鄭福永

前言

富春江特大橋是杭千高速公路橫跨富春江的一座特大型橋梁，本文以該橋深水鉆孔灌注樁施工為例，介紹了深水鉆孔灌注樁施工控制的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

一、工程地質(zhì)條件

橋址區(qū)內(nèi)揭露的地層從上至下依次為第四系沖積形成的細(xì)砂、亞粘土、淤泥質(zhì)亞粘土及沖積形成的亞粘土透鏡體與卵石層，其下基巖為白堊系砂巖、礫巖。

淤泥質(zhì)亞粘土：深灰色，飽和、流塑，夾薄層細(xì)砂;亞粘土：灰黑色，飽和，流塑;卵石層：雜色，濕，中密。卵石含量大于70%，粒徑一般3-10cm，大者大于30cm，多為亞圓狀，母巖主要為凝灰?guī)r、砂巖。砂巖：紫紅色，硬，原巖呈中厚層狀;礫巖：雜色，硬，礫石含量50-70% 。

二、工程概況

富春江特大橋位于東洲島南側(cè)的富春江主汊上，橋位上游發(fā)育新砂，并有大源溪入?yún)R，七十年代末，該河段上開始出現(xiàn)了人工采砂，至了九十年代發(fā)展到中型鏈斗式采砂船和大型真空泵吸砂船，致采砂量逐年遞增，近幾年有關(guān)部門加強(qiáng)了采砂管理，河道斷面因人為采砂導(dǎo)致變化的幅度減小。橋位斷面的主槽靠近靈橋鎮(zhèn)一側(cè)，主槽相對(duì)穩(wěn)定在離靈橋海塘大致200m至250m左右的地方，擺幅較小，主橋三座主墩、一座邊墩均位于河槽上，一座邊墩位于河灘邊，河槽標(biāo)高-10.0m至-12.5m，按300年一遇的設(shè)計(jì)洪峰流量為22200m3/S，設(shè)計(jì)洪水位為10.27m，常水位4.83m，河槽常水位水深15m至18m，且水位受錢塘江涌潮影響，潮差在1.0m至2.0m之間。主橋跨徑組合為68+2×120+68m，下部構(gòu)造為薄壁空心墩、高樁承臺(tái)、群樁基礎(chǔ)組合，主橋主墩樁基為18棵φ2.0m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁頂標(biāo)高0.0m，三座主墩樁底標(biāo)高分別為-65m、-70m、-65m，邊墩樁基為12棵φ2.0m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)樁頂標(biāo)高1.0m，三座主墩樁底標(biāo)高分別為-54m、-59m，主橋φ2.0m樁基78棵。

橋址處地層情況異常復(fù)雜，由于八、九十年代大量采砂，對(duì)河槽的覆蓋層影響較大，大量采砂取走砂及中、小卵石料，大粒徑卵石留在江中，卵石之間缺乏細(xì)小料石填充，淤泥層淤積時(shí)間短，軟弱且含有大量的碎石，碎石粒徑大者有30cm，石層卵石粒徑大，普遍在3～10cm之間，大者有30cm以上，松散、空隙率大，透水性較強(qiáng)，淤泥層自北向南厚度在15m至3m之間，淤泥層底為呈透鏡體分布的亞粘土層，厚度為1.5m左右，卵石層自北向南厚度在18m至13m之間。

三、樁基施工平臺(tái)搭設(shè)

考慮到橋址處地表淤泥層軟弱、易液化、承載力低和受涌潮沖刷的影響，樁基鋼護(hù)筒不參與平臺(tái)受力，一個(gè)主墩平臺(tái)由32根φ80cm的鋼管樁支撐，橫橋向4排，每排8根，選擇卵石層作為鋼管樁的持力層，鋼管樁穿過淤泥層進(jìn)入卵石層不小于2m，鋼管樁之間設(shè)置斜撐及水平撐，增加平臺(tái)的整體穩(wěn)定性。平臺(tái)上部自上而下依次為8cm木質(zhì)面板、I12分布梁、I45縱梁、貝雷承重梁和2I45帽梁。平臺(tái)頂面標(biāo)高按20年一遇的洪水為控制，為9.6m。

四、樁基鋼護(hù)筒埋深標(biāo)高的擬定及施工

深水鉆孔樁鋼護(hù)筒埋置深度的確定，特別是受涌潮和沖刷較大的河段的鉆孔樁鋼護(hù)筒的埋置深度，是鉆孔樁施工成敗的關(guān)鍵之一，也是一個(gè)比較復(fù)雜的技術(shù)問題。埋置太淺，護(hù)筒根部土體因失穩(wěn)發(fā)生流土、管涌現(xiàn)象;埋置太深，又會(huì)造成鋼材、振沉設(shè)備和人員等不必要的浪費(fèi)。在平臺(tái)方案中未考慮鋼護(hù)筒參與平臺(tái)受力，鋼護(hù)筒的埋置深度主要考慮鋼護(hù)筒是水中鉆孔灌注樁施工的定位、導(dǎo)向設(shè)施，同時(shí)鉆孔過程中起蓄漿作用，保持孔內(nèi)外的水頭差，使鉆孔時(shí)孔壁不致坍塌，鞏固鉆孔成果的作用。綜合考慮橋位處的地質(zhì)條件和沖刷情況，鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)埋深10m左右，進(jìn)入卵石層頂?shù)膩喺惩翆樱ㄔ趯?shí)際施工過程中，發(fā)現(xiàn)亞粘土層比較薄，而且時(shí)有缺失），底標(biāo)高控制在-22米至-23米之間，頂標(biāo)高9.0m。鋼護(hù)筒內(nèi)徑2.3m，利用鋼板卷制而成，對(duì)刃腳部分包箍加強(qiáng)，避免在振打過程中發(fā)生卷曲變形。

鋼護(hù)筒下沉利用135KW振動(dòng)沉樁基振動(dòng)下沉，下沉過程中采用導(dǎo)向框定位，導(dǎo)向框按鋼護(hù)筒規(guī)格加工好后，采用全站儀放樣，固定在平臺(tái)上，導(dǎo)向框高6m，要求有足夠的剛度，成獨(dú)立體系，施工過程中周轉(zhuǎn)使用。為抵抗水流沖擊及涌潮的影響，確保樁基施工時(shí)不發(fā)生意外，每9根鋼護(hù)筒在標(biāo)高6.5m處用30cm鋼管連成整體，一方面增大鋼護(hù)筒的整體穩(wěn)定性，另一方面用作泥漿循環(huán)系統(tǒng)。

五、鉆孔施工

1、鉆機(jī)選型

河床內(nèi)覆蓋層形成年代較近，加之近期大量采砂的影響，覆蓋層軟弱（為淤泥或淤泥質(zhì)亞粘土層，受振動(dòng)時(shí)極易發(fā)生液化而呈流塑狀態(tài)，承載力低），淤泥層厚10米左右，鋼護(hù)筒基本穿透，其下為卵石層，卵石層厚約15米左右，粒徑3～10cm，大者有30cm以上，再往下是基巖，為砂巖和礫巖交錯(cuò)分布，樁基穿透約35m左右。根據(jù)卵石層厚、卵石粒徑大，樁基入巖厚的特點(diǎn)，鉆機(jī)選用大功率氣舉反循壞回旋鉆機(jī)，配合牙輪鉆頭。

2、護(hù)壁泥漿

泥漿是鉆孔灌注樁施工中的重要控制指標(biāo)，主墩樁基成孔工藝選用氣舉反循環(huán)回旋成孔，泥漿的主要作用是護(hù)壁。在泥漿的配制過程中主要針對(duì)卵石層易漏漿的問題，泥漿選用優(yōu)質(zhì)黃土和摻加適量的鋸末、泡花配制，并配合使用膨潤土。

3、鉆孔施工

根據(jù)工期要求和施工平臺(tái)的面積，每座主橋墩布置三臺(tái)鉆機(jī)，為避免施工過程中的相互干擾和減小對(duì)地層的震動(dòng)，詳細(xì)編排施工順序，避免相鄰孔位同時(shí)施工，造成相互串孔。

鉆頭出護(hù)筒后，掃落護(hù)筒內(nèi)壁的泥層，一是避免在鉆進(jìn)過程中護(hù)筒內(nèi)壁泥層塌落糊鉆，二是避免塌落在鉆頭上的泥土堵塞泥漿通道，在提鉆時(shí)在提鉆時(shí)導(dǎo)致孔內(nèi)形成負(fù)壓，威脅孔壁安全。

鉆進(jìn)進(jìn)入卵石層后，在保證孔壁穩(wěn)定的前提下，盡量降低護(hù)筒內(nèi)泥漿的水頭高度，一般控制在1.5米左右，并及時(shí)調(diào)整泥漿性能指標(biāo)：粘度控制在30s左右，比重1.3左右，含砂率小于4%。同時(shí)在泥漿中添加鋸末、刨花等惰性堵漏材料，利用其顆粒的吸水膨脹性填充地層空隙，堵塞滲漏通道。進(jìn)入巖層后將泥漿比重調(diào)整至1.15～1.2，不得為追求鉆進(jìn)速度，將泥漿比重調(diào)整得過小。

針對(duì)卵石層易漏漿的特點(diǎn)，為避免泥漿突然流失，孔內(nèi)水頭降低，引起坍孔，應(yīng)儲(chǔ)備足夠的泥漿和堵漏材料。

出護(hù)筒時(shí)輕壓慢鉆，鉆進(jìn)過程中始終減壓鉆進(jìn)，如非特殊情況，不得加壓鉆進(jìn)。提鉆時(shí)應(yīng)慢速提鉆，同時(shí)邊提邊轉(zhuǎn)動(dòng)，隨時(shí)觀測提鉆動(dòng)力，與鉆具重力校核，提鉆動(dòng)力大于鉆具重力時(shí)不得硬提，避免孔底形成負(fù)壓（即真空）。

六、結(jié)束語

富春江特大橋主墩鉆孔灌注樁施工始終在有效的控制下進(jìn)行，進(jìn)展情況順利，單樁成孔周期15天左右，結(jié)合本橋的施工情況，以下幾點(diǎn)看法供大家參考：

1、護(hù)筒的埋設(shè)：深水樁基的護(hù)筒底口最好不要落在易滲漏的地層上。由于富春江地質(zhì)條件限制，有的護(hù)筒底口進(jìn)入卵石層，需對(duì)漏漿情況采取預(yù)處理措施，如：事先填埋足量的優(yōu)質(zhì)黃土或?qū)ψo(hù)筒外壁進(jìn)行壓漿處理。

2、根據(jù)本工程鋼護(hù)筒的施工情況，偏位和傾斜度控制較好，鋼護(hù)筒最大偏位8cm，一般在3cm左右，最大傾斜度0.5%，一般在0.2%左右，因此，在鋼護(hù)筒施工工藝成熟的條件下可以適當(dāng)減小鋼護(hù)筒的內(nèi)徑，減小鋼護(hù)筒的內(nèi)徑一方面是節(jié)約鋼材和沉打費(fèi)用，另一方面是可以節(jié)約掃除護(hù)筒內(nèi)壁泥層的機(jī)械臺(tái)班。

3、保持穩(wěn)定的水頭：水頭保持在1.5-2.0m，不要過高，鉆進(jìn)過程中隨時(shí)觀測孔內(nèi)水頭，一旦滲漏，及時(shí)補(bǔ)漿。

4、經(jīng)常檢修施工機(jī)具，不要因鉆進(jìn)比較順利，長時(shí)間鉆進(jìn)不提鉆檢查鉆桿及鉆頭，避免法蘭連接螺栓松動(dòng)致使螺栓受剪、應(yīng)力集中導(dǎo)致斷桿、掉鉆事故。對(duì)施工機(jī)具應(yīng)經(jīng)常檢修，確保鉆機(jī)的工作性能，特別是對(duì)于鉆桿，使用前應(yīng)探傷檢驗(yàn)，新鉆桿盡量用在下面。