鄔良玉，張效磊

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，武漢516001）

1 工程簡介

蘆洲至泰美大橋及其引道工程，起點位于蘆洲鎮(zhèn)、橫瀝鎮(zhèn)交界處鵝塘洲中部，跨越東江河道，經(jīng)盤陀、隔瀝，終至博羅縣泰美鎮(zhèn)國道G205 和政府大道交匯處。路線總長7.61km（其中，設(shè)1 座特大橋1516.4m，2 座線內(nèi)中橋111.2m，1 座線外中橋41.96m，涵洞25 道，其他路段均為路基）。

東江特大橋為預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，主橋采用85m+150m+85m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，引橋跨越兩岸大堤處采用2 聯(lián)6跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其余位置均采用跨徑為30m 的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁（33 跨），主橋下部結(jié)構(gòu)采用板式墩，引橋下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁。其中7#～12#墩、22#～28#墩位于河汊或河道處，屬于水上施工，其他墩位枯水期處于無水區(qū)，屬于陸上施工。東江主航道為限制性V 級航道，遠期規(guī)劃為內(nèi)河III 級航道，設(shè)計最高通航水位24.94m、最低通航水位14.80m，受汛期影響，河道水位變幅較大，枯水期常水位12.50～13.50m，汛期洪水位為16.50～25.12m，水流速度0.5～1.5m/s。東江特大橋位于東江河道中下游，屬于東江水源保護區(qū)、環(huán)保要求高。

2 重點及難點分析

東江特大橋7#～12#墩、22#～28#墩水上樁施工條件基本相同、通用性強，因橋址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，樁基施工最宜選用沖擊鉆泥漿護壁施工方法。7#～12#墩、22#～28#墩水上樁施工因地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)保要求高、水位變化幅度大、施工控制難度大，主要體現(xiàn)以下幾個方面：

1）東江為飲水水源保護區(qū)，綠色施工環(huán)保要求高。因東江是我國珠江流域的3 大水系之一，是珠三角及香港地區(qū)用水的主要來源，關(guān)系著東江流域及珠三角區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展和香港的繁榮穩(wěn)定。橋位處在東江水保區(qū)域，對施工環(huán)保要求較高，鉆孔產(chǎn)生的泥水需要得到有效處理，否則容易污染江水。

2）水上樁基處在東江河道內(nèi)，受上、下游水利調(diào)蓄及汛期影響，水位變幅較大：枯水期常水位12.50～13.50m，汛期水位為16.50～25.12m，水流速度0.5～1.5m/s。影響樁基成孔過程中的孔內(nèi)外壓力，容易導(dǎo)致漏漿、塌孔的質(zhì)量問題，必須設(shè)置泥漿池解決泥漿護壁成孔。

3）橋址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，地層自上而下分為1～2m 砂礫層、15～25m 卵石層、15～20m 強風化變質(zhì)砂巖夾1～2m 粉質(zhì)黏土層、15～20m 中風化變質(zhì)砂巖夾1～2m 粉質(zhì)黏土層、微風化變質(zhì)砂巖層，樁基持力層均為中風化巖層，成孔難度大、鉆進速度慢，容易引起漏漿、塌孔、黏錘、斜孔等成孔問題，必須保證孔內(nèi)有足夠泥漿循環(huán)進行鉆孔護壁。

4）水上泥漿護壁鉆孔灌注樁傳統(tǒng)泥漿池設(shè)置在鋼平臺上，泥漿池質(zhì)量大、體積大、占地多，需要搭設(shè)較大面積的鋼平臺才能放置泥漿池，每個墩位都需要設(shè)置鋼平臺，轉(zhuǎn)運時需要大型起重機、平板車等設(shè)備，鋼平臺造價較高，難以滿足經(jīng)濟要求。

3 水上自浮式環(huán)保泥漿池設(shè)計

3.1 常規(guī)水上泥漿護壁鉆孔灌注樁工藝分析

泥漿護壁鉆孔灌注樁作為水上橋梁基礎(chǔ)、碼頭基礎(chǔ)及水上平臺基礎(chǔ)較多，水上泥漿護壁鉆孔灌注樁施工無法避免泥漿池設(shè)置，以往常規(guī)做法主要有3 種：（1）將鉆孔平臺搭設(shè)較大，在平臺上設(shè)置泥漿池，存在需要搭設(shè)鋼平臺量較大，施工周期長、周轉(zhuǎn)利用率低，施工成本高等不足，難以推廣應(yīng)用；（2）利用相鄰樁基鋼護筒作為泥漿池，存在泥漿外漏較嚴重、鉆渣清理難度大、泥漿循環(huán)路徑短、清渣效率低，對水體污染嚴重等不足，環(huán)保要求嚴的地區(qū)禁止應(yīng)用；（3）在陸地上設(shè)置泥漿池，通過泥漿泵管連接進行泥漿循環(huán)。該方法對于近距離水上作業(yè)還可以采用，但對于離岸邊較遠鉆孔灌注樁施工無法適用，也不具備推廣應(yīng)用價值。

對于以上3 種常規(guī)做法的不足點，難以滿足項目現(xiàn)場實際需求，因此，需要從經(jīng)濟性、工期及環(huán)保等方面綜合思考水上泥漿護壁鉆孔灌注樁泥漿池的設(shè)計。

3.2 水上自浮式環(huán)保泥漿池設(shè)計思路

根據(jù)東江特大橋7#～12#墩、22#～28#墩水上樁施工特點，要設(shè)計一種泥漿池能夠滿足水上泥漿護壁鉆孔灌注樁施工要求，通過設(shè)計解決以下幾個關(guān)鍵問題：（1）解決水上泥漿護壁鉆孔灌注樁泥漿不遺漏、不能污染東江江水；（2）解決水上鉆孔灌注樁成孔過程中水位變化幅度較大，泥漿池需要適應(yīng)水位漲落高差變化；（3）解決水上成孔鉆渣收集、清運方便問題；（4）解決泥漿池拼拆方便、經(jīng)濟合理、周轉(zhuǎn)高效等要求。

3.3 水上自浮式環(huán)保泥漿池設(shè)計

水上自浮式環(huán)保泥漿池采用6mm 鋼板+12#工字鋼加工而成定型環(huán)形結(jié)構(gòu)，底板、側(cè)壁均按分塊結(jié)構(gòu)組成環(huán)形泥漿池，底板與底板、側(cè)壁與側(cè)壁均采用橡膠止水帶+螺栓連接，底板與側(cè)壁采用焊接連接。泥漿池分為儲蓄池和沉淀池，儲蓄池與沉淀池采用12mm 鋼板隔開并設(shè)置泥漿槽口。因水位變化頻繁，高差較大，泥漿池需要適應(yīng)水位變化，且保證泥漿池內(nèi)泥漿不外泄露，污染江水。因此，在泥漿池外圍設(shè)置橡膠氣囊，通過調(diào)節(jié)氣囊壓力控制泥漿池懸浮高度，泥漿池浮力、泥漿池自重、泥漿重量、沉渣重量及浮力等平衡，隨著水位變化自動調(diào)整。泥漿池周邊設(shè)置4 根φ273mm×6mm 鋼管樁固定，通過鋼管樁連接環(huán)和柔性鋼鏈條與泥漿池連接。

水上自浮式環(huán)保泥漿池使用時，通過拖船將池體單元拖拽到鉆孔施工位置，然后搭設(shè)4 根φ273mm×6mm 鋼管樁定位，使用柔性鋼鏈條將泥漿池固定已經(jīng)插打好的鋼管樁上，然后將泥漿泵放入儲蓄池中吸入泥漿通過泥漿管流入鉆孔孔內(nèi)，孔內(nèi)泥漿通過泥漿槽流入沉淀池從而形成泥漿循環(huán)。通過調(diào)節(jié)氣囊充氣量控制整個泥漿池的漂浮高度，當沉淀池內(nèi)鉆渣量達到一定量時，解開柔性鋼鏈條用拖船拖拽泥漿池至臨時碼頭或棧橋平臺，泥漿進行簡單沉淀處理，用挖機和泥渣車清除沉淀池內(nèi)沉渣后，將儲蓄池內(nèi)的泥漿可以重復(fù)利用，完成沉渣清理后拖船拖拽泥漿池至下一施工位置，水上自浮式環(huán)保泥漿池對水體清潔度較高的泥漿護壁鉆孔灌注樁施工水域，可避免對水體的污染，且制作成本低廉、操作方便、周轉(zhuǎn)效率高等優(yōu)點，具有極大的推廣價值。

水上自浮式環(huán)保泥漿池，包括儲漿池、沉淀池、橡膠氣囊、行走平臺、柔性鋼鏈條、鋼管樁連接環(huán)、鋼管樁、防護欄桿以及池壁結(jié)構(gòu)固定的支架等組成。池壁支架上設(shè)置為泥漿池提供浮力的氣囊以及用于限制支架移動避免支架脫離設(shè)計位置的限位結(jié)構(gòu)。

4 水上自浮式環(huán)保泥漿池工程應(yīng)用

4.1 水上自浮式環(huán)保泥漿池實施步驟

水上自浮式泥漿池施工步驟為：（1）陸上拼裝自浮式環(huán)保泥漿池，并做防滲檢驗；（2）自浮式環(huán)保泥漿池下水，拖船拖運至指定樁位；（3）插打鋼管樁固定，并把鋼管樁連接環(huán)與自浮式環(huán)保泥漿池柔性鋼鏈條連接；（4）自浮式環(huán)保泥漿池制備泥漿，同時根據(jù)泥漿池與水面高差調(diào)整橡膠氣囊氣壓；（5）自浮式環(huán)保泥漿池接入鉆孔灌注樁泥漿循環(huán)系統(tǒng)，進行泥漿護壁鉆孔灌注樁施工；（6）自浮式環(huán)保泥漿池沉渣變化，適當調(diào)整橡膠氣囊氣壓；（7）自浮式環(huán)保泥漿池池壁板頂離水面50cm時，暫停泥漿循環(huán)，拖船拖運至棧橋平臺或臨時碼頭；（8）用挖機+泥渣車清除泥漿池內(nèi)鉆渣，重復(fù)上述（2）～（7）步驟。

4.2 水上自浮式環(huán)保泥漿池實施效果

水上自浮式環(huán)保泥漿池成功地應(yīng)用于東江特大橋7#～12#墩、22#～28#墩水上鉆孔灌注樁，解決了水上泥漿護壁鉆孔灌注樁泥漿處理系列問題，達到了經(jīng)濟適用、清凈環(huán)保、安拆方便、安全穩(wěn)定等應(yīng)用效果，獲得了最優(yōu)的綜合效益。

1）經(jīng)濟適用：水上泥漿護壁鉆孔灌注樁傳統(tǒng)泥漿池設(shè)置在鋼平臺上，泥漿池自重重、體積大、占地多，需要搭設(shè)較大面積的鋼平臺才能放置泥漿池，并且每個墩位都需要設(shè)置鋼平臺，轉(zhuǎn)運時需要大型起重機、平板車等設(shè)備，經(jīng)濟成本較高。而采用水上自浮式泥漿池節(jié)約大量鋼平臺，轉(zhuǎn)運方便，經(jīng)濟適用。

2）清凈環(huán)保：水上自浮式泥漿池采用彈性止水橡膠作為嵌縫材料，豎向雙排螺栓連接預(yù)緊后進行止水，并通過滿水防滲試驗。泥漿面保持與池壁板頂50cm 高差，通過橡膠氣囊氣壓調(diào)節(jié)泥漿池上浮高度，有效控制池內(nèi)泥漿不外泄。泥漿護壁鉆孔灌注樁泥漿從孔內(nèi)流出，經(jīng)過分砂器流入水上自浮式泥漿池沉淀池、儲漿池后，最后由泥漿泵泵入灌注樁孔口內(nèi)。有效保持泥漿護壁鉆孔灌注樁施工清潔，對東江為飲水水源達到“零”污染。

3）安拆方便、周轉(zhuǎn)效率高：水上自浮式環(huán)保泥漿池側(cè)壁板、底板分塊采用螺栓連接，壁板、底板分塊較小，自重較輕，不需要大型設(shè)備進行安拆，安裝、拆除方便，有效提高安拆、轉(zhuǎn)移效率。

4）安全、穩(wěn)定：水上自浮式泥漿池采用4 根鋼管樁固定，通過鋼管樁上的連接環(huán)與池壁上的柔性鋼鏈條連接，自浮式泥漿池通過橡膠氣囊氣壓調(diào)節(jié)上浮高度，在水位變化時能夠平穩(wěn)、安全地適應(yīng)水位變化。對于東江主河道水位較深，受汛期影響，水位變幅大，水上自浮式泥漿池提高了安全性，且無傾覆風險。

5 結(jié)語

泥漿護壁鉆孔灌注樁施工泥漿池對水體污染大、造價高、重復(fù)利用率低等不足，與綠色施工發(fā)展相悖。為了環(huán)保經(jīng)濟處理水上鉆孔灌注樁泥漿，本文通過工程實例，介紹了水上自浮式環(huán)保泥漿池的設(shè)計與工程應(yīng)用，水上自浮式環(huán)保泥漿池具有經(jīng)濟適用、清凈環(huán)保、安拆方便、安全穩(wěn)定等功效，具有較大的推廣應(yīng)用價值。