深水裸巖鉆孔樁鋼護(hù)筒埋設(shè)施工技術(shù)

■陳守繼

（南平高速建設(shè)有限公司，南平 353000）

1 工程概況

南平樟湖庫(kù)區(qū)大橋位于水口庫(kù)區(qū)樟湖段，其上部結(jié)構(gòu)采用（70+4×125+70）m預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土雙薄壁矩形墩，基礎(chǔ)為6×Φ2.2m（嵌巖部分Φ2.0m）的鉆孔群樁。樁位最大水深約40m，且覆蓋層為薄層淤泥、流塑（0.5～1m）。根據(jù)設(shè)計(jì)，樁基嵌巖最大深度達(dá)28m，進(jìn)入微風(fēng)化花崗巖層約16m。其中鋼護(hù)筒需下沉到河床面以下5m～7m，并且需進(jìn)入到弱風(fēng)化石英巖4m。本項(xiàng)目的施工難點(diǎn)解決深水裸巖樁基的施工，關(guān)鍵技術(shù)是攻克鋼護(hù)筒插打技術(shù)。為了保證鋼護(hù)筒在下沉過(guò)程中的垂直度，耐久度。鋼護(hù)筒材料采用Q235b，12mm厚鋼板卷制而成，單樁鋼護(hù)筒重約32t。鋼護(hù)筒的定位與埋設(shè)是本工程下部結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵，其定位與埋設(shè)效果直接關(guān)系鉆孔樁施工方案的成敗，直接影響大橋的施工進(jìn)度。

2 施工方案比選

2.1 先擴(kuò)孔后下放鋼護(hù)筒法

在河床無(wú)覆蓋層情況下，先采用Φ3.0m的鉆錘原位沖擊成孔至5m左右，下放Φ2.2m鋼護(hù)筒，并在鋼護(hù)筒四周灌注水下混凝土封堵。其優(yōu)點(diǎn)是沖孔成功后下放鋼護(hù)筒簡(jiǎn)易，缺點(diǎn)是擴(kuò)孔成本大，水下混凝土封堵質(zhì)量控制不易，無(wú)護(hù)筒情況下在有覆蓋層時(shí)沖孔困難。

2.2 鋼護(hù)筒跟進(jìn)下沉法

在河床有覆蓋層情況下，先自振下沉鋼護(hù)筒并臨時(shí)固定，而后采用Φ2.17m鉆錘進(jìn)行沖孔，沖擊1m后采用振動(dòng)錘跟進(jìn)下沉鋼護(hù)筒，如此反復(fù)直至鋼護(hù)筒外不漏漿。其優(yōu)點(diǎn)是工序簡(jiǎn)單成本較低，缺點(diǎn)是巖面傾斜或無(wú)覆蓋層時(shí)臨時(shí)固定困難，斜巖面需整平處理。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，河床面巖層基本為松散狀，在沖錘作用下，松散的巖石周?chē)部僧a(chǎn)生較大振動(dòng)，在護(hù)筒跟進(jìn)時(shí)，可以較輕易的插入巖層。所以選用護(hù)筒跟進(jìn)下沉法。

3 鋼護(hù)筒制作

為了保證鋼護(hù)筒在下沉過(guò)程中的垂直度，耐久度。鋼護(hù)筒材料采用Q235b，12mm厚鋼板卷制，底口4m范圍采用16mm卷制。護(hù)筒底口和頂口均加了1道50cm高的加強(qiáng)圈，加強(qiáng)圈采用12mm厚鋼板卷制。鋼護(hù)筒在制造廠內(nèi)制成6m一節(jié)，采用運(yùn)料船運(yùn)至墩位處，為防止鋼護(hù)筒在運(yùn)輸過(guò)程出現(xiàn)失圓，在鋼護(hù)筒的上、下口位置用[10焊接十字（或米字）支撐（見(jiàn)圖1）。

4 鋼護(hù)筒的下沉

4.1 鋼護(hù)筒的定位、下放

圖1 十字支撐

為保證鋼護(hù)筒的準(zhǔn)確定位，在導(dǎo)向架頂及施工平臺(tái)底各設(shè)置一層定位導(dǎo)向架進(jìn)行定位。定位導(dǎo)向架采用鋼桁結(jié)構(gòu)，由焊接在鉆孔平臺(tái)上的鋼框架組成，導(dǎo)向架總長(zhǎng)4.5m（見(jiàn)圖2）。導(dǎo)向裝置內(nèi)設(shè)置有供鋼護(hù)筒定位、糾偏、調(diào)整的液壓千斤頂和鎖定裝置，可對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行微調(diào)定位、施沉過(guò)程中糾偏、調(diào)整并鎖定。鋼護(hù)筒由浮式平臺(tái)上龍門(mén)進(jìn)行起吊安裝，通過(guò)導(dǎo)向架首節(jié)自由下放，測(cè)量校核鋼護(hù)筒接長(zhǎng)，直到最后一節(jié)自由下放測(cè)量校核。

圖2 護(hù)筒導(dǎo)向架

4.2 鋼護(hù)筒固定

為了保證鋼護(hù)筒的精準(zhǔn)著床。采用千斤頂將鋼護(hù)筒頂托在浮式平臺(tái)上筒底口固定在距離河床50cm處，鋼護(hù)筒由于未插打入河床不足以保持自身穩(wěn)定，需要將其與平臺(tái)頂面靠緊固定。固定時(shí)，采用頂托將鋼護(hù)筒頂緊（見(jiàn)圖3）。然后使用Φ2.17m鉆頭小沖程（50cm左右）進(jìn)行鑿巖，直至河床平整。

4.3 鋼護(hù)筒垂直度調(diào)節(jié)

鋼護(hù)筒的傾斜度必須保證在1%以?xún)?nèi)，方可滿(mǎn)足《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTGF80/1-2012）》的標(biāo)準(zhǔn)。為了解決深水庫(kù)區(qū)鋼護(hù)筒著床精度既能達(dá)到規(guī)范要求，且使鋼護(hù)筒內(nèi)徑最小化，節(jié)約施工成本及快速、精確、方便施工。鋼護(hù)筒下放至河床后，提起鋼護(hù)筒使其離河床底20cm處于懸空狀態(tài)，開(kāi)始安裝鉆機(jī)，并對(duì)鉆機(jī)位置精確定位后，下放12噸外徑為2.17m鉆錘到鋼護(hù)筒內(nèi)，利用鉆錘自重使懸空狀態(tài)下的鋼護(hù)筒精確著床（見(jiàn)圖4）。

圖3 固定頂托

圖4 “鉆錘法”總體結(jié)構(gòu)示意

4.4 鋼護(hù)筒跟進(jìn)埋設(shè)

鋼護(hù)筒精準(zhǔn)著床后由D90振動(dòng)錘振動(dòng)一定深度后，采用Φ2.17m直徑的沖擊鉆頭在孔內(nèi)沖孔，并將鋼護(hù)筒與鉆進(jìn)的高差控制在0.5m左右，以防止擴(kuò)孔過(guò)大時(shí)鋼護(hù)筒突然滑落。開(kāi)鉆時(shí)排渣采用反循環(huán)或掏渣筒進(jìn)行。鉆進(jìn)1m左右，檢查護(hù)筒的密封性后方可投土造漿，并提鉆采用振動(dòng)錘繼續(xù)振動(dòng)下沉鋼護(hù)筒，直至護(hù)筒不下沉，再采用Φ2.17m直徑的沖擊鉆頭繼續(xù)鉆孔，直到護(hù)筒外不漏漿（入巖深度5m左右）即可更換正常鉆錘進(jìn)行鉆孔施工。

5 施工過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

5.1 護(hù)筒漏漿應(yīng)對(duì)措施

護(hù)筒插打至巖層5m左右基本不漏漿后，為了使得護(hù)壁效果更好，采取措施：可以投入1t左右的袋裝水泥，防止由于壓力差過(guò)大出現(xiàn)漏漿。

5.2 超長(zhǎng)護(hù)筒垂直度應(yīng)對(duì)措施

超長(zhǎng)鋼護(hù)筒在下放過(guò)程中易發(fā)生鋼護(hù)筒傾斜。采用措施：在護(hù)筒底口焊接一十字撐，在十字撐中間焊接一小圓環(huán)，上掛尼龍細(xì)線(xiàn)，尼龍細(xì)線(xiàn)上端接一小浮球，尼龍線(xiàn)的長(zhǎng)度剛好可以使得小球在水下（20cm以?xún)?nèi)）人眼可測(cè)范圍內(nèi)對(duì)小球的居中情況判斷鋼護(hù)筒底口的位置 （確定鋼護(hù)筒的垂直度）。鋼護(hù)筒在下放接長(zhǎng)過(guò)程中隨時(shí)測(cè)量垂直度（見(jiàn)圖 5）。

圖5 鋼護(hù)筒垂直度測(cè)量方法示意圖

5.3 鋼護(hù)筒跟進(jìn)效率低應(yīng)對(duì)措施

Φ2.17m鉆頭沖至河床以下1.5m左右時(shí)，均出現(xiàn)每天進(jìn)尺只有10～20cm的情況。其原因初步分析為孔較淺，未形成活塞效應(yīng)，導(dǎo)致鉆渣沉在孔底，影響沖孔效率。采取措施：用反循環(huán)或抽渣筒等進(jìn)行排渣。

6 結(jié)束語(yǔ)

南平樟湖庫(kù)區(qū)大橋，鉆孔灌注樁不僅水深、而且覆蓋層薄，樁位水深達(dá)40m，在浮式平臺(tái)上下沉、定位鋼護(hù)筒的施工方案，通過(guò)實(shí)踐證明是可行的。特別是在庫(kù)區(qū)不泄洪的情況下，水流速不大于0.5m/s時(shí)，可利用12噸鉆頭靠自重情況下將鋼護(hù)筒精確定位，克服了浮式平臺(tái)自身的不足，提高了浮式平臺(tái)在深水、庫(kù)區(qū)施工區(qū)域的應(yīng)用，值得同類(lèi)工程借鑒。同時(shí)，鋼護(hù)筒的平面位置及垂直度的偏差滿(mǎn)足規(guī)范要求，為鉆孔樁的順利施工以及后期鋼吊箱的順利下沉，提供了有力的保證。

[1]JTGT F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.

[2]JTG F80/1-2012,公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn).

[3]南平樟湖庫(kù)區(qū)大橋及接線(xiàn)工程設(shè)計(jì)圖紙.