沖孔樁施工技術方案的探討

錢治國（甘肅交通職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730070）

20 世紀90年代，世界橋梁技術不斷創(chuàng)新，新的橋型相繼涌現(xiàn)，標志著橋梁建設水平的橋梁跨徑記錄也不斷被刷新。隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，我國鐵路、公路基礎建設再次掀起高潮，跨越河流、峽谷的橋梁越來越多。特別是復雜地質(zhì)條件下橋梁下部施工工藝復雜、技術含量高，采用經(jīng)濟、合理的施工方案，確保橋梁安全、快速施工是非常重要的。

橋梁樁基的沖孔樁是在泥漿護壁的前提條件下，利用樁錘沖進形成樁孔，采用導管法灌注水下混凝土的施工方法。沖孔、灌注混凝土都是在水下進行。沖孔施工法是采用沖擊式鉆機或卷揚機帶動一定重量的沖擊鉆頭，在設定的高度內(nèi)使鉆頭提升，然后空放使鉆頭自由降落，利用沖擊動能沖擠土層或破碎巖層形成樁孔，再用循環(huán)液將鉆渣和巖屑排出。每次沖擊之后，沖擊鉆頭在鋼絲繩轉向裝置帶動下轉動一定的角度，從而使樁孔得到規(guī)則的斷面和相應的孔深。

1 工程概況

廣珠鐵路白泥河特大橋是連接廣州到珠海的重要鐵路紐帶，是廣珠鐵路一個重點控制工程。橋址地勢平坦，附近有農(nóng)田菜地及少量民居和廠房，線路左側緊鄰佛山一環(huán)北段。

大橋線路里程范圍為DK16+500～DK21+284.51，橋梁共長4784.51m，橋墩編號為365# 墩～511#（高欄港）臺，共有147個墩。其中簡支梁橋墩139個，基礎為8 根鉆孔樁群樁基礎，樁徑均為1.0m；連續(xù)梁橋墩共有8個，其中連續(xù)梁邊墩均為8 根鉆孔樁群樁基礎，樁徑均為1.25m；主墩403#、404# 為10 根鉆孔樁基礎，主墩498#、499#墩為12 根鉆孔樁基礎，樁徑均為1.25m；白泥河特大橋鉆孔樁共有1192 根，總樁長度38016m，單根樁長最短20m，最長48m。樁位地質(zhì)構造復雜，熔巖及泥巖共存，故橋梁下部結構的安全施工對全橋有著重要的控制作用。

表1 土層地質(zhì)表

2 工程地質(zhì)資料

根據(jù)原設計鉆孔地質(zhì)資料，地質(zhì)情況從原地面往下土質(zhì)狀態(tài)見表1。

3 施工現(xiàn)場工藝流程

白泥河特大橋樁基礎于2009年2 月19 日開始施工。

沖孔樁施工程序框圖如圖1 所示。

4 施工技術方案

4.1 場地準備

4.1.1 熟悉資料

熟悉設計圖紙、了解地質(zhì)條件及地層巖性的分布情況。

4.1.2 場地平整

場地平整時盡量減少對樁孔附近原地表的開挖，盡量以填代挖，減少對原地表土的擾動，須更換軟土時，必須進行夯填，施工魚塘、水塘等水深較淺的水中基礎時，采用筑島法。

4.2 測量放樣

測量放樣遵循“由整體到局部的原則”，先放樣墩位，再由墩位控制樁放樣樁位，樁位放樣時，樁的縱橫向允許偏差不大于5mm，并在樁的前后左右距中心2m 處分別設置護樁，以供隨時檢測樁中心位置和標高。測量控制樁要注意保護，防止地表擾動、凍融引起樁位變動。

4.3 鋼護筒的制作與埋設

護筒采用10mm 厚鋼板卷制，內(nèi)徑比樁徑大20cm，護筒頂高出地面30cm 以上，護筒埋設時要求護筒中心與測量標定的樁中心偏差不應大于10cm，并保持垂直，同時做好樁位保護工作。護筒周圍用粘性土填實，保證鋼護筒不會松動下沉或者偏移。

4.4 樁機就位

樁機就位前要檢查操作性能，檢查樁錘的錘徑、錘齒、錘體型狀，并檢查大螺桿、大彈簧墊，保護環(huán)、鋼絲繩及卡扣等能否符合使用要求，根據(jù)不同工程的具體特點確定錘齒長度。錘齒不宜過長，一般以5～6cm 為宜，錘齒應向外傾斜，傾斜度以1∶5 為宜，開孔前應將沖錘懸吊距平臺面1m 左右，檢查錘體的偏心程度，對明顯偏心的沖錘嚴禁使用。

4.5 泥漿制備

盡可能采用膨潤土，用普通粘土時使含沙率小于4%，水濕后有粘滑感，浸水后能大量膨脹。

一般采取在原地鉆進時沖水自行造漿護壁；也可在孔內(nèi)投入適量塑稀性指數(shù)大于25，小于0.005mm的粘粒含量大于5%的粘土造漿。同時，根據(jù)地層情況適當調(diào)整泥漿性能指標，尤其是泥漿粘度。

4.6 沖孔施工

4.6.1 沖孔施工

開孔時低錘密擊，錘高沖程不大于1m，以免產(chǎn)生偏孔。及時加片石、砂礫和粘土泥漿護壁，使孔壁擠壓密實。對于拋填堤心塊石層厚度較大，硬度較高的工程，錘齒采用耐磨塊，能更好提高工作效率，確保工程進度。

當穿過塊石后，進入淤泥層，沖孔時采用低錘密擊方法，并加粘土塊夾小片石，反復沖擊造壁。當進入砂層后，可適當加快速度，將錘提高至1.5～2.0m 以上轉入正常沖擊，并隨時測定和控制泥漿比重。

當遇到巖層表面不平或傾斜，應拋入20～30cm 厚塊石，使孔底表面略平，然后低錘快擊使成一緊密平臺后，再進行正常沖擊，同時泥漿比可降到1.2 左右，以減少粘錘阻力。但又不能過低，避免巖渣浮不上來，掏渣困難。

在沖孔過程中被沖碎的石渣，一部分和泥漿擠入孔壁空隙中，大部分由掏筒清除出來，在開孔階段，盡量使石渣擠密孔壁而不掏渣，在沖擊至4～5m 深度后，則要開始掏渣，并及時加水保持孔內(nèi)水位的高度以防塌孔，每次掏完石渣后，測定孔內(nèi)護壁泥漿的比重，不夠時則加粘土以恢復泥漿正常濃度。

開沖一個臺班后，重新復檢樁位，偏差超過規(guī)范要求時必須重新定位修正。繼續(xù)沖孔，每個工作班應掏渣2～3 次，每次掏渣后必須加入粘土造漿，也可直接補給泥漿，隨著沖孔進行按前述方法跟進下護筒。

沖孔過程中，鋼絲繩上要設有標記，提升落錘高度要適宜，防止提錘過高擊斷錘齒，提錘過低進尺慢，工作效率低。松繩不應太少以防止打空錘，也不宜松繩太多，容易偏孔或卡錘。一般情況下，拋填塊石層以沖程1.5～2.0m 為宜，淤泥層以1.0～1.2m 為宜，發(fā)現(xiàn)吸錘現(xiàn)象可向孔內(nèi)加塊石，在亞粘土層沖程不應大于2m，在砂層中沖程以2.0～2.5m 為宜。沖孔過程中泥漿比重的大小將會直接影響沖孔進度，因此在沖孔時應視地質(zhì)條件認真控制好泥漿比重，一般以1.25～1.35 為宜，泥漿過濃易斜孔、吸錘，進尺較慢；而泥漿過稀則易塌孔，多沉碴，進尺也慢。一般在拋石層及砂層中，泥漿要濃些，必要時可往孔內(nèi)加入粘土，通過沖錘擠壓及自造漿護壁；在強風化巖沖孔泥漿比重以1.3～1.35 為宜；在砂粘土層沖孔泥漿比重，控制在1.25 左右。

一般沖孔樁的排渣方法有正循環(huán)法、反循環(huán)法、撈渣桶掏渣法、吸渣泵吸渣法等多種方法。

每工作班要2～3 次將沖錘提出孔口清洗檢查，檢查錘頭是否變成蒜頭錘，有無斷齒，鋼絲繩扎口是否松動，大羅桿的磨損程度，大彈簧是否拆斷等，發(fā)現(xiàn)問題應及時向主管工程師報告，并進行解決處理。如換用新焊錘齒的沖錘，應與原沖錘比較錘徑大小，若新錘徑大于原沖錘，孔內(nèi)應回填塊石進行修孔，以免卡錘。

每工作班至少測孔深3 次，進入基巖要及時取樣，并通知監(jiān)理工程師等有關部門確認，每次取出的巖樣要詳細做好記錄，并曬干保留作為工程驗收依據(jù)。交接班應詳細交接沖孔情況及注意問題，發(fā)現(xiàn)異常情況馬上糾正，因故停沖時沖錘要提出孔外以防埋錘，并隨即切除電源。

沖孔過程中樁機上必須有記錄本，由操作人員做好各項原始記錄，一般每2 小時記錄一次，遇特殊情況每半小時記錄一次，終孔后將原始記錄交給資料員保留作為工程竣工資料。

5 結論

本文通過對沖孔樁的一系列技術的研究，主要包括施工方案的制定、復雜地質(zhì)條件下沖孔樁施工工藝、復雜地質(zhì)條件下沖孔樁施工過程中的常見問題等，針對白泥河特大橋具有復雜地質(zhì)條件這一工程特點，為工程的安全施工、文明施工、按期完工提供了可靠的理論依據(jù)，并在實際生產(chǎn)中產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益。

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，許多工程都正在籌建當中，而橋梁樁基是工程地基施工中最為普遍的基礎形式之一，只要正確利用復雜地質(zhì)條件下沖孔樁的施工技術這一成果，就能為國家和社會帶來深遠的影響。

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