橫涇河航道區(qū)域鉆孔灌注樁施工技術(shù)

摘要：橫涇河特大橋位于橫涇河等外航道區(qū)域樁基設(shè)計(jì)1.2m樁徑，52米樁長(zhǎng)，共16根。施工區(qū)域?yàn)榻K中部長(zhǎng)江北岸，河道交錯(cuò)縱橫，橫涇河河道寬度約120米，當(dāng)?shù)貪O民通航和環(huán)保，是本工程的施工重難點(diǎn)?？茖W(xué)設(shè)計(jì)方案、合理選擇鉆機(jī)、創(chuàng)新施工工藝，加強(qiáng)灌注樁施工過程控制，確保水中樁施工順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：等外航道;通航和環(huán)保;水中樁;施工技術(shù)

1 工程概況

1.1 地形地貌

項(xiàng)目所在區(qū)域位于江蘇中部長(zhǎng)江北岸，地貌屬里下河洼地，地勢(shì)低洼、地形起伏小，區(qū)域內(nèi)河道縱橫。橫涇河為當(dāng)?shù)仫嬎┙o河流，需加強(qiáng)安全環(huán)保施工。

1.2 氣象

項(xiàng)目區(qū)屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，兼受大陸與海洋性氣候影像，具有四季風(fēng)顯著、干濕冷熱四季分明、雨量充沛、冬冷夏熱等特點(diǎn)。需進(jìn)行洪評(píng)和航評(píng)。

1.3 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)況

據(jù)《阜寧-建湖高速公路工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)估報(bào)告》及《阜興泰高速公路工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告》，近場(chǎng)區(qū)內(nèi)對(duì)工程場(chǎng)地有較大影響的主要斷裂分別是：洪澤-溝墩斷裂（5）、鹽城-南洋岸斷裂（6）及陳家堡-小海斷裂（7）。上述斷裂均為非活動(dòng)性斷裂，對(duì)本工程建設(shè)的影響較小。

1.4 水文及水土腐蝕性評(píng)價(jià)

橋址區(qū)地表水豐富和地下水主要為潛水含水層及弱承壓含水層，多為粉土、粉質(zhì)黏土、黏土、粉砂、淤泥質(zhì)黏土層，主要接受大氣降水補(bǔ)給及河流側(cè)向補(bǔ)給，其間水力聯(lián)系較弱，含水層滲透性中等，各含水層之間被黏性土層相對(duì)隔斷，徑流條件較好，富水性中等。水土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋具有一定的腐蝕性。

2 施工前準(zhǔn)備

2.1 施工平臺(tái)方案

橫涇河為等外級(jí)航道，且河道寬度約120米，考慮到當(dāng)?shù)赝ê胶惋嬎h(huán)保要求，比選筑島施工平臺(tái)和鋼平臺(tái)兩種方案，綜合考量后，鋼平臺(tái)綜合效益好，社會(huì)影響最低，安全環(huán)保最可控。本工程設(shè)計(jì)的鋼便橋?yàn)橹骺鐬橄鲁惺戒摫銟?、兩?cè)輔跨為型鋼鋼便橋。標(biāo)段設(shè)計(jì)鋼便橋范圍內(nèi)河流通航，便橋按照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2014）中公路II級(jí)設(shè)計(jì)，按行駛12方罐車及《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2014）中的100t（13m，8軸）平板拖車標(biāo)準(zhǔn)車輛、80t履帶吊及130t運(yùn)梁炮車進(jìn)行設(shè)計(jì)，橫涇河采取鋼便橋+鋼平臺(tái)進(jìn)行水中樁施工，便橋橋跨采用（6m+6m+6m+6m+6m）+（6m+15m+6m）+（6m+6m+6m+6m+ 6m）布置方式，鋼便橋具體布置位置由測(cè)量部根據(jù)平面位置圖測(cè)放，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)后可適當(dāng)微調(diào)。鋼平臺(tái)尺寸為長(zhǎng)26米×寬21米。確?！叭ㄒ黄健保和ㄋ⑼?、通路和場(chǎng)地平整，物資材料提前供應(yīng)進(jìn)場(chǎng)，作業(yè)班組提前招標(biāo)進(jìn)場(chǎng)，機(jī)械設(shè)備提前登記報(bào)驗(yàn)和進(jìn)場(chǎng)人員登記教育培訓(xùn)，航評(píng)和洪評(píng)同步進(jìn)行落實(shí)。

2.2 地質(zhì)復(fù)勘

由于前期勘測(cè)設(shè)計(jì)進(jìn)行鉆探勘測(cè)地質(zhì)可能存在誤差，復(fù)勘重新探測(cè)土層結(jié)構(gòu)、分布類型、分布深度、土層走向等，編制新版的勘測(cè)縱斷面地質(zhì)圖，提供鉆孔灌注樁施工指導(dǎo)，防止水中樁施工過程中塌孔、縮孔、斜孔等突發(fā)情況。

2.3 鉆機(jī)選擇

本工程為水中鉆孔灌注樁施工，河床標(biāo)高為-2.1m，設(shè)計(jì)最低通航水位為0.89m，三百年一遇通航水位為3.58 m，目前施工水深約為3米。比選正循環(huán)、反循環(huán)、旋挖、沖擊鉆等鉆機(jī)后，綜合考慮施工安全、質(zhì)量、成本、場(chǎng)地等因素，最終選擇正循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行水中鉆孔灌注樁的施工，可以有效確保灌注樁的鉆孔質(zhì)量，避免塌孔、縮孔等問題。

2.4 鉆機(jī)安裝及設(shè)備檢查

（1）鉆機(jī)檢查：對(duì)循環(huán)鉆機(jī)的主要部件發(fā)動(dòng)機(jī)、提升系統(tǒng)、履帶、鋼絲繩、鉆桿、鉆頭直徑等進(jìn)行日常檢查。

（2）還需對(duì)泥漿泵、發(fā)電機(jī)、電焊機(jī)等機(jī)械設(shè)備進(jìn)行日常安全性能檢查。

2.5 工具準(zhǔn)備

泥漿三件套、測(cè)繩、測(cè)錘、渣樣盒、水平尺等應(yīng)配置齊全，測(cè)繩使用前應(yīng)標(biāo)定。為檢查樁孔直徑及垂直度，對(duì)于樁徑1.2m的樁采用直徑D為1.2m，長(zhǎng)度7.5m的探孔器。

2.6 泥漿池開挖及維護(hù)

（1）泥漿池設(shè)置在紅線內(nèi)兩個(gè)墩臺(tái)之間，現(xiàn)場(chǎng)采用挖機(jī)開挖，四周按1：1的坡率夯做邊坡，開挖于兩個(gè)排架之間;要求每隔2個(gè)墩臺(tái)設(shè)置一處泥漿池（隔墩跳挖），每處泥漿池供應(yīng)前后兩個(gè)墩樁基礎(chǔ)鉆孔施工。利用機(jī)械制備泥漿與鉆孔設(shè)備自造漿共同制漿。沉淀池沉渣、廢泥漿、鉆渣及時(shí)運(yùn)走?，F(xiàn)場(chǎng)泥漿池開挖需滿足交底要求，泥漿池平面尺寸為16米*15米，深度控制在1.5米-2米，泥漿池外觀需整齊，頂部土壩尺寸為0.5米*0.5米，并使用砂漿抹面。

（2）泥漿池圍護(hù)：現(xiàn)場(chǎng)開挖泥漿池、沉淀池及樁孔位置四周需設(shè)置防護(hù)護(hù)欄，張貼“施工區(qū)域，嚴(yán)禁靠近”的警示標(biāo)識(shí)牌，欄桿材質(zhì)采用標(biāo)準(zhǔn)護(hù)欄，連接穩(wěn)固可靠，護(hù)欄高1.2m，立桿間距2m。

2.7 泥漿制備及循環(huán)

泥漿是鉆孔灌注樁成孔好壞的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，泥漿具有護(hù)壁、排渣、潤(rùn)滑鉆頭、增大靜水壓力等作用，鉆孔泥漿采用水、粘土（膨潤(rùn)土）和添加劑等材料，水中樁施工泥漿循環(huán)由于場(chǎng)地限制，采用水中雙護(hù)筒或排泥船與陸上泥漿池、沉淀池結(jié)合進(jìn)行灌注樁施工。本工程處于一般地層，泥漿按照相對(duì)密度1.05-1.20、黏度（Pa·S）16-22、酸堿度pH8-10等泥漿性能指標(biāo)進(jìn)行控制。

3 施工工藝

3.1施工工藝流程（如圖1）

3.2通航及泥漿處理

保證通航警示安全，可以設(shè)置護(hù)墩;水中樁首次灌注過程中，泥漿會(huì)溢出，污染河流，需采取措施進(jìn)行處理，處理方法有以下兩種：雙護(hù)筒和排泥船

3.3 設(shè)置護(hù)墩

位于橫涇河上下游各設(shè)置兩根鋼管樁護(hù)墩，張貼反光警示標(biāo)志和警示燈，方便當(dāng)?shù)卮迕裢ê桨踩?/p>

3.4 雙護(hù)筒（或排泥船）泥漿處理

測(cè)量放樣準(zhǔn)確樁位后，下放好鉆孔護(hù)筒，進(jìn)行復(fù)測(cè)定位，在鉆孔護(hù)筒旁在打入另一相同大小的護(hù)筒進(jìn)行排泥漿，用溜槽連接。首先排泥漿護(hù)筒進(jìn)行抽水處理，下面需進(jìn)行鋼板或者素混凝土封底，防止地下水溢出而無法達(dá)到儲(chǔ)存排泥漿的效果。陸地泥漿池和排泥漿護(hù)筒利用泥漿泵及排泥漿管進(jìn)行連接，使陸地泥漿池、鉆孔護(hù)筒、排泥漿護(hù)筒和陸上沉淀池形成一個(gè)泥漿循環(huán)，保證首灌泥漿不外溢污染河流。

4 常見問題及處理方法

4.1 縮孔

本工程水中樁位于橫涇河中且土層結(jié)構(gòu)基本為黏土層，存在較大水壓力和土壓力，具有縮孔的風(fēng)險(xiǎn)。

預(yù)防措施：護(hù)筒埋設(shè)高于河流常水位1-2米，護(hù)筒內(nèi)水位高于河流常水位大于1米，增大護(hù)筒內(nèi)水頭壓力;根據(jù)地質(zhì)條件和具體情況調(diào)整護(hù)筒內(nèi)的泥漿比重，適當(dāng)增大;適當(dāng)減慢鉆頭鉆進(jìn)速度;成孔提鉆和下放鋼筋籠工序銜接要順暢，不可等待時(shí)間過長(zhǎng)，極易導(dǎo)致縮孔后鋼筋籠無法下放安裝;鉆頭需考慮泥漿護(hù)壁厚度，在原始直徑鉆頭四周加焊泥漿護(hù)壁厚度的同等鉆頭鋼材，實(shí)際鉆頭直徑=理論鉆頭直徑+泥漿護(hù)壁厚度。

處理方法：由于是河流中鉆孔，在水壓力和土壓力的孔內(nèi)外壓強(qiáng)差作用下，極易縮孔，在鉆孔過程中，應(yīng)采取低速輕壓鉆進(jìn)，適量增大泥漿比重，抵消內(nèi)外壓強(qiáng)差。出現(xiàn)縮孔后，鉆頭可以在縮孔位置上下緩慢提降進(jìn)行擴(kuò)孔，不可快速提升，同時(shí)增大泥漿比重平衡水土壓力。

4.2 斜孔

水中樁采取鋼平臺(tái)鋪鋼板進(jìn)行懸空施工鉆孔灌注樁，護(hù)筒埋設(shè)和鉆機(jī)安裝等因素都會(huì)導(dǎo)致樁孔傾斜。

預(yù)防措施：護(hù)筒采用長(zhǎng)為800cm、厚為8mm的鋼板卷制，護(hù)筒直徑大于設(shè)計(jì)樁徑60cm，護(hù)筒頂標(biāo)高高于常水位1-2米。護(hù)筒禁止采用不符合要求護(hù)筒埋設(shè)，避免不易對(duì)中，護(hù)筒底部應(yīng)盡可能深入到不透水層粘質(zhì)土內(nèi)1.0-1.5m。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，應(yīng)保證護(hù)筒中心與樁孔中心的平面位置偏差小于等于5cm，垂直度小于等于1%，在鋼平臺(tái)型鋼上用噴漆標(biāo)識(shí)四個(gè)點(diǎn)作為護(hù)樁，后期結(jié)合吊錘進(jìn)行樁位中心復(fù)測(cè)。

處理方法：若出現(xiàn)孔位傾斜比較輕微時(shí)，可以將鉆頭提升至偏位處以上2-3m重新對(duì)中鉆進(jìn);若出現(xiàn)孔位傾斜比較嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)停止繼續(xù)鉆進(jìn)，拆卸鉆頭，回填黏土至偏位處以上2-3m，放置一段時(shí)間后在重新對(duì)中鉆進(jìn)。

4.3 塌孔

樁位地質(zhì)剖面圖可以了解到粉土和粉砂中間夾著黏土，黏土層呈懸臂狀，鉆進(jìn)過程中粉土和粉砂流失極易導(dǎo)致黏土的塌陷。

預(yù)防措施：開鉆時(shí)先啟動(dòng)泥漿泵和轉(zhuǎn)盤，引入泥漿進(jìn)鉆孔一定數(shù)量后方可開始鉆進(jìn);剛開鉆1m應(yīng)低速鉆進(jìn)，然后在以正常速度鉆進(jìn);鉆進(jìn)速度應(yīng)與泥漿排量相匹配，時(shí)刻保持護(hù)筒內(nèi)應(yīng)有的水頭，鉆速鉆壓、泥漿比重和泥漿量因不同的地層進(jìn)行調(diào)整。針對(duì)易塌孔的砂土、粉土層，應(yīng)進(jìn)行低速輕壓鉆進(jìn)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整孔內(nèi)水頭和泥漿比重;根據(jù)地質(zhì)剖面圖時(shí)刻關(guān)注土層變化，調(diào)整相關(guān)鉆進(jìn)參數(shù)，留取鉆渣樣品，進(jìn)行核對(duì)并填寫鉆孔記錄表;鉆錐提升過程中，應(yīng)保持平穩(wěn)且避免觸碰護(hù)筒與孔壁，拆卸鉆桿要快速。

處理方法：塌孔輕微時(shí)，可增大孔底沉渣厚度及適當(dāng)增大泥漿比重，可以使用沉渣和泥漿將塌落處修復(fù);塌孔嚴(yán)重時(shí)，回填黏土至孔頂，放置至孔內(nèi)黏土基本密實(shí)，重新埋設(shè)護(hù)筒鉆進(jìn)。

5、結(jié)束語

本工程為河流航道的水中樁，考慮到通航、環(huán)保、施工、安全等方面問題，施工難度極大，確定鋼便橋加鋼平臺(tái)作為施工平臺(tái)方案，采用雙護(hù)筒或排泥船進(jìn)行泥漿循環(huán)，避免污染河流，克服縮孔、斜孔、塌孔等施工技術(shù)難題，針對(duì)河流航道水中樁施工開啟了一種新思路，為后面水中樁施工提供借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《江蘇省高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化指南》

[2]《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ B01-2014）

[3]《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2017）

[4]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650-2020）

作者簡(jiǎn)介：胡洪（1996.02.-），男，漢，重慶人，本科，學(xué)士，研究方向：路橋。