鐵路跨江特大橋樁孔的施工技術(shù)分析

摘要：以某鐵路特大橋梁建筑工程項(xiàng)目作為研究對(duì)象，對(duì)橋樁孔施工技術(shù)進(jìn)行深入研究分析，簡(jiǎn)單描述出墩位鉆孔施工技術(shù)，并對(duì)鉆孔樁穿越流沙層的施工技術(shù)進(jìn)行分析，以期望此次研究分析能夠?yàn)榇嬖陬愃魄闆r的工程項(xiàng)目提供借鑒。

關(guān)鍵詞：特大橋;深水鉆孔樁;施工技術(shù)

1" "工程概況

某跨江特大橋梁的總長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為9.2km，主橋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁，其中167號(hào)、168號(hào)墩位置在漢江水域內(nèi)。每一個(gè)橋梁主墩均是由12根鉆孔灌注樁組成的基礎(chǔ)。鉆孔施工在水中臨時(shí)搭建的作業(yè)平臺(tái)中進(jìn)行，鋼護(hù)筒頂部的標(biāo)高設(shè)計(jì)為+28m，底部標(biāo)高設(shè)計(jì)為-2m，整個(gè)鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為30m，江底部泥土的標(biāo)高為+8m，灌注樁的底部標(biāo)高設(shè)計(jì)為-45m。

2" "工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

鉆孔直徑較大，167號(hào)、168號(hào)橋墩的直徑設(shè)計(jì)為3m，長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為2.5m，每一個(gè)主墩由12根灌注樁組成。鉆孔進(jìn)入基巖深度比較大，以鉆孔作業(yè)平臺(tái)為基點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，鉆孔的最大深度為78m，部分鉆孔的深度為40m。

鉆孔作業(yè)在臨時(shí)搭建的水平作業(yè)平臺(tái)上進(jìn)行，而作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)正好處于漢江的汛期時(shí)間段內(nèi)，水流速度保持在2.1m/s，漢江水位最高可到+26m，漢江流域最深處達(dá)到18m。鉆孔施工則處于漢江枯水時(shí)間段內(nèi)，漢江流域的最低水位+11m，水深為3～15m，由于水位高度落差比較大，促使施工過(guò)程中所面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)比較大。鉆孔施工的難度比較大，在實(shí)際施工過(guò)程中常常出現(xiàn)卡鉆、漏漿、坍塌等現(xiàn)象。

3" "樁孔施工技術(shù)

3.1" "施工準(zhǔn)備

3.1.1" "鉆機(jī)安拆

在安裝鉆機(jī)、拆卸鉆機(jī)之前，相關(guān)作業(yè)人員必須參照設(shè)備出廠說(shuō)明書、施工方案、標(biāo)準(zhǔn)工藝以及安全管理要求進(jìn)行作業(yè)。結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)過(guò)程中必須委派專人從旁指導(dǎo)，結(jié)合結(jié)構(gòu)重量合理選擇鋼絲繩。天氣條件惡劣的情況下嚴(yán)禁吊裝作業(yè)，例如大風(fēng)、大雨等惡劣天氣不得進(jìn)行鉆進(jìn)安裝、拆卸作業(yè)。

3.1.2" "開(kāi)鉆準(zhǔn)備

各部位安裝的螺栓準(zhǔn)備齊全，鉆頭的直徑至少為1.2m。利用鋼絲繩來(lái)控制鉆機(jī)的高度，鋼絲繩的性能、規(guī)格、保養(yǎng)狀況均需符合規(guī)范要求，按照7d的時(shí)間間隔來(lái)檢查鋼絲繩的外觀質(zhì)量。管路連接必須保證足夠牢固，不得出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。檢查各組件連接的牢固性，同時(shí)連接件應(yīng)具備絕緣性能。將樁孔內(nèi)的雜物清理干凈，著重關(guān)注金屬構(gòu)件表面是否存在污漬。電焊機(jī)、空壓機(jī)、泥漿泵的性能規(guī)格均需滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.2" "測(cè)量放樣

護(hù)樁采用十字交叉法施工，技術(shù)員使用水平儀測(cè)量放線出樁位的中心點(diǎn)。在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)必然會(huì)損壞前期放設(shè)的中心點(diǎn)，所以要嚴(yán)格按照要求設(shè)置4個(gè)保護(hù)樁，利用保護(hù)樁測(cè)量護(hù)筒安裝位置的精準(zhǔn)性。保證樁位的偏差保持在合理范圍內(nèi)，并保證鉆機(jī)放設(shè)位置、鋼筋籠吊裝位置的精準(zhǔn)性。十字交叉定位施工法如圖1所示。

將樁中心作為十字線的中心點(diǎn)，并在十字線上明確標(biāo)記出M、N、M'、N'4個(gè)點(diǎn)的位置，復(fù)核無(wú)誤后將鋼筋表面及四周的土方挖除，并回填水泥砂漿進(jìn)行加固，保證護(hù)樁不會(huì)出現(xiàn)位移或損壞。旋挖鉆鉆頭直徑明顯超過(guò)鋼絲繩的直徑，增大鋼絲繩位置復(fù)核難度，使用全站儀測(cè)量確定樁基的位置后，可利用鋼絲繩的中心線部位判斷鉆頭是否位于正常路線上。

3.3" "埋設(shè)護(hù)筒

在埋設(shè)護(hù)筒前，施工人員探測(cè)埋設(shè)區(qū)域是否存在地下管線，然后根據(jù)護(hù)樁的位置確定樁孔的位置。土方開(kāi)挖至黏土層，若地下不存在黏土層，則在護(hù)筒底部逐層回填黏性土并逐層夯實(shí)。

使用起重機(jī)安裝護(hù)筒，在安裝過(guò)程中需頻繁核對(duì)護(hù)筒中心與樁位中心是否處于同一條線，確保護(hù)筒保持垂直狀態(tài)。當(dāng)護(hù)筒位置確定后，開(kāi)始逐層回填護(hù)筒周邊的土方并逐層碾壓。使用重物將護(hù)筒插入黏土層，保證樁基施工不出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，護(hù)筒頂部至少高于地面300mm。護(hù)筒埋設(shè)的深度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，通常護(hù)筒埋設(shè)的深度保持在2～4m。當(dāng)護(hù)筒埋設(shè)完成后調(diào)整護(hù)筒的中心點(diǎn)、垂直度，將中心點(diǎn)的偏差控制在50mm內(nèi)，護(hù)筒的垂直度控制在1%內(nèi)。假若檢驗(yàn)不合格，則拔出重新施工。

3.4" "泥漿制備

3.4.1" "泥漿池設(shè)置

漿液拌制直接在泥漿池中進(jìn)行，保證漿液供應(yīng)可以滿足實(shí)際施工的需求，通過(guò)泥漿循環(huán)排出孔內(nèi)的渣土。

3.4.2" "泥漿制備

合理選擇制漿設(shè)備并配備充足的黏性土，通過(guò)試驗(yàn)確定泥漿的配合比，泥漿使用黏性土或膨潤(rùn)土進(jìn)行拌制。結(jié)合鉆進(jìn)過(guò)程中的土層具體情況確定泥漿比重。泥漿拌制使用的水，可含有少量不純物質(zhì)的水。

泥漿的性能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，泥漿應(yīng)與鉆孔方式、土層結(jié)構(gòu)保持協(xié)調(diào)。泥漿池護(hù)壁使用水泥砂漿作硬化處理。為保證施工過(guò)程中的安全性，在泥漿池四周設(shè)置防護(hù)欄桿、安全警示標(biāo)牌并拉設(shè)安全警戒線。泥漿箱如圖2所示，泥漿比重調(diào)制控制見(jiàn)表1。

本次試樁泥漿制作控制指標(biāo)如下：泥漿比重為1.25g/cm³，黏度為20～22mPa·s，含砂率為14%，膠體率為96%，pH值為7。為滿足施工環(huán)保要求和泥漿重復(fù)使用，在樁位附近設(shè)置10m×6m×25m泥漿池，泥漿存儲(chǔ)能力完全能夠滿足旋挖鉆施工需要。

3.5" "鉆進(jìn)成孔

當(dāng)鉆機(jī)準(zhǔn)備就位后，將鉆機(jī)與地表之間的角度控制在4°內(nèi)。鉆機(jī)移動(dòng)至施工部位后，開(kāi)始調(diào)整桅桿的角度并啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，使鉆頭中心點(diǎn)與鉆孔中心點(diǎn)保持一直，緩慢放入孔內(nèi)，保證鉆桿始終處于垂直狀態(tài)。

開(kāi)鉆的前期階段，施工人員可以手動(dòng)下放鉆頭。下放過(guò)程盡量緩慢，避免鉆桿偏離正確軌道。當(dāng)鉆進(jìn)至護(hù)筒底部以下1m開(kāi)始增大鉆進(jìn)的壓力、速度。鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)根據(jù)地層結(jié)構(gòu)調(diào)整壓力、鉆速，促使鉆機(jī)進(jìn)入“液控”作業(yè)狀態(tài)中。鉆機(jī)正常鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，嚴(yán)格按照減壓鉆進(jìn)的原則進(jìn)行作業(yè)，鉆壓不得超出鉆孔設(shè)備總壓力減去浮力以后的80%。

實(shí)際鉆進(jìn)作業(yè)過(guò)程中，需結(jié)合地質(zhì)情況不斷調(diào)整鉆機(jī)的技術(shù)參數(shù)?？赏ㄟ^(guò)撈取鉆渣判斷土層結(jié)構(gòu)，最后形成鉆孔記錄。結(jié)合土層結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)實(shí)際狀況，調(diào)整優(yōu)化鉆進(jìn)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。施工人員必須按要求檢查鉆桿的長(zhǎng)度、鉆具的性能，并形成完整的檢查記錄。當(dāng)鉆桿進(jìn)尺達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)停止鉆進(jìn)作業(yè)，并將鉆頭提高30cm，降低鉆速，清理孔底部位的鉆渣。

3.6" "成孔檢測(cè)及清孔

鉆孔作業(yè)完成后檢驗(yàn)成孔的質(zhì)量，質(zhì)量檢驗(yàn)合格的前提下開(kāi)始清孔，以清理孔底的沉淀物，減少孔底沉渣厚度。鉆孔樁設(shè)計(jì)的是摩擦樁，清孔過(guò)程中應(yīng)保持連續(xù)性，避免泥漿大量沉淀，增大清孔作業(yè)的難度。清孔采用泥漿分離器進(jìn)行作業(yè)，排出的泥漿中含砂率與新灌入的泥漿含砂率一致時(shí)，即可停止清孔作業(yè)。

吸渣換漿過(guò)程中，需要不斷向孔內(nèi)注入新鮮漿液，確?？變?nèi)泥漿水位保持穩(wěn)定，避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象[1]。清孔作業(yè)完成后，及時(shí)檢查沉渣的厚度，保證孔底部位的沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。當(dāng)沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，開(kāi)始吊裝鋼筋籠，然后進(jìn)行二次清孔作業(yè)。使用換漿清孔法，具體使用3PN泥漿泵向孔內(nèi)灌注優(yōu)良性能的泥漿，通過(guò)反循環(huán)的方式將孔底沉渣帶出地表。

3.7" "鋼筋籠制作與安裝

3.7.1" "準(zhǔn)備工作

鋼筋籠直接在生產(chǎn)車間進(jìn)行加工制作，制作完成后運(yùn)送自樁位即可。在實(shí)際安裝過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求搭接鋼筋籠，還應(yīng)保證鋼筋籠的保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求[2]。

鋼筋連接前，回收絲頭上的塑料保護(hù)帽和套筒端頭的塑料密封蓋，并檢查鋼筋規(guī)格是否和連接套筒一致，檢查螺紋絲扣是否完好無(wú)損、清潔。如發(fā)現(xiàn)雜物或銹蝕要用鐵刷清理干凈。檢查套筒的產(chǎn)品質(zhì)量，套筒必須有供貨單位的質(zhì)量保證書。

3.7.2" "鋼筋籠連接

先將鎖緊螺母及標(biāo)準(zhǔn)套筒按順序全部擰在加長(zhǎng)絲頭鋼筋的一側(cè)，將待接鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)絲頭緊靠后，再將套筒擰回到標(biāo)準(zhǔn)絲頭一側(cè)，并用扳手?jǐn)Q緊。將鎖緊螺母與標(biāo)準(zhǔn)套筒擰緊鎖定，然后立即畫上標(biāo)記，以便質(zhì)檢人員抽檢，并做抽檢記錄。

對(duì)接時(shí)，按照長(zhǎng)線法拼接的標(biāo)記對(duì)位。對(duì)接時(shí)要銜接迅速，減少作業(yè)時(shí)間，力爭(zhēng)盡快下籠。連接時(shí)保證上、下節(jié)骨架的軸線吻合，嚴(yán)禁連接后形成折線，可以用線砣輔助遠(yuǎn)距離觀測(cè)。接頭連接完成后由質(zhì)檢人員分批檢驗(yàn)，檢查方式為目測(cè)。接頭兩端外露螺紋長(zhǎng)度相等且不超過(guò)一個(gè)完整絲扣（加長(zhǎng)螺紋除外）。

3.7.3" "鋼筋籠定位

鋼筋籠連接和焊接吊筋完成后進(jìn)行鋼筋籠定位，以保證鋼筋籠中心偏差≤5cm，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。鋼筋籠定位首先拉好護(hù)樁，然后把鋼筋的頂端定位箍移動(dòng)到護(hù)樁中心點(diǎn)，偏差滿足要求后在定位箍與護(hù)筒之間上焊接定位筋，最后下放到位。

3.8" "二次清孔

當(dāng)鋼筋籠、導(dǎo)管安裝完成后，進(jìn)行二次清孔處理，然后澆筑混凝土。清孔使用1m的壓風(fēng)機(jī)，將導(dǎo)管輸送至孔底部位，利用風(fēng)壓的作用力將底部的沉淀物降低至最小。

3.9" "灌筑混凝土

混凝土生產(chǎn)由專業(yè)的混凝土攪拌站完成，混凝土輸送由棧橋部位輸送至樁位，封底部位的混凝土使用大容量的料斗進(jìn)行澆筑。當(dāng)封底部位的混凝土澆筑完成后，改用小容量料斗進(jìn)行連續(xù)澆筑，混凝土澆筑應(yīng)一次性澆筑成型。

混凝土澆筑過(guò)程中，鋼護(hù)筒內(nèi)部的泥漿面層標(biāo)高應(yīng)超出流域水位2m左右。不間斷檢測(cè)混凝土表面的標(biāo)高，并嚴(yán)格控制導(dǎo)管的預(yù)埋深度[3]。混凝土澆筑完成后，樁頂部位的標(biāo)高應(yīng)超出設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5～1m，保證混凝土的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

4" "結(jié)語(yǔ)

鐵路特大橋梁水上樁基施工難度存在一定的難度，實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況合理選擇施工方法，確保施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。使用回旋鉆進(jìn)行施工，可以有效提高施工質(zhì)量，在經(jīng)過(guò)實(shí)踐論證該項(xiàng)目取得了理想成效，可以為類似項(xiàng)目提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉永紅.長(zhǎng)江中下游復(fù)雜地層中超長(zhǎng)鉆孔樁施工質(zhì)量控制[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（14）：50-53.

[2] 張斌，董建紅，李云銀.巖溶地區(qū)清水灌注樁施工工藝——以陽(yáng)寶山特大橋?yàn)槔齕J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2021（9）：124-126.

[3] 任前元.特大橋樁基礎(chǔ)水下施工與技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2016（6）：120+122.