康 強(qiáng)

(平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)嵐城投資開(kāi)發(fā)有限公司， 福建 平潭 350400)

1 概述

1.1 工程概況

竹嶼湖大橋跨越西溪與外海連接處的竹嶼湖水域，是萬(wàn)北路的節(jié)點(diǎn)控制性工程。橋梁全長(zhǎng)269.44m，道路紅線寬度50m，雙向六車道，道路等級(jí)為城市次干路，設(shè)計(jì)車速50km/h，路面結(jié)構(gòu)采用瀝青混凝土路面。全橋樁基共240根，群樁基礎(chǔ)，樁徑為1.2m的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)要求進(jìn)入中（微）風(fēng)化花崗巖不小于2倍樁徑，有效樁長(zhǎng)32～45m。

1.2 地形地貌與地層巖性概況

竹嶼湖大橋地貌單元以山前沖海積、沖淤積平原為主，兩側(cè)現(xiàn)狀場(chǎng)地已回填砂、塊石，地形較為簡(jiǎn)單，地勢(shì)平坦。

橋位處地層從上到下分別為人工堆填素填土、第四系全新洪積、淤積成因中砂、淤泥、淤泥質(zhì)土、碎石土及部分粉質(zhì)粘土夾層等；下伏基巖為燕山晚期侵入花崗巖及其風(fēng)化巖。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 專項(xiàng)方案編制

橋梁水中樁基施工涉及棧橋與打樁平臺(tái)搭設(shè)、水中作業(yè)環(huán)境保護(hù)、夜間施工安全等多個(gè)環(huán)節(jié)，施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求，編制專項(xiàng)施工方案，制定質(zhì)量、安全等保障體系和環(huán)境保護(hù)措施，并召開(kāi)專家論證會(huì)進(jìn)行充分論證、修編后，經(jīng)施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人與總監(jiān)理工程師審核同意后，嚴(yán)格按方案執(zhí)行。

2.2 施工平面布置

竹嶼湖大橋水中樁基采用水中搭設(shè)棧橋+打樁平臺(tái)+埋設(shè)鋼護(hù)筒方式施工。先在湖中搭設(shè)主、支鋼棧橋及打樁平臺(tái)，再進(jìn)行測(cè)量放樣，確定樁基平面位置，埋設(shè)護(hù)筒。水中樁基施工時(shí)，在作業(yè)平臺(tái)上擺放鋼泥漿箱做為泥漿池。

3 水中樁基施工

3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→樁機(jī)就位、埋設(shè)護(hù)筒→泥漿制備→鉆進(jìn)成孔→清孔→吊裝鋼筋籠→二次清孔→灌注水下混凝土→樁機(jī)移位。

3.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒的作用是固定樁位，有效地引導(dǎo)鉆錐方向，隔離地表水，保護(hù)孔口，并保證孔內(nèi)泥漿高出湖面水位1.0m以上，形成靜水壓力，以保護(hù)孔壁不坍塌。

竹嶼湖湖面常水位標(biāo)高約-0.6m，湖底標(biāo)高-0.31～-6.33m，湖底為中砂層。護(hù)筒采用壁厚為φ12mm的鋼板加工制作，護(hù)筒兩端采用8mm厚鋼板加焊加勁箍。護(hù)筒采用90KW振動(dòng)錘施打，每節(jié)長(zhǎng)度1.5m， 7節(jié)全長(zhǎng)共10.5m，進(jìn)入中砂層2m以上，以保證護(hù)筒底不發(fā)生漏漿現(xiàn)象。

3.3 泥漿制備

對(duì)土層為砂層的大直徑深孔，造漿性能差，泥漿控制尤為重要。一般選用塑性指數(shù)＞25，小于0.005mm黏粒含量＞50%的黏土制漿。當(dāng)缺少適合的黏土?xí)r，可用略差的黏土，摻入30%的塑性指數(shù)＞25的黏土。膨潤(rùn)土泥漿具有相對(duì)密度低、黏度好、含沙量小、泥皮薄、固壁性能好等優(yōu)點(diǎn)，是鉆孔施工的優(yōu)質(zhì)泥漿。

竹嶼湖大橋選用優(yōu)質(zhì)黏土加工后投入護(hù)筒內(nèi)，用鉆頭沖擊造漿。鉆進(jìn)過(guò)程中泥漿相對(duì)密度1.2～1.4，含砂率≤4%，泥漿指標(biāo)應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保泥漿質(zhì)量滿足要求。同時(shí)，水中樁基施工受湖面水位漲落影響，當(dāng)護(hù)筒外側(cè)湖面水位下降時(shí)，利用泥漿泵從護(hù)筒內(nèi)抽出泥漿部分；水位升高時(shí)，向護(hù)筒內(nèi)補(bǔ)充泥漿，確保護(hù)筒內(nèi)外水頭差滿足要求，防止水頭過(guò)低造成塌孔或水頭過(guò)高造成泥漿反串。

3.4 鉆進(jìn)成孔

打樁設(shè)備選用沖擊鉆機(jī)，開(kāi)孔時(shí)應(yīng)用小沖程緩慢沖擊，等鉆進(jìn)深度超過(guò)鉆頭高度與沖程之和后，才能按照正常沖擊速度進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆頭要?jiǎng)蛩倨鹇?，不能突然變速或驟停。鉆孔作業(yè)要連續(xù)進(jìn)行，鉆進(jìn)過(guò)程中要經(jīng)常撈取渣樣，檢查巖土層變化的情況并作好記錄，隨時(shí)和地質(zhì)剖面圖核對(duì)。

在鉆孔排渣、提鉆頭除土等原因停鉆時(shí)，必須將鉆頭提出孔外，孔口進(jìn)行護(hù)蓋，以保證安全。為加快現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，確保節(jié)點(diǎn)任務(wù)實(shí)現(xiàn)，合理部署多機(jī)同時(shí)作業(yè)，相鄰間距在5m范圍內(nèi)的樁位應(yīng)在完成澆筑24h后才能開(kāi)始，以避免干擾鄰樁混凝土的凝固，確保成樁質(zhì)量，防止斷樁。

3.5 清孔

當(dāng)成孔至設(shè)計(jì)持力層層或設(shè)計(jì)標(biāo)高后，要對(duì)孔徑、傾斜度等進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)宜采用超聲波探測(cè)儀等專用儀器，當(dāng)缺乏專用儀器時(shí)，可采用外徑為樁基鋼筋籠直徑加100mm、長(zhǎng)度為4～6倍外徑的鋼筋檢孔器吊入孔內(nèi)檢測(cè)。

常用的清孔方法有抽漿法、換漿法、掏渣法等。清孔時(shí)將鉆頭提離孔底，鉆機(jī)慢速空轉(zhuǎn)，確保泥漿及沉渣正常循環(huán)置換。當(dāng)泥漿指標(biāo)達(dá)到相對(duì)密度1.05～1.10，黏度17～20Pa·s，含砂率＜0.5%后，停止清孔。

因鋼筋籠吊裝、導(dǎo)管安裝等工序準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，在灌注前應(yīng)再次檢查孔底沉渣厚度和泥漿性能指標(biāo)，不符合要求，則應(yīng)進(jìn)行二次清孔，保證沉渣厚度小于5cm。

3.6 吊裝鋼筋籠

鋼筋籠應(yīng)在鋼筋加工場(chǎng)內(nèi)集中加工。鋼筋下料時(shí)，端頭應(yīng)用砂輪切割，鋼筋接長(zhǎng)采用鐓粗直螺紋接頭連接。為減少鋼筋籠在吊裝過(guò)程中變形，鋼筋籠每隔2m設(shè)置一道加筋箍筋。為確保鋼筋保護(hù)層厚度，在鋼筋籠環(huán)向加焊定位鋼筋。樁徑為0.8～1.5m時(shí)，需在鋼筋籠內(nèi)側(cè)等間距布設(shè)3根超聲波檢測(cè)管。

鋼筋籠可分次吊裝入孔或一次入孔。水中樁基施工作業(yè)面有限，起吊設(shè)備擺放、吊裝等受限較大，多采用分次吊裝入孔方式。吊裝時(shí)，鋼筋籠頂面應(yīng)進(jìn)行可靠固定，使鋼筋籠不偏移和上浮。鋼筋籠下放時(shí)應(yīng)緩慢均勻，避免鋼筋籠傾斜或擺動(dòng)，防止塌孔。起吊時(shí)要有專人統(tǒng)一指揮，注意安全。

3.7 水下混凝土灌注

根據(jù)湖區(qū)水文地質(zhì)條件，樁基混凝土采用C35海工砼，摻入膨脹劑和阻銹劑，降低混凝土的電通量和氯離子含量，以提高樁基的密實(shí)度和抗海水腐蝕能力。水下混凝土灌注使用的鋼導(dǎo)管內(nèi)徑為30cm，灌注前應(yīng)對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)。

為了保證首批混凝土數(shù)量能滿足導(dǎo)管初次埋置深度≥1.0m和填充導(dǎo)管底部的要求，需計(jì)算首批混凝土的數(shù)量，計(jì)算公式如下

V≥πD2/4*（H1+H2）+πd2/4*h1

V—灌注首批混凝土所需數(shù)量（m3）；

D—樁孔直徑（m）；

H1—樁孔底至導(dǎo)管底端間距，一般為0.4m；

H2—導(dǎo)管初次埋置深度（m）；

d—導(dǎo)管內(nèi)徑（m）；

h1—樁孔內(nèi)混凝土達(dá)到埋置深度H2時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外（或泥漿）壓力所需的高度（m），即 h1=Hwγw/γc；

式中Hw—孔內(nèi)泥漿的深度（m）

γw—孔內(nèi)泥漿的重度，kN/m3；

γc—混凝土的重度，取24kN/m3。

澆筑時(shí)預(yù)先用鋼絲繩把隔水板懸吊在漏斗下口，待儲(chǔ)料斗內(nèi)儲(chǔ)備足夠數(shù)量的混凝土后，快速拉起鋼絲繩，混凝土即壓住皮球下沉至孔底，排開(kāi)泥漿，灌入鉆孔內(nèi)，埋住導(dǎo)管口。灌注開(kāi)始后，應(yīng)緊湊、連續(xù)進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停止。盡量縮短拆除導(dǎo)管時(shí)間，下料應(yīng)掌握好速度，不宜過(guò)快過(guò)猛，以免造成氣堵。

灌注過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)量測(cè)鉆孔內(nèi)混凝土頂面高程，觀察孔內(nèi)水位升降情況，及時(shí)測(cè)量孔內(nèi)混凝土面高度，及時(shí)提升和拆除導(dǎo)管。為保證混凝土強(qiáng)度和樁身質(zhì)量，樁頂標(biāo)高應(yīng)超灌1.0m以上。

4 結(jié)束語(yǔ)

鉆孔灌注樁技術(shù)作為一種成熟的工藝，在橋梁水中樁基施工中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。把水中樁基施工過(guò)程工序中的重點(diǎn)和難點(diǎn)在專項(xiàng)方案中進(jìn)行闡明，做好對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和工人的交底與培訓(xùn)，保證機(jī)械、材料和安全設(shè)施的投入，以保障各工序科學(xué)有序開(kāi)展，是確保樁基施工質(zhì)量的關(guān)鍵。