鋼筋籠穩(wěn)固放置在平整地面上，防止變形，并掛牌標(biāo)明鋼筋籠的長(zhǎng)度及對(duì)應(yīng)的樁號(hào)。

②鋼筋籠安裝

第一，起吊鋼筋籠采用扁擔(dān)起吊法，起吊點(diǎn)在鋼筋籠上部箍筋與主筋連接處，設(shè)置2～4個(gè)吊點(diǎn)且吊點(diǎn)對(duì)稱。

第二，下籠時(shí)由人工輔助對(duì)準(zhǔn)孔位，保持垂重、緩慢下沉，避免碰撞孔壁。

第三，下放過(guò)程中若遇到障礙應(yīng)立即停止，查明原因進(jìn)行處理，嚴(yán)禁高提猛放和強(qiáng)制下入。

第四，下放鋼筋籠時(shí)，嚴(yán)格控制籠頂標(biāo)高。下完第一節(jié)后用鋼管或型鋼橫穿固定，再用吊機(jī)吊住下一節(jié)進(jìn)行搭接。灌注樁的鋼筋連接方式應(yīng)依據(jù)合同要求，香港側(cè)采用綁扎搭接，搭接長(zhǎng)度為40d；深圳側(cè)采用幫條單面焊搭接，搭接長(zhǎng)度為10d，在焊接時(shí)注意兩節(jié)鋼筋籠的軸線一致。然后利用吊機(jī)起吊，把鋼筋籠吊放到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高位置。達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后四周固定四根吊桿，防止鋼筋籠下沉或澆筑混凝土?xí)r上浮。

第五，鋼筋籠下放到位定位牢固后應(yīng)及時(shí)清孔并進(jìn)行驗(yàn)收，同時(shí)做好水下砼灌注前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

（7）水下澆注混凝土

采用C40商品混凝土，由混凝土攪拌車(chē)運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)，再通過(guò)混凝土輸送泵泵送灌注。采用內(nèi)徑20cm鋼導(dǎo)管，導(dǎo)管使用前作水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，水密試驗(yàn)的水壓為孔內(nèi)水深的1.3倍壓力；確保導(dǎo)管在澆灌過(guò)程中的高壓狀態(tài)下不滲水。

首批砼的灌注量必須保證導(dǎo)管初次埋深不小于1m和填充導(dǎo)管底部的要求。初灌混凝土?xí)r，導(dǎo)管提離孔底30～40mm，灌入初灌混凝土后檢查溢漿情況，有無(wú)串漿漏水，一切正常即可連續(xù)進(jìn)行水下灌注。灌注過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)管埋深控制在2～6m范圍內(nèi)；并常檢查測(cè)量孔內(nèi)混凝土面高程，并與灌注的混凝土數(shù)量校對(duì)，以控制導(dǎo)管的提升速度和高度，避免導(dǎo)管埋管深度超出規(guī)范要求，造成斷樁等質(zhì)量事故?；炷凉嘧⒅粮哂谠O(shè)計(jì)樁頂0.5～1.0m，以保證鑿除樁頂浮渣后樁頭的砼質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

（8）灌注效果的檢驗(yàn)

灌注樁施工過(guò)程中做好對(duì)孔位、孔口高程、孔位坐標(biāo)的復(fù)查，對(duì)沖孔、清孔、鋼筋籠的制作及安裝、水下砼澆注等記錄的復(fù)查；并按規(guī)范要求對(duì)混凝土進(jìn)行性能檢測(cè)和進(jìn)行28天抗壓強(qiáng)度試件取樣。

當(dāng)灌注樁砼28天齡期滿后，對(duì)所有灌注樁進(jìn)行抽芯試驗(yàn)及超聲波檢測(cè)以檢驗(yàn)灌注樁的質(zhì)量，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果均符合規(guī)范要求。

經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，砼抗壓強(qiáng)度保證率為99.5%，基樁完成性判定9根屬I(mǎi)類樁，3根屬I(mǎi)I類樁，符合合同及相關(guān)規(guī)范要求。

3.3樁柱工程質(zhì)量保證措施

（1）砼灌注樁施工質(zhì)量控制重點(diǎn)是成孔、護(hù)壁、清渣、鋼筋籠制作及安裝、混凝土水下灌注筑等工序。清渣、檢查入巖深度、鋼筋籠制作及安裝工序完成后均須經(jīng)隱蔽工程驗(yàn)收，只有驗(yàn)收合格后，才能進(jìn)行下道工序施工。

（2）灌注樁施工過(guò)程中密切留意地質(zhì)情況的變化和監(jiān)測(cè)，并采取相應(yīng)的預(yù)防和調(diào)整措施，防止塌孔質(zhì)量事故的發(fā)生。

灌注樁施工時(shí)應(yīng)注意如下具體施工細(xì)節(jié)：

①成孔設(shè)備就位后應(yīng)平正、穩(wěn)固，成孔過(guò)程中應(yīng)通過(guò)成孔機(jī)械上的測(cè)斜糾偏裝置，隨時(shí)調(diào)整垂直度，保證壁面平滑，在成孔和吊放鋼筋籠等施工過(guò)程中，要注意對(duì)孔壁的保護(hù)，不讓重物碰撞。

②泥漿施工前應(yīng)做好配合比試驗(yàn)，泥漿的主要性能如密度、粘度、失水量及泥皮性質(zhì)等應(yīng)以專用儀器進(jìn)行測(cè)定，在施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、地質(zhì)情況的變化以及施工中泥漿性能的變化對(duì)泥漿加以調(diào)整。

③在施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)補(bǔ)漿，確保槽內(nèi)泥漿在安全范圍以上，同時(shí)應(yīng)防止地面水進(jìn)入孔內(nèi)和地下水位上升造成泥漿變質(zhì)或產(chǎn)生滲漏，從而影響孔隙穩(wěn)定。

（3）故障處理。

①遇有塌孔時(shí)，要仔細(xì)分析，查明原因和位置。塌孔不不嚴(yán)重時(shí)，可回填至塌孔位置以上，并采用改善泥漿性能，加高水頭、埋深護(hù)筒等措施繼續(xù)鉆進(jìn)。塌孔嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)立即將沖孔全部用粘土回填，查明塌孔原因，采取相應(yīng)措施重鉆，塌孔部位不深時(shí)，可采用深埋護(hù)筒法，將護(hù)筒周?chē)猛撂顚?shí)，重新沖孔。

②遇有孔向偏斜、彎曲時(shí)，可以在偏斜處吊住鉆錐反復(fù)掃孔，使鉆孔正直。偏斜嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)回填粘性土到偏斜處，待沉積密實(shí)后再鉆進(jìn)。在硬質(zhì)地層中出現(xiàn)斜孔時(shí)，應(yīng)回填片石沖平后再鉆進(jìn)。

③遇有擴(kuò)孔、縮孔時(shí)，應(yīng)采取防止塌孔和防止鉆錐擺動(dòng)過(guò)大的措施，已發(fā)生縮孔時(shí)，采用外錐上下反復(fù)掃孔以擴(kuò)大孔徑。

④遇有鉆孔漏漿時(shí)，如護(hù)筒內(nèi)水頭不能保持，宜采取將護(hù)筒周?chē)靥钪?shí)，增加護(hù)筒沉埋深，適當(dāng)減小水頭高度，或采取加稠泥漿，也可填入片石、碎卵石土，反復(fù)沖擊，以增強(qiáng)護(hù)壁。

⑤發(fā)生卡鉆或埋鉆事故后，應(yīng)查明原因，是否鉆渣過(guò)多、塌孔或底層上涌但均不能強(qiáng)提，只宜輕提。輕提不動(dòng)時(shí)，可用小沖擊鉆錐沖擊或用沖吸的方法將鉆錐周?chē)你@渣松動(dòng)后再提出。

⑥掉鉆落物時(shí)，宜迅速用打撈工具打撈，若落體已被泥砂埋住，應(yīng)先清除泥砂后再打撈。

⑦在任何情況下，嚴(yán)禁施工人員進(jìn)入沒(méi)有護(hù)筒或沒(méi)有其他防護(hù)設(shè)施的鉆孔中處理故障。當(dāng)必須下入護(hù)筒或其他防護(hù)設(shè)施的鉆孔時(shí)，應(yīng)采取防溺、防塌埋等安全設(shè)施后方可行動(dòng)。

⑧灌注砼發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同情況進(jìn)行分析和處理。當(dāng)首批砼灌注后導(dǎo)管進(jìn)水時(shí)，應(yīng)將已灌入的砼拌和物吸出，改正操作方法后重新灌注。導(dǎo)管堵塞時(shí)可用振搗器振動(dòng)導(dǎo)管，無(wú)效時(shí)，應(yīng)及時(shí)將導(dǎo)管拔出，吸出已灌注砼，拔出鋼筋籠，重新清孔、吊裝鋼筋籠和灌注砼。

4.結(jié)語(yǔ)

橋梁樁基由于深埋于地表下的特殊性和隱蔽性，而且多數(shù)施工區(qū)域地下水位較高，樁基的質(zhì)量一直都較難控制，橋梁工程中樁基施工質(zhì)量極為關(guān)鍵。因此，施工前必須全面仔細(xì)研究各樁位的地質(zhì)情況，熟悉整個(gè)施工工藝流程，事先提出質(zhì)量控制措施，并在施工過(guò)程中嚴(yán)格遵守和執(zhí)行。本工程地質(zhì)補(bǔ)充勘察揭示：巖石風(fēng)化極不均勻，強(qiáng)風(fēng)化千枚巖中常夾中風(fēng)化千枚巖塊及厚度1.2-5.1m中風(fēng)化千枚巖夾層，施工過(guò)程中應(yīng)密切留意地質(zhì)情況的變化和鑒別，并采取相應(yīng)的預(yù)防孔斜和調(diào)整措施，防止塌孔。本工程根據(jù)地基持力層高程變化，及時(shí)調(diào)整鉆孔終孔高程，確保了樁基質(zhì)量。