深水嵌巖樁沖擊鉆施工技術(shù)

錢華偉

(中交二航局福州分公司，福建福州 350011)

深水嵌巖樁沖擊鉆施工技術(shù)

錢華偉

(中交二航局福州分公司，福建福州 350011)

針對深水樁基施工中回旋鉆在卵石層中容易發(fā)生卡管、在淤泥層容易發(fā)生塌孔等問題，以某跨江大橋深水樁基沖擊鉆施工為例，對其施工工藝進(jìn)行了介紹。結(jié)合工程所處的水文、氣象、地質(zhì)等環(huán)境條件，明確沖擊鉆施工的特點(diǎn)及難點(diǎn)，給出詳細(xì)的施工方案和工藝流程，并重點(diǎn)對鉆孔施工的步驟進(jìn)行描述，最后分析了鉆孔功效。實(shí)踐證明:沖擊鉆有效地克服了回旋鉆施工中的問題，可為類似深水嵌巖樁沖擊鉆施工提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

深水;嵌巖樁;沖擊鉆;施工技術(shù)

0 引 言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市間的距離不斷縮短，跨江跨河的公路橋梁越來越多，在這些工程中，水深一般比較大。為了確保施工安全，使基礎(chǔ)施工方便易行，減少施工干擾，降低工程成本，一般采用取鉆孔灌注進(jìn)行樁基施工。采用回旋鉆鉆孔，在卵石層中易發(fā)生卡管，在淤泥層易發(fā)生塌孔，針對這些問題，本文結(jié)合工程實(shí)例介紹深水嵌巖樁沖擊鉆施工技術(shù)。

1 工程概況

某跨江大橋樁基礎(chǔ)分為端承樁和摩擦樁2類，端承樁樁底進(jìn)入微風(fēng)化巖層且不小于3倍樁基直徑;采用2.2 m樁236根、1．8 m樁26根，其中摩擦樁48根，端承樁214根;單樁長度為65～80 m;樁基永久鋼護(hù)筒和施工鋼護(hù)筒總質(zhì)量8872.35 t;全橋樁基鋼筋籠總質(zhì)量約為6734 t，聲測管總長59568 m;樁基采用 C35水下混凝土，設(shè)計方量為 68626.4m3。樁基構(gòu)造見圖 1、2。

圖1 大橋主墩樁基

圖2 副墩樁基

本河段處于徑流和潮流的過渡段，既受徑流的作用，又受潮流的影響。該大橋橋址處設(shè)計水位見表1。

表1 大橋設(shè)計水位

橋址區(qū)域處于中亞熱帶，氣溫北低南高，多年平均氣溫為17℃～21℃;流域內(nèi)年平均降雨量為1710 mm，變幅在1200～2200 mm之間;橋址附近的風(fēng)向以東南為主，其次為北風(fēng)及西北風(fēng)，風(fēng)力一般為5～6級，在6～9月份受太平洋臺風(fēng)的影響，風(fēng)力可達(dá)9～12級。

橋位區(qū)河床底面地勢起伏較大，第四系地層主要為沖積形成的砂土;從現(xiàn)場鉆探揭露的地層來看

2 施工難點(diǎn)

影響樁基施工質(zhì)量的因素較多，本工程有以下難點(diǎn)。

(1)6～9月橋址附近受臺風(fēng)以及氣候的影響，樁基混凝土澆注出現(xiàn)問題，對樁基施工進(jìn)度有一定的影響。

(2)主橋基礎(chǔ)施工長度最長達(dá)到90 m，端承樁要求樁底進(jìn)入微風(fēng)化巖層深度不小于6 m，施工難度大、風(fēng)險高，對鉆機(jī)的性能及鉆孔操作提出了很高的要求。

(3)鉆孔過程中影響較大的有淤泥層、卵石層以及孤石層，發(fā)生漏漿、坍孔幾率較大，成孔風(fēng)險較高。

(4)高潮位與低潮位水位落差達(dá)到5 m左右，在鉆孔施工過程中極易發(fā)生塌孔。

3 樁基施工方案

由于當(dāng)?shù)芈咽瘜雍陀倌鄬虞^厚，回旋鉆施工在卵石層容易發(fā)生卡管、在淤泥層容易發(fā)生塌孔等［1］，且設(shè)計要求嵌巖深度不小于6 m，回旋鉆進(jìn)入巖層進(jìn)度較慢，并且護(hù)壁效果不好［2］，所以采用沖擊鉆成孔，二次清孔采用氣舉反循環(huán)［3-4］。

主墩配置鉆機(jī)14臺，副墩配置鉆機(jī)15臺，分3輪施工完成。第 1 輪施工墩號為 1#、2#、3#、4#、14#、15#、16#，第 2 輪施工墩號為 7#、8#、9#、10#、12#、13#、17#，第 3 輪施工墩號為 5#、6#、0#、11#、18#?？缃髽驑痘┕ろ樞蛞妶D3。

按照年齡分層研究發(fā)現(xiàn)男性冠心病患者的FH檢出率隨年齡增加有逐漸減低的趨勢(χ2=25.69，P<0.01)。見表3。

圖3 大橋樁基總體施工順序

3．1 主墩樁基施工

2個主墩同時開始施工，鉆機(jī)按“同時作業(yè)、隔孔開鉆”原則進(jìn)行布設(shè)［5-6］，單個主墩的28根樁布設(shè)7臺鉆機(jī)，分4輪完成鉆孔施工，樁基按照1～28進(jìn)行編號，具體鉆孔順序見圖4。

圖4 大橋主墩樁基鉆孔順序

3．2 副墩樁基施工

南、北岸副墩樁基按4個作業(yè)面同時開始施工，每個墩布設(shè)3臺鉆機(jī)，4輪完成鉆孔施工，樁基按照1～12進(jìn)行編號，具體鉆孔順序見圖5。

圖5 大橋副墩樁基鉆孔順序

鉆孔灌注樁施工工藝流程［7］見圖6。

4 設(shè)備選擇

根據(jù)地質(zhì)情況，主橋樁基均選用CK2200型沖

圖6 鉆孔灌注樁施工工藝流程

擊鉆進(jìn)行成孔作業(yè)，鉆機(jī)性能參數(shù)見表2，主要配套機(jī)具見表3。

表2 CK2200沖擊鉆機(jī)性能

5 鉆孔施工步驟

(1)鉆機(jī)通過履帶吊吊裝就位，鉆錘中心與樁位中心位置偏差不得大于2 cm。鉆進(jìn)過程中鉆進(jìn)時間超過4 h或懷疑鉆機(jī)有歪斜時，均要進(jìn)行基座檢測和調(diào)平，保證鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中不產(chǎn)生位移或沉陷［8-9］。

表3 單臺鉆機(jī)主要配套機(jī)具

(2)鉆機(jī)就位后要對鉆機(jī)鉆架進(jìn)行調(diào)整，以保證鉆架吊點(diǎn)中心與孔位中心在同一鉛垂線上，開動卷揚(yáng)機(jī)，檢查卷揚(yáng)機(jī)及導(dǎo)向滑輪系統(tǒng)是否正常。

(3)采用沖錘沖擊成孔，泥漿沉淀池沉淀除渣，正循環(huán)鉆進(jìn)配合氣舉反循環(huán)清孔施工［10］。開鉆前向孔內(nèi)注入泥漿，以沖擊錐小沖程反復(fù)沖擊造漿。在通過護(hù)筒底口及底口以下2～4 m時，采用濃泥漿、低沖程、高頻率反復(fù)沖砸，使孔壁堅實(shí)、不塌不漏［11］。鉆進(jìn)成孔過程各類地層中的沖程及泥漿比重選用值［12-13］見表 4。

表4 各類地層鉆進(jìn)中的沖程及泥漿比重選用值

(4)根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告及現(xiàn)場渣樣判斷樁基是否全斷面進(jìn)入持力巖層，并通知設(shè)計代表及監(jiān)理人員現(xiàn)場確認(rèn)巖層標(biāo)高。當(dāng)鉆頭鉆至設(shè)計標(biāo)高、樁基全斷面嵌入持力巖層的深度達(dá)到設(shè)計要求后，停止鉆孔，撈取渣樣，待監(jiān)理、地質(zhì)、設(shè)計、施工各方代表現(xiàn)場確認(rèn)后方可進(jìn)行下步施工［14-15］。

(5)當(dāng)鉆機(jī)成孔后，先用測繩進(jìn)行孔深檢查，檢查前測繩必須經(jīng)過鋼尺校核，然后利用孔徑檢測儀進(jìn)行孔徑和孔垂直度檢查［16-17］。成孔后對孔的質(zhì)量進(jìn)行自行檢測，要求樁孔徑不小于設(shè)計孔徑，傾斜度不大于1%。

(6)清孔采用氣舉反循環(huán)工藝，所需設(shè)備為12 m3空壓機(jī)、風(fēng)管、ZX250泥漿凈化器、振動篩。首次清孔在終孔檢查后迅速進(jìn)行，清孔后的泥漿指標(biāo)見表5。鋼筋籠和混凝土澆注導(dǎo)管安裝下放完畢后，測定孔底沉渣和孔內(nèi)泥漿指標(biāo)，如超過規(guī)范及設(shè)計要求則進(jìn)行第2次清孔。

表5 清孔后孔內(nèi)泥漿指標(biāo)

6 鉆孔樁施工控制措施

控制護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)時基本處于制漿階段，可將打碎的黏土直接投入護(hù)筒內(nèi)，使用沖擊錘沖擊制漿，待黏土已沖攪成泥漿時，即可進(jìn)行鉆孔。護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)宜采用50 cm小沖程，直至穿過護(hù)筒底口1 m后逐步進(jìn)入正常鉆進(jìn)施工。在通過高液限黏土、含砂低液限黏土層時，采用75 cm沖程沖擊鉆進(jìn)。

當(dāng)遇有流沙現(xiàn)象或較厚的松散砂層時，應(yīng)按2∶1的比例向孔內(nèi)投入黏土和粒徑不超過15 cm的片石，并用錐鉆頭以50 cm的小沖程反復(fù)沖擊，使黏土、片石擠入孔壁，此過程可以反復(fù)進(jìn)行，力求孔壁穩(wěn)定。

在通過堅硬密實(shí)的卵石層或基巖的巖層時，始終保持孔內(nèi)充滿泥漿懸浮鉆渣，采用l00 cm高沖程沖擊鉆進(jìn)。

鉆頭的鋼絲繩與鋼護(hù)筒中心位置偏差不大于2 cm，升降鉆頭時要平穩(wěn)，不得碰撞護(hù)壁和孔壁。

每鉆進(jìn)1～2 m應(yīng)檢查鉆孔直徑和豎直度，在地層變化處撈取渣樣并標(biāo)識，與現(xiàn)場地質(zhì)勘測隊伍所出具的地質(zhì)剖面圖核對，根據(jù)實(shí)際地層變化采用相應(yīng)的鉆進(jìn)方式。

深測管在每一節(jié)焊接完后，要向孔內(nèi)灌水，如果灌水含泥量超過1%，則需經(jīng)過較長時間的沉淀，故施工時用來灌深測管的水要經(jīng)過凈化處理后才能使用，以達(dá)到預(yù)防探測管底部堵塞、超聲波檢測不到位等問題的目的。

7 鉆孔樁工效分析

對該跨徑大橋鉆孔樁施工原始記錄進(jìn)行整理、分析，按照地層對統(tǒng)計樣本大于10個的地層進(jìn)行工效匯總，結(jié)果見表6。

8 結(jié)語

本文以某跨江大橋深水嵌巖樁沖擊鉆施工為例，對沖擊鉆施工工藝進(jìn)行了介紹，并對施工控制措施進(jìn)行了總結(jié)，對施工工效進(jìn)行了分析，為類似深水嵌巖樁沖擊鉆施工提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

表6 各地層鉆進(jìn)工效匯總

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Construction Technology for Deepwater Socketed Piles with Hammer Drill

QIAN Hua-wei
(Fuzhou Branch Office of CCCC Second Harbor Engineering Co．，Ltd．，F(xiàn)uzhou 350011，F(xiàn)ujian，China)

Given that the rotary drill is prone to be stuck in the pebble bed and the holes are easy to collapse in the mud and other problems occur during the construction of deepwater pile foundation，by taking the construction of the deepwater pile foundation of a cross-river bridge as an example，the construction technology of hammer drill was introduced．Combined with the hydrological，meteorological and geological conditions of the project，the characteristics and difficulties of the construction with hammer drill were pointed out．The detailed construction scheme and the process were put forward．The steps of the drilling construction were described．Finally，the drilling effect was evaluated．Practice has proved that the hammer drill effectively overcomes the problems emerging in the construction of deepwater socketed piles with the rotary drill，which can provide a reference for similar projects．

deepwater;socketed pile;hammer drill;construction technology

U443．15

B

1000-033X(2017)09-0093-05

2017-02-19

錢華偉(1969-)，男，江蘇宜興人，高級工程師，研究方向?yàn)槁窐蚴┕ぁ?/p>

［責(zé)任編輯:杜衛(wèi)華］