論淺覆蓋大傾角堅硬巖面雙護(hù)筒“套娃法”沖擊鉆成孔施工技術(shù)

裴利虎

摘 要 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會進(jìn)步，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷擴(kuò)大，其中針對偏遠(yuǎn)山區(qū)的公路建設(shè)已成為精準(zhǔn)扶貧、促進(jìn)發(fā)展的國家重點基礎(chǔ)工程建設(shè)。本文以實際工程為例進(jìn)行分析，論述“套娃法”沖擊成孔施工技術(shù)的具體應(yīng)用，對于推進(jìn)橋梁質(zhì)量的意義。

關(guān)鍵詞 大傾角;堅硬巖面;套娃法;沖擊成孔

1工程概況

G345線峰迭至代古寺公路工程設(shè)計施工總承包項目地處高山峽谷區(qū)，大橋沿白龍江流域來回布線，河道狹窄彎曲、水流湍急、河床巖層多為淺覆蓋大傾角堅硬巖面，樁基鋼護(hù)筒受水流沖擊無法定位且易在傾斜巖面滑移而導(dǎo)致入巖困難，采用傳統(tǒng)樁基施工工藝已無法滿足施工需求。項目根據(jù)河流水位情況，對水中樁基施工進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計、采取正確可靠的施工工藝，對橋梁下部結(jié)構(gòu)施工以及建成后的營運(yùn)安全有非常重要的意義。

2工藝原理

淺覆蓋層大傾角堅硬巖面雙護(hù)筒“套娃法”沖擊鉆成孔施工技術(shù)，就是依靠外側(cè)臨時鋼護(hù)筒為導(dǎo)向強(qiáng)制進(jìn)尺，在水中樁基施工鋼平臺上安裝多層桁架定位導(dǎo)向架進(jìn)一步加強(qiáng)穩(wěn)定、導(dǎo)向作用，為永久鋼護(hù)筒安裝提供一片靜水區(qū)域，避免水流沖擊，然后采用人工控制鉆機(jī)以高頻低幅沖擊鉆進(jìn)方式直接進(jìn)行鉆孔作業(yè)，沖擊鉆穿透表面巖石層1m后，澆筑水下混凝土并施打永久性鋼護(hù)筒，確保永久鋼護(hù)筒能精準(zhǔn)、垂直地入巖達(dá)到設(shè)計深度，最大化減小水流沖擊和大傾角堅硬巖面導(dǎo)致的鋼護(hù)筒偏位、入巖困難、穩(wěn)定性較差、易卷刃、易漏漿等問題，且在鉆進(jìn)過程中無須造漿，利用相鄰鋼護(hù)筒作為泥漿池、沉淀池進(jìn)行泥漿循環(huán)，從而使樁基在滿足安全、環(huán)保條件下實施沖擊鉆進(jìn)并保證樁基質(zhì)量與進(jìn)度滿足施工需求[1]。

3施工操作要點

（1）施工準(zhǔn)備與場地規(guī)劃。開工前熟悉場地工程地質(zhì)資料、必要的水文地質(zhì)資和相關(guān)工程施工圖等。根據(jù)測量資料，對相關(guān)橋梁位置進(jìn)行復(fù)測，本著因地制宜、永臨結(jié)合、方便施工和有利管理來統(tǒng)一規(guī)劃臨時設(shè)施。

（2）搭建水上鋼棧橋與平臺。鋼棧橋采用常規(guī)棧橋結(jié)構(gòu)，橋面寬6m，標(biāo)準(zhǔn)跨徑為9m，設(shè)計荷載80噸，鋼便橋設(shè)計為321型貝雷鋼橋，設(shè)計車速15km/h。鋼便橋軸線與橋梁軸線平行，距離8m，標(biāo)準(zhǔn)跨徑9.0m，每隔3個標(biāo)準(zhǔn)跨設(shè)置板凳樁，跨度5.0m。鋼便橋底面設(shè)計高度高出洪水位1m。鋼平臺的設(shè)置根據(jù)水中樁基位置搭設(shè)。

（3）安裝多層桁架定位導(dǎo)向架。定位導(dǎo)向架采用桁架結(jié)構(gòu)，根據(jù)空樁長度分為多層，上層定位架由I16a工字鋼焊接在鉆孔平臺上的主梁上，下層定位導(dǎo)向架采用I16a工字鋼組成“井”字形型鋼固定在平臺周邊的鋼管樁的上下平聯(lián)上，其位置根據(jù)樁基中心及樁徑確定。導(dǎo)向架安裝長度根據(jù)空樁高度而定，導(dǎo)向架每節(jié)長度2m，可隨時加長安裝固定。導(dǎo)向架采用吊車吊裝移位，并錨固在已完成鉆孔平臺的預(yù)留鋼護(hù)筒頂口位置。

（4）鋼護(hù)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工。永久性鋼護(hù)筒的設(shè)計壁厚為20mm，外表面采用熱鍍鋅處理，鍍鋅厚度>85μm。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗和規(guī)范，鋼管樁的徑厚比不宜大于70，而本鋼護(hù)筒的徑厚比達(dá)到190，屬于大直徑薄壁結(jié)構(gòu)，為確保鋼護(hù)筒錘擊沉樁時不發(fā)生屈皺破壞，采取以下措施：鋼護(hù)筒采用材質(zhì)Q345b的螺旋管，壁厚為20mm，鋼護(hù)筒每節(jié)長1.5m，為方便現(xiàn)場運(yùn)輸及吊裝，按照每4節(jié)組成一個單元（長6m）在加工廠內(nèi)卷制焊接，焊接接長采用內(nèi)外雙面焊接。鋼護(hù)筒焊接采用內(nèi)外側(cè)雙面焊，并在外圍焊接至少4塊加強(qiáng)塊進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，其焊縫應(yīng)牢固密實，不允許漏水。

（5）安裝大直徑導(dǎo)向鋼護(hù)筒、高頻低幅沖擊鉆進(jìn)。在鋼護(hù)筒導(dǎo)向裝置安裝完成后，根據(jù)樁徑及空樁高度加工臨時大直徑鋼護(hù)筒，并采用50t吊車及DZ160雙夾振動錘施打。在臨時護(hù)筒安裝過程中應(yīng)根據(jù)水流速率及水位情況合理計算偏位提前量。開孔前在孔內(nèi)填筑50cm高黏土，用低沖程鉆進(jìn)，泥漿比重1.4左右，鉆進(jìn)0.5～1.0m，再回填黏土，繼續(xù)以低沖程沖砸，如發(fā)現(xiàn)有失水現(xiàn)象，采取補(bǔ)水投黏土措施。對河床處傾斜巖面采用人工控制鉆機(jī)進(jìn)行短距高頻次沖擊鉆進(jìn)方式進(jìn)行沖擊施工后，將河床處高強(qiáng)斜巖沖擊破碎處理，掏渣清孔后采用導(dǎo)管法澆筑水下片石混凝土，片石應(yīng)在混凝土澆筑過程中同時填入，該工序能夠有效封閉因鋼護(hù)筒底口卷邊，避免因水流速過大出現(xiàn)無法造漿鉆孔的現(xiàn)象。

（6）施打永久性鋼護(hù)筒。永久鋼護(hù)筒是樁基施工過程中導(dǎo)向及孔口護(hù)壁，在橋梁運(yùn)營期間也能有效防止樁基遭受水流沖刷和漂石撞擊。只需在安裝過程中及時測量中心偏位與垂直度，并在安裝完成后將內(nèi)外鋼護(hù)筒之間的河水、淤泥等雜物用泥漿泵清除干凈，并回填黏土，分層填至離護(hù)筒頂0.8m位置處。應(yīng)保證永久鋼護(hù)筒埋置深度比臨時鋼護(hù)筒超深0.5m以上，以避免內(nèi)外護(hù)筒間回填土層坍塌造成塌孔。

（7）樁基鉆進(jìn)及泥漿循環(huán)。鉆孔作業(yè)要分班連續(xù)進(jìn)行，經(jīng)常對鉆孔泥漿及鉆機(jī)對位進(jìn)行檢測，在地層變化處撈取樣渣保存，隨時根據(jù)不同地質(zhì)情況調(diào)整泥漿指標(biāo)和鉆進(jìn)速度。泥漿循環(huán)使用相鄰樁基永久鋼護(hù)筒作為泥漿池，并在相鄰鋼護(hù)筒另一側(cè)焊制可移動式沉渣箱，在泥漿口設(shè)置濾砂器進(jìn)行清渣工作，定期將沉淀池內(nèi)沉渣運(yùn)至指定棄渣地點進(jìn)行廢棄處理，滿足環(huán)保要求。

（8）樁基成孔、安裝鋼筋籠及灌注水下混凝土。針對部分高墩橋梁鋼平臺較高、空樁較長、吊筋穩(wěn)定性較差導(dǎo)致的樁基鋼筋籠偏位問題，在鋼護(hù)筒周圍設(shè)置定位及復(fù)樁裝置，在鋼筋籠安裝過程中使用鋼護(hù)筒周圍定位裝置復(fù)核中心偏位，及時調(diào)整，保證就位準(zhǔn)確?；炷敛捎脤?dǎo)管法灌注，首批混凝土應(yīng)能滿足導(dǎo)管埋置深度1.0m以上的要求，水下混凝土的灌注工作連續(xù)進(jìn)行，不得中途停頓。在灌注過程中保持孔內(nèi)水頭高度，導(dǎo)管的埋置深度應(yīng)控制在2～6m，隨時測探孔內(nèi)混凝土面的位置，及時調(diào)整導(dǎo)管埋深。

4結(jié)束語

該施工技術(shù)有效封閉因鋼護(hù)筒底口卷邊，避免因水流速過大出現(xiàn)無法造漿鉆孔的現(xiàn)象，加快施工進(jìn)度，降低施工難度，解決了河道狹窄、水流湍急、河床巖層淺覆蓋等難題，為今后國內(nèi)公路橋梁水中樁基施工積累了寶貴的經(jīng)驗，具有廣泛的推廣價值和應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 盧云輝.沿海大傾角基巖鉆孔灌注樁施工方法[J].西部探礦工程，2000（6）：12.