【摘 要】在水深較大，樁頂標高高出施工水位，且數(shù)量較大的水上鉆孔樁施工中，用壁厚較薄的內(nèi)護筒代替較厚的外護筒作為鉆孔樁樁身的模板，從而解放外護筒，使外護筒可以反復使用，減少鋼材用量，以達到降低施工成本的目的。

【關(guān)鍵詞】鉆孔樁；薄壁內(nèi)護筒；外護筒；施工技術(shù)

1、工程概況

澳門氹仔新碼頭擴建工程——基礎(chǔ)施工項目主要工程量為鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁主要分為EM4和EM5兩種類型，直徑分別為1.0m和1.2m。

北面擴建區(qū)鉆孔灌注樁EM4的樁長平均為38.5m，入巖深度要求為3.0m，共773根；EM5的平均長度為39.5m，入巖深度要求為3.6m，共190根。西面擴建區(qū)鉆孔灌注樁均為EM4，平均樁長43.0m，入巖深度要求為3.0m，共266根。其中北面擴建區(qū)963根鉆孔樁全部位于水上，西面擴建區(qū)166根位于水上，樁頂標高0.5m～0.8m不等。

2、水文、地質(zhì)

施工區(qū)域與外海相連，受潮水影響，施工區(qū)域平均水深達到7m。根據(jù)地勘資料，由上至下土層分布為淤泥層，粘土層，中砂，殘積土，全風化、強風化、微風化花崗巖。其中淤泥層厚度超過10m。

3、施工方案

鋼護筒是鉆孔樁施工必不可少的專用鋼結(jié)構(gòu)，有如下三個主要作用：一是作為鉆具的初始導向和上部覆蓋層中樁孔的支護結(jié)構(gòu)；二是可以保持鉆孔施工時孔內(nèi)泥漿面標高（即孔內(nèi)水頭高度），以確保不塌孔；三是作為樁身混凝土澆筑時的模板。

鋼護筒的板壁厚度可以根據(jù)薄壁鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和鋼樁的錘擊經(jīng)驗公式計算得出，一般為D/125 ～D/100（D為鋼護筒直徑）。護筒內(nèi)徑則是根據(jù)成樁的垂直度、鉆具性能等確定，一般比樁身的設(shè)計直徑大約20cm。本項目中直徑1.0m和1.2m鉆孔樁的鋼護筒板厚分別為10mm和12mm，護筒內(nèi)徑分別為1.2m和1.4m。 水上鉆孔樁施工需設(shè)置鋼護筒以保證樁身從巖面延伸到水面以上。

根據(jù)本項目地質(zhì)條件、潮水位及護筒內(nèi)外水頭差等條件，鋼護筒頂面標高+3.1，護筒平均長度達到22m。如果采用常規(guī)方法設(shè)置水上鋼護筒，成樁后護筒不能被取出，而樁基設(shè)計不考慮外護筒參與受力，很長一段外護筒只充當樁身混凝土模板，將耗費大量鋼材。

為減少鋼材消耗量，進而降低施工成本，針對項目特點經(jīng)過仔細研究最終采用薄壁內(nèi)護筒替代外護筒法施工水上鉆孔灌注樁。利用壁厚較薄的內(nèi)護筒代替較厚的外護筒作為樁身的永久模板，從而解放外護筒，使外護筒可以反復使用，同時減少混凝土浪費量，以達到降低施工成本的目的。

4、薄壁內(nèi)護筒替代外護筒法施工技術(shù)

4.1 施工平臺、設(shè)備

本工程樁位布置絕大部分為8m 8m布置。結(jié)合吊機起吊能力，單個平臺承擔4個樁位施工。根據(jù)樁位平面圖及沖擊鉆外形尺寸確定鉆孔平臺尺寸，利用打入的Φ0.63m鋼管樁作為平臺的支撐。平臺鋼管樁的插打，由測量部門控制定位，利用浮吊安插施工，打樁設(shè)備采用BVP-300振動打樁錘。鋼管樁安插完后安裝下橫梁及上層框架，在平臺上焊接簡易導向裝置插打鋼護筒，施工完畢的鋼護筒可與平臺連接成整體，以增加平臺的剛度和穩(wěn)定性。外護筒插打、拔除均采用BVP-600振動錘，浮吊配合施工。

4.2 薄壁內(nèi)護筒替代外護筒法施工流程

薄壁內(nèi)護筒替代外護筒法施工工藝流程為：水上平臺樁插打→平臺搭設(shè)→外護筒插打→鉆機就位→終孔、清孔、驗孔→薄壁內(nèi)護筒安裝→鋼筋籠子安裝→下導管二次清孔→水下混凝土灌注→外護筒拔除。

4.3 薄壁內(nèi)護筒構(gòu)造及制造

內(nèi)護筒采用2.5mm鋼板卷制而成，護筒內(nèi)徑與鉆孔樁直徑相同，以15.12m作為一個標準節(jié)段。為增加內(nèi)護筒剛度，每3.8m左右設(shè)置一道加勁板條，與內(nèi)護筒采用間斷焊接，加勁板條采用板厚5mm，板寬50mm鋼帶卷制，設(shè)置于內(nèi)護筒外側(cè)。為便于起吊及施工現(xiàn)場節(jié)段間對接，內(nèi)護筒兩端設(shè)置加強箍，加強箍采用板厚10mm，板寬100mm鋼帶卷制而成，設(shè)置于內(nèi)護筒外側(cè)，與內(nèi)護筒鋼板采用間斷焊。上下加強箍均設(shè)置4塊打梢吊耳板，打梢吊耳板上開孔使之能穿卡環(huán)，對稱布置。

打梢吊耳板的作用是便于定位、起吊；加強箍的作用增強內(nèi)護筒剛度，同時是便于對接焊接。

內(nèi)護筒結(jié)構(gòu)及對接如下圖所示：

4.4 薄壁內(nèi)護筒安裝

薄壁內(nèi)護筒在鉆孔樁終孔、清空、驗孔結(jié)束后，鋼筋籠安裝前進行。根據(jù)本項目地質(zhì)勘探，內(nèi)護筒底口均已進入強風化花崗巖，且內(nèi)護筒下放深度必須深于外護筒底口以下8m。薄壁內(nèi)護筒頂標高低于外護筒30cm，避免影響拔除外護筒時振動錘夾持器的使用。

由于內(nèi)護筒長度較長，受吊機起吊高度及運輸船只船艙及內(nèi)護筒剛度限制需分節(jié)下放。內(nèi)護筒采用浮吊安裝。采用大小鉤同時起吊底節(jié)內(nèi)護筒，待內(nèi)護筒脫離船艙后大鉤提升直至該節(jié)段護筒豎直，下放至已成孔中，將底節(jié)內(nèi)護筒通過打梢吊耳板與外護筒頂口固定。以相同方法吊起第二節(jié)內(nèi)護筒，與底節(jié)內(nèi)護筒對接，對接時要保證兩節(jié)護筒軸線重合。重復上述步驟，直到下放到至設(shè)計深度，并保證其位置準確、垂直度滿足要求。

內(nèi)護筒孔位處接長時，將上、下節(jié)內(nèi)護筒底、頂口加強箍焊接連接，采用手工電弧焊。工地焊接環(huán)境要求：工地焊接環(huán)境應符合如下規(guī)定：風力<5級，溫度≥5oC，濕度≤80%，雨天不能工地焊接。超出以上環(huán)境要求者，應采取措施，確保能保證焊縫質(zhì)量時方可進行施焊。

薄壁內(nèi)護筒下放到指定深度后采用4根鋼筋懸掛在外護筒上口，吊筋采用直徑12mm鋼筋，沿圓周均布。吊筋上口彎曲懸掛后與外護筒外側(cè)焊接。

4.5 外護筒拔除

薄壁內(nèi)護筒安裝完成后，吊裝鋼筋籠及聲測管，二次清孔后采用導管法灌注鉆孔樁水下混凝土。灌注完成后割除外護筒與平臺、內(nèi)護筒間聯(lián)系，采用吊機配合BVP-600振動錘拔除外護筒。

外護筒拔除時間需嚴格控制，應在混凝土初凝前，不宜過早，亦不宜過晚。在混凝土灌注完成后2-3小時內(nèi)拔除。拔除時間過早：混凝土尚能流動，由于土層受拔樁振動錘振動，將能量傳遞至鉆孔樁，混凝土很容易從內(nèi)護筒底流出，造成混凝土面下沉。拔除最晚時間不得超過外護筒底口處混凝土初凝時間，初凝后拔除會影響樁身混凝土結(jié)構(gòu)，造成混凝土開裂，嚴重影響樁身質(zhì)量；此外，因灌注混凝土時，外護筒與內(nèi)護筒之間會流入一些混凝土，若拔除時間過晚，混凝土已經(jīng)固結(jié)，鋼護筒將難以拔出。

鋼護筒拔除時，采用雙夾持器震動錘，必須嚴格控制吊機鋼絲繩垂直度，平穩(wěn)的拔出。若因不平穩(wěn)而碰撞到內(nèi)護筒，會造成樁身傾斜，嚴重的會造成內(nèi)護筒焊縫處開裂，混凝土迸出，形成斷樁。

5、薄壁護筒替代外護筒法施工效果

無論何種施工方法，保證成樁質(zhì)量是先決條件，經(jīng)過專業(yè)第三方檢測機構(gòu)檢測，所有鉆孔樁均滿足設(shè)計要求。

薄壁護筒鋼板厚度為2.5mm，薄壁內(nèi)護筒的重量遠輕于外護筒，并且外護筒在灌注混凝土結(jié)束后可拔除，從而實現(xiàn)外護筒循環(huán)使用。本工程水中共計1129根鉆孔灌注樁，如按常規(guī)方法施工，鋼護筒平均長度約22m，承臺底以上高度護筒切割回收長約3m，護筒內(nèi)徑為1.2m，壁厚為10mm，則無法回收的護筒鋼材為6398t；而采用薄壁護筒法施工，薄壁護筒壁厚2.5mm，內(nèi)徑1.0m，無法回收長度27m，鋼材消耗量為1883t。本項目中優(yōu)化后的施工方法鋼材消耗數(shù)量減少約5215t，經(jīng)濟效益顯而易見。此外，在滿足設(shè)計要求和樁基定位的前提下，薄壁內(nèi)鋼護筒替代外護筒法還相應地減少了6971m3混凝土，進一步降低施工成本。

6、結(jié)束語

薄壁內(nèi)護筒替代外護筒法適用于鉆孔樁數(shù)量較多，設(shè)計樁頂標高高出施工水位，而水深較深，流塑性淤泥層較厚，樁徑小于1.4m的水上鉆孔樁施工。樁徑過大，內(nèi)護筒直徑大，剛度小，起吊易變形，且難以保證內(nèi)護筒圓度；數(shù)量過少使用薄壁護筒經(jīng)濟效果并不顯著。使用時需根據(jù)項目具體情況，結(jié)合地質(zhì)、水文等條件，在充分經(jīng)濟比選論證的前提下合理使用。

薄壁內(nèi)護筒替代外護筒法施工技術(shù)是在引進、消化吸收以往同類工程施工技術(shù)的同時，采用自制薄壁內(nèi)護筒，降低了施工成本，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益，對國內(nèi)外類似工程積累了重要的經(jīng)驗，具有重要的推廣應用價值。

參考文獻：

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