李冠東

1 工程概況

連江縣粗蘆島大橋為一座跨海大橋，地處閩江口岸，位于連江縣頭鎮(zhèn)東南角，東起于下塘山，西終于北山，全長559.5 m;橫跨閩江烏豬港進入粗蘆島，地處福州海積平原邊緣地帶。橋位水深一般為8 m～24 m，水面寬為430 m，受潮汐影響較大，潮汐性質(zhì)屬半日潮型，潮差較大。根據(jù)測量資料統(tǒng)計:最高潮位4.5 m，最低潮位在-2.00 m，平均高潮位2.51 m，平均低潮位-1.59 m，最大潮差6.5 m，最小潮差1.14 m，平均潮差 4.10 m。潮流運動形式為往復(fù)流，漲潮流速最大為 1.03 m/s～1.65 m/s，最強潮在高潮前3 h，落潮時流速最大為0.82 m/s～1.29 m/s。

在進行該橋鉆孔樁基礎(chǔ)施工中，10號-1鉆孔樁基礎(chǔ)直徑為1.8 m，鋼護筒直徑為 2.0 m，總長 21 m，入土深度3.3 m(黏土)，水深17.0 m，護筒鉆孔樁鉆孔深度達(dá)到53.5 m時出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。

2 穿孔原因分析

樁基鉆進過程中，鋼護筒內(nèi)泥漿流失較快，通常肉眼可看到孔內(nèi)水位高度明顯下降，甚至降到正常海面以下時的現(xiàn)象通常稱為穿孔現(xiàn)象;在樁基鉆進到護筒底部以下一定位置，由于停電、造漿材料缺乏，孔內(nèi)泥漿補充不及時使孔內(nèi)泥漿比重達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)，護壁出現(xiàn)塌孔從而穿孔的現(xiàn)象通常稱為反穿孔現(xiàn)象。穿孔現(xiàn)象部分是由于孔內(nèi)外壓力不平衡造成的，部分因為鋼護筒底偏位較大(護筒半徑加大10 cm滿足不了)造成的。當(dāng)孔內(nèi)壓力大于孔外壓力出現(xiàn)穿孔時，不會出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，此時筒內(nèi)泥漿不斷流失，直到最低潮孔內(nèi)外壓力一樣時結(jié)束(低潮時孔內(nèi)水位低于海面3 m～5 m)?？變?nèi)由于泥漿的流失沉渣迅速沉淀、孔底部泥漿比重加大。漲潮時(潮差6 h)孔內(nèi)水位不變，孔外水位迅速增加，使鋼護筒在孔外水壓遠(yuǎn)大于孔內(nèi)壓力的情況下變形。實際施工中，主要以孔內(nèi)泥漿比重較大，孔外壓力無法平衡孔內(nèi)壓力出現(xiàn)的穿孔現(xiàn)象較為突出。在14號-2，12號-2鉆孔樁施工中出現(xiàn)穿孔的原因主要是孔內(nèi)泥漿比重超過了設(shè)計容許的泥漿比重，使孔內(nèi)外水頭失去平衡，從而出現(xiàn)穿孔。10號-1鉆孔樁鋼護筒埋設(shè)時出現(xiàn)一定程度的傾斜，沖擊鉆在鉆進過程中鉆頭與鋼護筒底腳處經(jīng)常摩擦，破壞鋼護筒埋設(shè)深度范圍內(nèi)土體的穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)穿孔。

3 穿孔處理方案

在10號-1鉆孔樁施工中出現(xiàn)穿孔后，對出現(xiàn)穿孔的原因進行分析，主要是10號-1鉆孔樁位于河流中部，水深(18 m以上)、水流急，鋼護筒安裝時，護筒底腳處偏位大于10 cm(護筒半徑比樁半徑大10 cm，護筒底部偏位不得大于10 cm)。在沖擊鉆施工時下落和提升鉆頭不斷的對鋼護筒底部進行碰撞，使鋼護筒和土體的穩(wěn)定性遭到不同程度的破壞，從而出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。選擇低潮時在鋼護筒低潮位置向上1.0 m左右切開一個10 cm×5 cm矩形孔，使海水漲潮時能通過矩形孔流入孔內(nèi)，平衡孔內(nèi)外壓力，確保鋼護筒不變形。在原有鋼護筒外重新安裝一直徑為2.2 m的鋼護筒，鋼護筒下沉深度比原有鋼護筒深1.5 m以上。

4 施工方法

4.1 對穿孔位置進行填塞處理施工

1)穿孔一旦發(fā)生立即派專人觀測孔內(nèi)水頭，確?？變?nèi)水頭高度，當(dāng)孔內(nèi)水頭高于孔外水頭高度時，采用泥漿泵將孔內(nèi)泥漿抽入泥漿池，以防穿孔進一步擴大，加大處理難度。在孔內(nèi)水頭低于孔外水頭時，用泥漿泵將泥漿池中的泥漿抽入到孔內(nèi)，防止鋼護筒在外力作用下變形。

2)現(xiàn)場備黏土和河砂。向孔內(nèi)投土填至地面以上2.0 m左右，確?？變?nèi)泥漿不再流失。

3)派潛水員熟悉水下穿孔情況，用船只將黏土袋、河砂袋運至出現(xiàn)穿孔的墩位處，通過吊在鉆孔平臺的滑輪將黏土袋、河砂袋放入孔底。

4)采用沖擊鉆機對孔內(nèi)黏土實行小沖程沖擊。緩慢的鉆進，到鉆錘再次鉆出護筒底2.0 m左右后，向孔內(nèi)投入水泥0.5 t，充分拌勻后靜置12 h，開始正常鉆進。

4.2 外套護筒的施工

1)經(jīng)潛水員下水對鋼護筒變形情況進行探測，護筒在水深中部變形最大、焊縫部分?jǐn)嚅_，向上或向下逐漸減小;護筒在地面以上4.0 m左右沒有變形，護筒上口向下4.5 m左右沒有變形。

2)安排潛水員實行水下切割。

3)潛水員將鋼護筒切除完成、出水面后，用起吊設(shè)備將鋼護筒提起，放在駁船上，運回岸邊，用吊車吊起放到適宜的位置。將鉆孔平臺上的鉆機移出，移動鉆孔平臺上原有工字鋼到合適位置，重新測量孔樁中心點，制作井字架作為導(dǎo)向架，簡易導(dǎo)向架的大小比外套鋼護筒的大1 cm。導(dǎo)向架的中心與孔位中心位置重合。

4)購置直徑為2.2 m，壁厚8 mm的鋼護筒，在加工廠焊成節(jié)長為 9 m，6 m，3 m，1.5 m 不同長度，每節(jié)鋼護筒采用對接焊，同時在每一條焊縫的周圍用20 cm×10 cm×1 cm厚的鋼板每間隔1.0 m焊一個連接片，確保鋼護筒在下沉過程中和鉆孔過程中不會出現(xiàn)焊縫脫焊斷開，在鋼護筒底端50 cm～100 cm范圍，外貼1 cm厚同樣弧度的加強鋼板，防止振動沉入時卷邊變形。用汽車吊將鋼護筒堆放在岸邊，船吊隨時能起吊的位置。

5)鋼護筒安裝采用船吊起吊、振動錘配合人工進行。安裝第一節(jié)鋼護筒時，盡量選擇水位降至底層井字架后，避免鋼護筒破壞底層井字架。當(dāng)下沉鋼護筒的長度與切除鋼護筒長度相當(dāng)時，必須放慢下沉速度，使現(xiàn)有鋼護筒能將切除鋼護筒出露地面部分全部套入現(xiàn)有護筒內(nèi)。鋼護筒入土必須選擇在平潮時進行，以防鋼護筒受水流作用底部發(fā)生偏位現(xiàn)象。鋼護筒在靠自重沉入地面一定深度不再下沉?xí)r，用船吊起吊振動錘，首先靠振動錘的重量下沉。在振動錘和護筒自重作用下仍無法繼續(xù)下沉?xí)r，開啟振動錘電源，振動錘的振動力由護筒傳遞給土體，使鋼護筒沉入到設(shè)計深度。檢查鋼護筒的豎直度、焊縫情況等，符合要求后將鋼護筒固定在鉆孔平臺上，按照正常的鉆孔作業(yè)方法進行鉆孔樁施工。

4.3 雙套護筒的施工

1)當(dāng)鉆孔樁出現(xiàn)穿孔后，停止鉆孔作業(yè)，人工在鋼護筒低潮水位以上1.0 m左右切除10 cm×5 cm矩形孔，確保漲退潮自動控制孔內(nèi)水頭，防止鋼護筒變形。

2)根據(jù)原有鋼護筒埋置深度，定制鋼護筒的直徑和鋼護筒長度，以便保證能及時進行鋼護筒安裝和鉆孔樁的施工。鋼護筒采用在加工廠焊成節(jié)長為9 m，6 m，3 m，1.5 m的不同長度，每節(jié)鋼護筒采用對接焊，同時在每一條焊縫的周圍用20 cm×10 cm×1 cm厚的鋼板每間隔1.0 m焊一個連接片，確保鋼護筒在下沉過程中和鉆孔過程中不會出現(xiàn)焊縫脫焊斷開，在鋼護筒底端50 cm～100 cm范圍，外貼1 cm厚同樣弧度的加強鋼板，防止振動沉入時卷邊變形。同時，移動鉆機，將原有用來保證鋼護筒豎直度的井字架進行改裝，井字架作為簡易導(dǎo)向架的大小比外套鋼護筒的大小大1 cm。導(dǎo)向架的中心與孔位中心位置重合。

3)鋼護筒埋置采用船吊、振動錘配合人工進行。護筒安設(shè)前，將原有鋼護筒割開的矩形孔用鋼板焊好，及時進行外護筒的埋設(shè)。安裝第一節(jié)鋼護筒時，盡量選擇水位降至底層井字架后，避免鋼護筒破壞底層井字架。鋼護筒入土必須選擇在平潮時進行，以防鋼護筒受水流作用底部發(fā)生偏位現(xiàn)象。鋼護筒在靠自重沉入地面一定深度不再下沉?xí)r，用船吊起吊振動錘，首先靠振動錘的重量下沉。在振動錘和護筒自重作用下仍無法繼續(xù)下沉?xí)r，開啟振動錘電源，振動錘的振動力由護筒傳遞給土體，使鋼護筒沉入到設(shè)計深度。檢查鋼護筒的豎直度和焊縫，符合要求后將鋼護筒固定在鉆孔平臺上，按正常鉆孔樁進行施工。

5 結(jié)語

在10號-1樁的處理中，安全和質(zhì)量都得以有效的保證，克服安全、質(zhì)量隱患，同時也有效的控制了成本。雙套護筒在處理穿孔問題上具有較為明顯的安全、質(zhì)量效果和節(jié)約成本的優(yōu)點。

[1] 孫新華.鉆孔灌注樁施工工藝及常見缺陷處理[J].山西建筑，2008，34(7):141-142.