開羅大橋主塔大樁徑長樁沖擊成孔施工技術(shù)的應(yīng)用

李 濤

(臨沂市公路局總監(jiān)處)

1 工程概況

臨沂開羅大橋東接臨沂市開發(fā)區(qū)的新327 國道，西接羅莊區(qū)的羅程路，是連接臨沂羅莊、開發(fā)區(qū)和臨沭的重要通道。橋梁總長1 450 m，橋跨布置為2 ×(4 ×30)+2 ×(5 ×30)+(100 +230 +100)+4 ×(4 ×30)m。引橋為小箱梁、柱式墩、承臺加群樁基礎(chǔ)，主橋為雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋、花瓶式橋塔、承臺加群樁基礎(chǔ)，該橋為目前臨沂最大型橋梁。

全橋大樁徑長樁樁基礎(chǔ)工程共計:主塔樁基礎(chǔ)位于沂河中間位置，分別為19、20 號墩，每個墩臺設(shè)計24 根樁，分為4排，每排6 根，等距布置，間距6.25 m，共48 根，樁徑2.5 m，樁長65 m，鋼筋籠長度為67.27 m，重達(dá)35 t。

2 樁基施工方案確定

2.1 工程地質(zhì)條件

主要地層分布及水文地質(zhì)條件詳見勘察報告。主塔20號墩地層高程54.3 m 為巖土分界線，以上為填砂筑島，厚約8 m;以下至高程45.8 m 為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，厚約8.5 m，強(qiáng)度為350 kPa;再以下部分基本全部是中風(fēng)化泥巖，強(qiáng)度自500～1 200 kPa 不等。主塔19 號墩地層高程53.3 m 為巖土分界線，以上為填砂筑島，厚約9 m;以下部分主要為中風(fēng)化凝灰質(zhì)礫巖，強(qiáng)度自500～1 800 kPa 不等。

2.2 成孔方案的確定

從各成孔方案的優(yōu)缺點看，經(jīng)多方考慮，在減小投入的情況下，決定選用沖擊鉆施工方法。但從各種經(jīng)驗介紹情況看，用沖擊鉆施工本橋的φ2.5m 的樁，樁長65 m，各項指標(biāo)都是沖擊鉆的極限。因此，我們應(yīng)該采取措施針對該橋樁基沖擊成孔較常規(guī)沖擊成孔，以保障工藝各環(huán)節(jié)施工順利。

2.3 工藝難點

(1)清孔

樁長、徑大，孔內(nèi)泥漿數(shù)量較大，在鋼筋籠下放過程至灌注水下混凝土前，泥漿里的鉆渣易沉淀，造成孔底沉淀厚度超標(biāo)。如何在清孔時，使孔內(nèi)泥漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)是必須解決的問題。

(2)鉆機(jī)平面布置

由于樁孔密度大，間距小，工期短且面臨汛期，如何盡量縮短工期，盡量增加鉆機(jī)數(shù)量且不至于互相影響施工和便于大型吊裝設(shè)備施工都有很大的難度。

(3)機(jī)具設(shè)備的配套

為了減小吊裝設(shè)備投入，我們可以盡量降低設(shè)備自身重量。另外，由于樁徑較大，沖錘也相應(yīng)加大、加重，所需鉆機(jī)也要大噸位。所以，機(jī)具設(shè)備的配套在大樁徑長樁沖擊成孔施工中也是一個亟待解決的問題。

3 施工工藝措施

3.1 設(shè)備選用

因該工程樁基樁徑較大，且樁較長，沖錘重量的選定至關(guān)重要。我們選用沖錘的重量偏大，為10 t 的梅花型沖錘，鉆機(jī)選用2JK10 型江蘇南通礦山機(jī)械廠生產(chǎn)的鉆機(jī)，該機(jī)沖擊頻率8 次/min，額定速度31 m/min，電動機(jī)額定功率75 kW。

3.2 成孔過程控制要素

(1)護(hù)簡埋設(shè)

應(yīng)采用鋼護(hù)簡，且其內(nèi)徑比樁徑大300 ±100 mm，主要應(yīng)用埋挖法將粘土填在護(hù)筒的底部及其四周，其頂端高程至少應(yīng)比孔外水位或者地下水位1.5 m 以上且比地面高0.3 m，并將吊耳和加強(qiáng)筋旱災(zāi)護(hù)筒頂部，且在鉆進(jìn)的同事還應(yīng)時刻檢奎護(hù)筒是否出現(xiàn)，偏移、下沉等現(xiàn)象，如有發(fā)生應(yīng)對其進(jìn)行及時處理。

(2)沖程

按常規(guī)經(jīng)驗，施工一條φ2.5 m 以上的65 m 長樁需30 d，孔壁土體破壞后在成孔施工過程中時間較長，且在此過程中又受到?jīng)_擊成孔的震動。針對這種情況，在回填砂層及粘土中全部下設(shè)直徑3m，壁厚12 mm，長約3～4 m 全鋼護(hù)筒防護(hù)，數(shù)量為8 個/墩臺，共16 個，三次周轉(zhuǎn)，重復(fù)利用。

(3)清孔

為了防止樁底存留沉淀土過厚而降低樁的承載力，我們可以用清孔來降低泥漿的相對密度、粘度、含砂率等指標(biāo)，減少孔底沉淀厚度，為灌注水下混凝土創(chuàng)造良好條件。

在清孔完畢至澆注混凝土前，因樁徑大樁長，在澆注前，容易產(chǎn)生沉淀過厚等現(xiàn)象。我們可以采用內(nèi)風(fēng)管吸泥清孔法進(jìn)行二次清孔，確保灌注前的泥漿指標(biāo)及沉渣厚度符合規(guī)范要求。第一次清孔是在成孔后利用鉆孔設(shè)備逐步稀釋泥漿;第二次清孔是在鋼筋籠及導(dǎo)管安放完畢后利用導(dǎo)管進(jìn)行清孔，使返還泥漿濃度控制在1.05～1.10 之間。在內(nèi)風(fēng)管吸泥清孔法清孔達(dá)到效果后，迅速拆除此裝置，進(jìn)行水下混凝土灌注。當(dāng)孔底沉淀較厚且堅實時，可適當(dāng)加大送風(fēng)量，并搖動導(dǎo)管，改變導(dǎo)管在孔底的位置。

4 成 孔

4.1 鉆機(jī)

應(yīng)在其就位之前復(fù)核護(hù)簡埋設(shè)位置、垂直度以及深度等是否達(dá)標(biāo)，即在確保樁位穩(wěn)定的前提下才能進(jìn)行鉆機(jī)的定位，當(dāng)鉆機(jī)到達(dá)預(yù)定位置之后，應(yīng)確保底座及頂端的平穩(wěn)性，并嚴(yán)防唯一和沉陷的出現(xiàn)，若土質(zhì)較軟時，還應(yīng)用袋裝砂礫土將其填平，確保其鉆錘與鋼護(hù)筒中心位置的偏差不超過兩厘米。

在成孔施工剛開始時，應(yīng)采取小沖程和加清水的方式進(jìn)行護(hù)簡打漿，在泥漿均勻之后，方能進(jìn)行成孔施上，但在成孔中應(yīng)緩慢鉆進(jìn)，以始終確保地腳泥皮的堅固性，從而達(dá)到護(hù)肇的目的，當(dāng)鉆進(jìn)護(hù)筒底部約一米之后，方能結(jié)合上質(zhì)情況按照正常和稍快的速度鉆進(jìn)，且在鉆進(jìn)的同時還應(yīng)隨時觀察上層的變化，一般鉆進(jìn)兩米或者土層出現(xiàn)變化時，應(yīng)在變化部位和所鉆進(jìn)位置撈清渣樣，并對土層進(jìn)行判斷，且進(jìn)行記錄，做好與工程地質(zhì)柱狀圖的對比。避免換漿或除渣等原因?qū)е裸@頭被卡時，應(yīng)將鉆頭提出孔外，再次進(jìn)行鉆進(jìn)時，沖程應(yīng)從低到高的逐漸加大至正常水平，以達(dá)到防卡的目的，并確保鉆渣得到及時有效的清除，直至泥漿內(nèi)的鉆渣量變少和沒有粗顆粒物即可停止。

4.2 鋼筋籠的制作與安放

鋼筋籠分段制作，每段長度9～20 m，其接頭采用鋼筋等強(qiáng)度滾軋直螺紋連接，接頭相互錯開。鋼筋籠的安放應(yīng)對準(zhǔn)孔位，垂直緩慢放入孔里，然后應(yīng)立即利用標(biāo)高定位桿固定好位置，并復(fù)核標(biāo)高。

4.3 灌注水下混凝土

澆灌混凝土，是整個施工中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，采取導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土的灌注，并依靠自身的重量來提高所澆灌混凝土的密實度?；炷恋奶涠瓤刂圃?6～20 cm?；炷恋墓嘧⒉捎脤?dǎo)管法，導(dǎo)管采用承插導(dǎo)管。混凝土灌注的上升速度不得小于2 m/h，灌注時間必須控制在埋入導(dǎo)管中的混凝土不喪失流動性的時間內(nèi)。嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋深，以保證樁身混凝土的連續(xù)均勻，最大埋深不宜超過最下端一節(jié)導(dǎo)管的長度或6 m。另外，樁頂混凝土澆注時，應(yīng)探測樁頂面的實際標(biāo)高，樁頂?shù)幕炷凉嘧?biāo)高應(yīng)增加1.0 m 左右，以便清除樁頂部的浮漿層。

5 施工中沖擊成孔樁施工容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題及預(yù)防措施

(1)斜孔問題，在對基巖沖擊時，特別要注意石芽、石洞、溶溝、溶槽溶蝕裂隙等的發(fā)育特征和各段的基巖埋深，要放慢沖擊速度，用低頻率、低落距。

(2)卡鉆問題，應(yīng)經(jīng)常檢查鉆具、鋼絲繩及鉆頭的磨損程度，還有，溶溝、溶槽巖面傾斜角度較大且已下護(hù)筒時，易發(fā)生護(hù)筒底部卡鉆現(xiàn)象，應(yīng)采用“重錘輕打”法鉆進(jìn)，并適當(dāng)減緩鉆進(jìn)速度，若鉆頭可以上下提到鉆頭，并用撬棍撥動大繩使鉆頭旋轉(zhuǎn)，反復(fù)多次，一般可提出鉆頭。

6 施工效果

在建筑工程中應(yīng)用沖擊成孔樁施工技術(shù)具有重要的意義。通過臨沂開羅大橋水中大樁徑長樁施工中，我們不斷探索經(jīng)驗，不但保證了樁基質(zhì)量和施工進(jìn)度，還取得了較好的效果，經(jīng)檢測樁基質(zhì)量全部合格?？梢姡髽稄介L樁沖擊成孔施工方法，在工藝施工方法上是可行的，成本上較低，值得推廣。

［1］劉正峰.地基與基礎(chǔ)工程新技術(shù)實用手冊［M］.北京:海潮出版社，2000.

［2］郭彬.樁基采用沖擊成孔的施工工藝［J］.建設(shè)安全，2007，(9).

［3］交通部第一公路工程總公司.橋涵手冊［M］.北京:人民交通出版社，2000.