鄒森，楊楠，吳繼兵 （中國建筑第八工程局有限公司上海分公司，上海 200125）

近年來，在橋梁的基礎(chǔ)工程中，鉆孔灌注樁的使用已經(jīng)成為一種十分普遍的方式[1]，橋梁跨徑及結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，解決深厚淤泥質(zhì)黏土層超長大直徑鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)問題迫在眉睫[2～5]。阜陽102 省道潁河特大橋由中建八局上海分公司承建，其主橋為（100+160+100）m 矮塔斜拉橋，26#、27#主墩基礎(chǔ)均采用20 根鉆孔灌注樁布設(shè)，設(shè)計樁長92m，樁徑2.0m，鉆孔深度為103m，樁基礎(chǔ)處于深厚淤泥質(zhì)黏土層特殊地質(zhì)條件，屬于超百米長大直徑鉆孔灌注樁。深厚淤泥質(zhì)黏土層超長大直徑鉆孔灌注樁面臨施工成本和工期控制、超深鉆孔的塌孔和縮頸控制、鉆孔和樁體垂直精度控制、灌注樁成樁質(zhì)量控制等一系列關(guān)鍵技術(shù)亟待解決，為規(guī)范施工、促進(jìn)企業(yè)技術(shù)發(fā)展，依托潁河特大橋主墩樁基工程項目編制深厚淤泥質(zhì)黏土層超長大直徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)方案，并應(yīng)用于工程實踐，效益顯著，為類似工程提供施工參考。

1 施工技術(shù)特點

1.1 技術(shù)優(yōu)勢

①鉆孔樁施工平臺采用筑島圍堰，取代常規(guī)鋼平臺，節(jié)省造價；

②為防止坍孔，采用加長鋼護(hù)筒插入河床，通過引孔能避免河中水質(zhì)污染，有利生態(tài)環(huán)境保護(hù)；

③成孔采用大功率鉆機(jī)及優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，并及時檢測成孔各項指標(biāo)，確保淤泥質(zhì)黏土層特殊地層成樁質(zhì)量；

④采用剝肋直螺紋套筒連接鋼筋，設(shè)計專用定位架定位鋼筋籠，提高定位精度。

1.2 適用地層范圍

適用于地質(zhì)條件以深厚淤泥質(zhì)黏土層、深厚淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、深厚黏土層等黏性土層為主的大型橋梁工程超長大直徑鉆孔灌注樁施工。

1.3 施工技術(shù)流程

筑島圍堰及鉆孔灌注樁施工工藝流程如下圖所示。

施工流程圖

2 施工技術(shù)要點

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1確定圍堰尺寸

根據(jù)工程概況及現(xiàn)場實地勘查，26#、27#主墩采用筑島圍堰法施工，設(shè)計筑島頂部尺寸33.2m×23.2m。

2.1.2圍堰填筑材料及要求

圍堰主要填料為黏性土，為避免水流對圍堰結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖刷影響，在河流上游方向距離圍巖2m 處向下游呈扇形逐層填筑。為保證圍堰邊坡的穩(wěn)定，圍堰的坡面覆蓋彩條布，在迎水一側(cè)坡面鋪滿2層土袋，而背水一側(cè)采用1層土袋進(jìn)行壓實即可。施工過程中要保證圍堰邊坡始終處于土袋壓實中。

為滿足重載車通行要求，在圍堰頂層鋪設(shè)50cm 道渣并且碾壓平整，背水一側(cè)圍堰邊坡坡率設(shè)計為1:0.7，迎水側(cè)邊坡坡率設(shè)計為1:1.2，筑島圍堰頂部一般高出河岸高程0.5m。設(shè)計此橋26#墩筑島頂面標(biāo)高為32.5m，27#墩筑島頂面標(biāo)高為30.5m。

2.2 筑島圍堰施工要點

2.2.1現(xiàn)場勘探

進(jìn)行現(xiàn)場水文地質(zhì)勘測，掌握現(xiàn)場地質(zhì)資料，同時備好施工設(shè)備及所需材料。

2.2.2測量放樣

根據(jù)筑島圍堰設(shè)計資料進(jìn)行現(xiàn)場測量，確定筑島圍堰位置。

2.2.3筑島填筑

從上游向下游呈扇形逐層填筑，首層填筑高于河面50cm。在筑島的最外側(cè)用彩條布覆蓋，并沿著圍堰坡面下邊緣用土袋壓實，防止土層被河水沖刷流失，隨后開始二次填筑，填筑高度均在50cm以內(nèi)，并且分層壓實。

2.2.4鋪設(shè)道渣

為保證重載車輛通行，在筑島圍堰頂部鋪設(shè)50cm厚的道渣，并平整壓實。

2.3 筑島平臺防護(hù)欄桿設(shè)置

因筑島作業(yè)平臺三面臨水，需按要求架設(shè)防護(hù)欄桿。

①防護(hù)欄桿距平臺外沿25cm 設(shè)置，立桿需插入地面以下70cm，外露高度不低于1.2m。

②防護(hù)欄桿應(yīng)設(shè)掃地桿、中橫桿、上橫桿3 道橫桿，離地高度分別為0.1m、0.6m、1.2m。

③防護(hù)欄桿應(yīng)設(shè)置封閉的安全鐵絲網(wǎng)以及寬18cm、厚1.5cm 的擋腳板，且必須與欄桿牢固連接。

④防護(hù)欄桿上應(yīng)涂刷紅白相間油漆，達(dá)到醒目效果。

2.4 筑島圍堰防撞措施

為確保特大橋施工通航安全，筑島搭建后，通航凈寬度縮小到116.08m，滿足潁河三級航道通航要求。同時在筑島施工期間，依據(jù)《內(nèi)河助航標(biāo)志》(GB 5863-1993)規(guī)范要求，應(yīng)設(shè)置必要的安全警示標(biāo)志。

2.4.1鳴笛標(biāo)

鳴笛標(biāo)尺寸按《內(nèi)河助航標(biāo)志及外形尺寸》(GB 5863-1993)規(guī)范執(zhí)行。在該橋址上游400m處、下游200m處各設(shè)置鳴笛標(biāo)一座，指示船舶通過橋區(qū)時鳴笛。

2.4.2圍堰警示燈

在筑島圍堰順?biāo)畟?cè)護(hù)欄上設(shè)置紅色警示燈4 盞，迎水側(cè)設(shè)置1 盞，防止船舶夜間誤撞圍堰。

2.5 超長鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點

2.5.1 采用小鉆機(jī)引孔進(jìn)行加長鋼護(hù)筒埋設(shè)施工

主墩樁基施工采用填土筑島圍堰作為鉆孔平臺，為防止鉆孔過程中塌孔，定制了10m 加長鋼護(hù)筒，使護(hù)筒底端能夠插進(jìn)河床。由于圍堰為新填土，且潁河為水源保護(hù)區(qū)，大功率振動錘不適用，因此，采用小鉆機(jī)引孔，埋設(shè)加長鋼護(hù)筒。

鉆機(jī)引孔選用鉆頭為1800mm，引孔至9.5m，開始埋壓長護(hù)筒。通過精準(zhǔn)定位對中，靠鋼護(hù)筒的自重下沉一部分深度，測量護(hù)筒的垂直度，直至護(hù)筒埋設(shè)到位，然后對護(hù)筒口周邊進(jìn)行加固，重新檢測護(hù)筒平面位置，確保按設(shè)計要求進(jìn)行鉆孔。

2.5.2鉆機(jī)選型

由于本工程鉆孔灌注樁從平臺至孔底深達(dá)103m，選用提升能力較強(qiáng)的GF-350大型反循環(huán)鉆機(jī)。

2.5.3泥漿制備及泥漿循環(huán)

①泥漿制備及性能要求

根據(jù)本項目地勘資料，在26#、27#主墩樁基位置的土層是由淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉土、黏土組成的，深度較厚，且所鉆孔大而深，因此在鉆孔中護(hù)壁泥漿及泥漿指標(biāo)控制十分重要。在實際工程中采用低固相、不分散且高黏度的膨潤土制備泥漿，效果良好。

②泥漿循環(huán)

每臺鉆機(jī)設(shè)一個泥漿池和一個沉淀池，沉淀池容積不小于100m3，滿足灌注過程中泥漿置換要求。泥漿池與沉淀池設(shè)置位置距離河岸邊必須大于20m，且做好防滲處理，防止泥漿滲漏造成河道污染。

2.5.4鉆機(jī)安裝

鉆機(jī)就位時必須保證平正、穩(wěn)固，保證不出現(xiàn)傾斜、移位情況。在開鉆前，確保鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤、鉆頭、天車及樁中心線在同一垂線上，并經(jīng)專業(yè)工程師檢查驗收后方可鉆孔。

2.5.5鉆進(jìn)成孔

成孔過程分以下三個階段。

第一階段為護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)階段。鉆孔初期應(yīng)慢速鉆進(jìn)，保證慢速輕壓、平穩(wěn)推進(jìn)，當(dāng)鉆頭或者導(dǎo)向部位均進(jìn)入地層后，為防止黏土糊鉆，需提速鉆進(jìn)；當(dāng)鉆頭鉆入軟硬變換地層時，需輕壓慢轉(zhuǎn)，每小時進(jìn)尺控制在3m～4m。

第二階段為土層內(nèi)鉆進(jìn)階段。在距離護(hù)筒底端上部2m 處，需慢速鉆進(jìn)，進(jìn)尺應(yīng)控制在每小時0.5m 左右，從而形成穩(wěn)定的孔壁；超過護(hù)筒底端5m 后，進(jìn)尺可提升至每小時2m～3m，穿過深厚淤泥質(zhì)黏土層后，進(jìn)尺可控制在每小時3m左右；整個鉆進(jìn)過程中，護(hù)筒內(nèi)水位應(yīng)始終高于河道最高水位1.5m～2.0m。

第三階段為清孔階段。當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，將鉆頭提至距離孔底10cm～20cm 位置空轉(zhuǎn)，將純泥漿壓入孔內(nèi)，用以置換出浮碴。清孔前，應(yīng)檢查孔深及孔徑是否符合要求，成孔后采用自動成孔檢測儀對樁長、樁徑及沉渣厚度進(jìn)行檢測，合格后下放接長鋼筋籠。

2.5.6成樁施工

①鋼筋籠制作

鋼筋籠采用全自動鋼筋籠滾焊機(jī)在加工廠集中加工。主筋通過剝肋直螺紋套筒進(jìn)行連接，且每個斷面接頭數(shù)量≤50%，相臨接頭斷面間距≤1.5m。為進(jìn)行樁基無損檢測，提前將聲測管固定于主筋上，且其接頭盡量與主筋接頭錯開。為保證鋼筋籠在灌注混凝土?xí)r無上浮，應(yīng)將其固定于專用定位架上。

②二次清孔

若成孔內(nèi)的沉渣厚度與泥漿指標(biāo)超過允許值，應(yīng)通過氣舉式清空方式進(jìn)行二次清孔。

③水下灌注混凝土

a.混凝土制備

制備混凝土所需的水泥、砂子、碎石等原材料均需有出廠合格證書且通過試驗檢驗。按混凝土的配合比設(shè)計添加高效緩凝型減水劑，制備C30混凝土，所需材料數(shù)量需監(jiān)理工程師審批后才可使用。

b.水下混凝土澆注

灌注水下混凝土所使用的導(dǎo)管直徑為300mm，每節(jié)長3.0m，底管4.0m，以及1～2 節(jié)1.0m 和0.5m 的 調(diào) 整 管，共110m，且需將導(dǎo)管進(jìn)行編號，組裝完成后，應(yīng)測導(dǎo)管的實際長度。

在灌注水下混凝土前，應(yīng)檢查導(dǎo)管是否存在變形、漏氣以及漏水的情況，并且檢查兩根導(dǎo)管的連接部分是否牢固。定期需要對導(dǎo)管進(jìn)行水密性試驗，試水壓力設(shè)置為0.8MPa，導(dǎo)管之間需采用橡膠密封圈進(jìn)行連接。應(yīng)按編號將導(dǎo)管進(jìn)行下放，需將其單個長度及下放的總長度做好記錄，首次封底混凝土導(dǎo)管埋置深度大于1.0m，灌筑混凝土?xí)r埋置深度控制在2m～6m。

在灌注混凝土之前，混凝土與泥漿之間需要用料斗的底端部位的隔離閥進(jìn)行隔離。將鋼絲繩拴在隔離閥的頂部使其與吊車掛鉤相連。等到混凝土裝滿料斗后，吊車將隔離閥吊起，可使混凝土沿著導(dǎo)管一次性灌入孔內(nèi)，第一次灌注的混凝土量需要保證導(dǎo)管底部的埋深≥1.0m。

灌注混凝土在開始后，不可中斷，應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，并且始終保證導(dǎo)管的埋深在2m～6m 內(nèi)，以確保拆卸導(dǎo)管后其埋深滿足規(guī)范設(shè)計要求。在混凝土灌注接近尾聲時，應(yīng)對混凝土灌入數(shù)量進(jìn)行校核，以檢驗所測量的混凝土高度的準(zhǔn)確性，在確定混凝土頂面標(biāo)高達(dá)到要求后，應(yīng)立即停止灌注，并及時拆除進(jìn)行灌注的導(dǎo)管。此時混凝土面應(yīng)高于設(shè)計樁頂標(biāo)高0.8 m ～1.0m，進(jìn)而保證樁頭位置混凝土的質(zhì)量。

2.5.7樁基檢測

混凝土灌注的頂面應(yīng)高于設(shè)計樁頂0.8m～1.0m，從而保證混凝土的強(qiáng)度。若超出設(shè)計標(biāo)高，應(yīng)將高出部分鑿除，鑿樁頭時應(yīng)防止損壞樁身，樁頭應(yīng)無松散層。最后需對樁基進(jìn)行超聲波檢驗，合格后即可進(jìn)入下道工序。

3 結(jié)語

本文利用筑島圍堰取代常規(guī)大噸位鋼平臺、引孔埋設(shè)加長鋼護(hù)筒、大功率鉆機(jī)成孔及優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁、專用定位架定位鋼筋籠、成孔檢測儀測定指標(biāo)等一系列措施，解決了深厚淤泥質(zhì)黏土層超長大直徑樁基高效率施工關(guān)鍵技術(shù)問題，保證了成樁質(zhì)量，該方法對于近水橋梁樁基礎(chǔ)乃至建筑工程深厚軟土樁基礎(chǔ)施工，均具有推廣和借鑒意義。該施工技術(shù)成本低、可操作性強(qiáng)、容易掌握且綠色環(huán)保，能在短時間內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。