BG-28型旋挖鉆機(jī)在安哥拉羅安達(dá)鐵路鋼橋樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

趙衛(wèi)

【摘 要】在安哥拉羅安達(dá)鐵路鋼橋樁基礎(chǔ)施工中，采用了德國寶峨公司生產(chǎn)的BG-28型旋挖鉆機(jī)，解決了現(xiàn)場場地和地質(zhì)條件限制問題，提高了施工效率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。文章以實(shí)際工程為例，介紹了BG-28型旋挖鉆機(jī)的施工工藝。

【關(guān)鍵詞】旋挖鉆機(jī);橋梁樁基礎(chǔ)施工;安哥拉

【中圖分類號】U445.551 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）10-0080-03

安哥拉羅安達(dá)鐵路自安哥拉首都羅安達(dá)市區(qū)連接至馬蘭熱省，全線為窄軌非電氣化鐵路，2016年開工的邦戈（Bungo）至巴亞（Baia）段復(fù)線建設(shè)項(xiàng)目為市區(qū)至市郊段擴(kuò)能改造工程。其中，K2+785鐵路鋼橋?yàn)?1跨×21 m上承式鋼板梁橋，該橋含10座橋墩，采用直徑為1 m的摩擦樁基礎(chǔ)，單座橋墩下設(shè)置6根長度約21 m的摩擦樁。本文以羅安達(dá)鐵路橋樁基礎(chǔ)施工應(yīng)用為例，介紹BG-28型旋挖鉆機(jī)施工工藝，該工藝與中國常用的旋挖樁施工工藝相比具有一定的差異和優(yōu)勢，可以更加有效地進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)，避免因護(hù)筒埋設(shè)不當(dāng)造成的孔壁坍塌，也提高了施工效率。

1 工程概況

羅安達(dá)鐵路K2+785鐵路鋼橋位于安哥拉首都羅安達(dá)省羅安達(dá)市，所在的Ingonbota區(qū)為羅安達(dá)中心城區(qū)之一，項(xiàng)目現(xiàn)場緊鄰羅安達(dá)港，一側(cè)為連接羅安達(dá)多個市與市中心的進(jìn)城及進(jìn)港通道Sonils路，另外一側(cè)為重要出城及出港通道Kim Kenda大道，鋼橋第7跨上跨連接兩條主干道的支路。

K2+785鋼橋包括建成于2007年的既有線鋼橋及新建復(fù)線鐵路鋼橋，兩橋中心間距為6 m，承臺邊緣間距為1.3 m。既有鋼橋采用正循環(huán)回旋鉆施工，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況、場地限制條件，新建鐵路鋼橋采用了BG-28型旋挖鉆機(jī)，保證了施工進(jìn)度及質(zhì)量，將新橋施工對兩側(cè)公路和鐵路橋的影響降至最低程度。型旋挖鉆機(jī)在鋼橋現(xiàn)場施工如圖1所示。

1.1 主要地質(zhì)情況

橋址區(qū)為海岸階地，地形起伏不大。地層主要為雜填土、中砂、粗砂、黏土、泥巖、玄武巖。各層巖性特征、厚度及基本承載力概況見表1;地層剖面圖局部圖如圖2所示。

現(xiàn)場地下水位高程為2.8～3.5 m，屬于第四系空隙潛水，補(bǔ)給來源為大氣降水，該地下水對混凝土具有硫酸鹽弱侵蝕性。

1.2 主要工程特點(diǎn)

本項(xiàng)目主要工程特點(diǎn)如下。

（1）緊鄰既有營業(yè)線鐵路橋及主干公路，場地空間限制大，安全文明施工要求高，采用泥漿護(hù)壁方法不易布置泥漿池和沉淀池。

（2）地層表層為松散的砂層，鉆孔過程中受緊鄰的鐵路、港口通道重型貨車震動影響易坍孔，施工過程中必須盡量減小對既有鐵路橋基礎(chǔ)和相鄰公路排水管道等設(shè)施的影響。

（3）橋址位于海岸階地，地下水埋深淺、水量大，且樁基礎(chǔ)及大部分承臺均位于地下水位以下。

2 鉆孔設(shè)備介紹

寶峨BG-28旋挖鉆機(jī)的總體高度為21.8～25.2 m，扭矩為277 kN·m，主卷揚(yáng)有效值為200 kN，擠壓力-卷揚(yáng)有效值為330 Kn，最大擠壓行程為18.7 m，最大鉆孔直徑為2.5 m，最大鉆孔深度為65.7 m，無附件重量為74.8 t。

由于地層表層為易造成坍孔的砂層，因此施工過程中采用內(nèi)徑為1.08 m、外徑為1.18 m的臨時雙壁鋼護(hù)筒，護(hù)筒單節(jié)長度為2～5 m，根據(jù)地層特征采用全鋼護(hù)筒或部分鋼護(hù)筒支撐。第一節(jié)護(hù)筒裝有帶切削齒的護(hù)筒靴，用于貫入堅(jiān)硬地層，護(hù)筒之間由平頭螺栓連接（如圖3、圖4所示）。

3 施工組織與施工工藝

施工工藝流程圖如圖5所示。

（1）施工平臺準(zhǔn)備：鉆機(jī)及其他附屬設(shè)備總重量可達(dá)130 t，最大地面壓力可達(dá)75 kN/m2，必須保證施工平臺始終高于地下水位至少1.0 m，設(shè)置合理的排水系統(tǒng)，保證施工平臺的平整、干燥、穩(wěn)定。

（2）測設(shè)樁位：施工前應(yīng)由專業(yè)測量人員進(jìn)行樁位放樣，除樁位中心樁外，必須設(shè)置4個圍繞中心樁的護(hù)樁，護(hù)樁距中心樁的距離設(shè)為樁的半徑加1.0 m。

（3）鋼護(hù)筒安裝：使用鉆機(jī)動力頭安裝第一節(jié)鋼護(hù)筒，安裝前應(yīng)檢查鋼護(hù)筒中心是否與樁中心重合，并檢查鋼護(hù)筒垂直和平行于鉆機(jī)機(jī)身兩個方向上的垂直度，安裝后保證鋼護(hù)筒頂面高于施工平臺0.5～0.6 m。

（4）鉆進(jìn)成孔、排渣：使用螺旋鉆頭或旋挖斗在鋼護(hù)筒內(nèi)部成孔，直至到達(dá)護(hù)筒底部以上0.5 m處，在鉆孔過程中隨時觀察排渣變化，復(fù)核是否與地勘結(jié)果一致，必要時針對碎石土層更換巖芯鉆;鉆頭鉆進(jìn)一定深度后應(yīng)向上提升鉆頭排渣，旋挖下來的松散巖土將鉆頭工作部的80%左右空腔填滿后停止鉆進(jìn)，反向旋轉(zhuǎn)松開各個咬合部位的棘齒咬合，主卷揚(yáng)工作即向上提升鉆頭進(jìn)行排渣。

（5）終孔檢查、清孔：鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，檢查孔徑、孔深、孔底虛渣厚度等是否與設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求相符。若孔底虛渣過厚，可使用旋挖斗進(jìn)行清孔。

（6）鋼筋籠安裝：鋼筋籠統(tǒng)一在鋼筋加工棚加工，運(yùn)輸至現(xiàn)場后由鉆機(jī)將鋼筋籠吊起并下放至孔內(nèi)，下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高后采用臨時掛鉤固定在臨時鋼護(hù)筒上。

（7）灌注水下混凝土：本項(xiàng)目樁基混凝土等級為C35/45-S4 D20，圓柱體抗壓強(qiáng)度為35 MPa，立方體抗壓強(qiáng)度為45 MPa，坍落度等級為S4（160～210 mm），骨料最大粒徑為20 mm。混凝土到場并經(jīng)監(jiān)理工程師試驗(yàn)合格后，由泵車灌注至安裝好的導(dǎo)管內(nèi)，混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，導(dǎo)管應(yīng)始終具有一定的埋置深度。當(dāng)臨時鋼護(hù)筒內(nèi)的混凝土面達(dá)到至少2 m的高度時，可以起拔護(hù)筒，混凝土面應(yīng)始終保持在護(hù)筒靴以上至少1 m的高度。

4 施工質(zhì)量控制

4.1 防止震動造成的坍孔

由于本橋位于運(yùn)營鐵路橋與港口繁忙干線公路之間，受鐵路和公路震動影響較大，且旋挖鉆機(jī)、混凝土攪拌車等施工設(shè)備自重大，現(xiàn)場上層地層主要為沙土，容易受各類震動影響而導(dǎo)致坍孔、縮徑，因此在施工過程中務(wù)必根據(jù)實(shí)際地層情況安裝足夠長度的雙壁鋼護(hù)筒，防止出現(xiàn)坍孔、縮徑。

4.2 嚴(yán)控混凝土澆筑質(zhì)量

本橋樁基礎(chǔ)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高，監(jiān)理對施工質(zhì)量要求嚴(yán)格，而現(xiàn)場場地有限、羅安達(dá)港區(qū)道路容易堵車，在混凝土澆筑前應(yīng)根據(jù)每根樁實(shí)際情況做好泵車架設(shè)位置規(guī)劃、混凝土準(zhǔn)備等前期工作，保證水下混凝土澆筑的連續(xù)性。在澆筑過程中必須嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深和澆筑速度，由專人測量混凝土面的即時高度，以此推算每次導(dǎo)管上拔的高度，避免導(dǎo)管脫離混凝土面和混凝土灌注中斷。灌注接近結(jié)束時，必須做好超樁頂混凝土的控制，在避免浪費(fèi)的同時保證灌注高度高出設(shè)計(jì)樁頂至少1.0 m，保證樁頂混凝土完整、無松散層。

4.3 防止鋼筋籠上浮或下沉

鋼筋籠上浮為橋梁樁基礎(chǔ)施工中容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題，而本橋樁基礎(chǔ)鋼筋籠設(shè)計(jì)長度僅為樁長的1/2，在拔起鋼護(hù)筒的過程中至混凝土初凝前，容易出現(xiàn)鋼筋籠下沉，因此在拔起鋼護(hù)筒的過程中應(yīng)防止混凝土下落填補(bǔ)護(hù)筒壁空間引起的鋼筋籠下沉，必須控制好拔起速度，并在拔出鋼護(hù)筒后做好鋼筋籠的臨時固定。

5 結(jié)語

BG-28旋挖鉆機(jī)具有安全標(biāo)準(zhǔn)高、環(huán)境可持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)效益高、性能優(yōu)良、便于運(yùn)輸、安裝時間短等優(yōu)點(diǎn)，搭配不同的鉆頭或旋挖斗、不同長度的臨時鋼護(hù)筒，可滿足各種地質(zhì)條件下的安全高效成孔作業(yè)。

在本項(xiàng)目中，BG-28型旋挖鉆機(jī)，解決了現(xiàn)場場地和地質(zhì)條件限制問題，盡管由于場地受限未能實(shí)現(xiàn)旋挖鉆機(jī)與吊車、混凝土泵車配合完成鉆孔及混凝土澆筑流水作業(yè)，不得不在鉆孔后仍采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鋼筋籠吊裝、導(dǎo)管提升及鋼護(hù)筒拆除等工作，但相對于采用其他施工工藝仍提高了施工效率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]BAUER BG 28 H Rotary Drilling Rig.BAUER Mas-chinen GmbH[Z].2018.

[2]德國寶峨公司北京代表處.使用寶峨BG大口徑旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工工藝說明[Z].2003.

[3]BAUER Maschinen GmbH.Equipment Programme[Z].2019.

[4]莫毅舟.淺談鉆孔灌注樁施工的質(zhì)量控制[J].山西建筑，2010（6）：221-222.