邱堂堂，馬雷

（1.中交通力建設(shè)股份有限公司，西安 710076；2.中交第二公路工程局有限公司，西安 710076）

1 引言

由于地質(zhì)、水文條件的特殊性，橋梁工程中常面臨在深水中施工橋墩的情況，施工干擾因素多，必須在安全的前提下進行橋梁深水樁基礎(chǔ)施工。 因此，深入研究深水區(qū)樁基施工技術(shù)具有重要意義， 本文圍繞鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)進行具體闡述[1-2]。

2 工程概況

普爾隆瀾滄江大橋橋梁， 橋長為371.48 m， 跨徑組合為20m+20m+（75 m+140 m+75 m）+20 m+20 m，交角為90°。 橋梁下部采用一字臺，1 號、6 號橋墩為柱式墩，2 號、5 號橋墩為實體墩，3 號、4 號橋墩為空心墩，橋墩采用樁基礎(chǔ)，水深為40 m；橋梁上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T 梁和預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)。

3 深水鉆孔灌注樁施工難點及處理措施

本項目樁基直徑大，長度長，且地質(zhì)較為復(fù)雜，樁底巖層破碎、穿越串珠狀溶洞，成孔難度大。

針對鉆孔灌注樁施工難點，提出如下處理措施：（1）配套專門的導(dǎo)向架，作為下放鋼護筒時的輔助裝置，以便準確控制鋼護筒的垂直度；（2） 鋼護筒底口和頂口均設(shè)置加強抱箍，自然下放鋼護筒后用振動錘施加外力， 在不引起鋼護筒變形的前提下打設(shè)到位；（3）成孔設(shè)備采用大型沖擊鉆機，原因在于此設(shè)備對特殊施工條件的適應(yīng)性強，即使地層的強度較高，也依然能夠正常成孔；（4）鉆孔過程中及時監(jiān)測孔深，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取管控措施。 提前準備溶洞填充材料，鉆孔期間遇到溶洞時進行填充；（5）嚴格控制導(dǎo)管埋深，完整記錄施工信息，給質(zhì)量管控和問題處理提供數(shù)據(jù)參考。

4 鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用

4.1 鉆孔平臺的搭建

1#、2#主墩鉆孔樁平臺分別采用3×3 排φ1 000 mm×12 mm鋼管樁、4×2 排φ1 000 mm×12 mm 鋼管樁，設(shè)斜撐以提升平臺的穩(wěn)定性。 基礎(chǔ)上設(shè)置2HM588 mm×300 mm 主橫梁，上方依次鋪設(shè)貝雷梁、25a@750 mm 縱向分配梁、預(yù)制橋面板。 鉆孔平臺搭建成型后，安放護筒沉放導(dǎo)向架[3]。

4.2 護筒沉放

采用后場卷塑的方式， 將直徑3.0 m 的護筒現(xiàn)場沉放到位。 護筒沉放設(shè)備采用履帶吊和千斤頂，由專員在現(xiàn)場指揮，分節(jié)接高，平穩(wěn)下放。 在鉆孔平臺頂面放置門架，先用履帶吊接高各節(jié)段直至形成完整的鋼護筒， 再通過千斤頂緩慢下放至泥面，無法繼續(xù)下放時，用振動錘振激護筒，通過外力作用使鋼護筒嵌入覆蓋層。

4.3 鉆進成孔

1）泥漿制備及使用：泥漿護壁鉆孔，根據(jù)泥漿制備、鉆孔護壁、泥漿回收再利用多項要求建造泥漿循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)利用泥漿以最大限度發(fā)揮材料的利用價值。 對于無利用價值的廢棄泥漿，排放至沉淀池進行沉淀，用儲渣箱收集，通過運渣車將無用泥漿運輸至指定場所進行處理。 若鉆孔過程中頻繁出現(xiàn)泥漿沉淀堵管的情況，調(diào)整為PHP 泥漿護壁鉆孔的施工方法。

2）鉆進：沖擊鉆低錘密擊，最大沖程不超過4~6 m，避免空錘。 鉆孔施工人員及時檢查孔位、孔徑、孔壁及孔深，若與設(shè)計要求存在偏差，需要及時糾偏。 間隔跳樁鉆進，減弱對相鄰已成孔樁基的破壞。

3）終孔：鉆進至設(shè)計樁底標高以下約5 cm 時，結(jié)束鉆孔，撈取渣樣， 進行檢驗以保證鉆孔的各項尺寸均達標以及孔內(nèi)沉渣量在許可范圍內(nèi)。

4）清孔：采用二次清孔工藝，成孔結(jié)束后用掏渣桶進行第一次清孔，主要是將孔內(nèi)的大泥團石塊清理干凈，鋼筋籠和導(dǎo)管全部下放到位后， 再用掏渣斗進行二次清孔， 要求渣土厚度≤50 mm， 同時孔內(nèi)泥漿性能指標符合以下要求： 比重1.15~1.2、含砂率≤6%、黏度≤22 Pa·s，二次清洞后，在30 min內(nèi)灌注水下混凝土，如不能及時灌注，需采取遮蓋措施，防止洞內(nèi)雜物堆積。

4.4 鋼筋籠吊裝

用平車將加工好的鋼筋籠運到指定樁位， 采用汽車起重的方式起吊鋼筋籠。 鋼筋籠的尺寸、形態(tài)、穩(wěn)定性各方面均要滿足要求，主筋和加強箍筋全部焊接。 超聲波檢測管布置在鋼絲籠的內(nèi)側(cè)四周，并與主筋進行焊接，使成樁的質(zhì)量更容易被檢測出來。 檢測管材安裝到位后，將水注入其中，并用鋼板將檢測管材的上下兩口分別封死，這樣就可以杜絕水泥漿料的進入。 鋼筋籠的各節(jié)端頭及內(nèi)環(huán)加固圈處均采用鋼筋焊接的方法，以避免運輸、起吊過程中鋼筋籠發(fā)生變形。 提起鋼筋籠，將支撐物剪斷后，吊至洞口位置。 鋼筋籠吊裝和入孔均要準確，下放過程中不與孔壁發(fā)生碰觸，地面高程偏差不超過±10 cm，平面位置偏差≤10 cm。 為防護鋼筋籠，在其外側(cè)對稱布置與保護層同等厚度的墊塊。

4.5 導(dǎo)管的加工和安裝

4.5.1 導(dǎo)管加工

導(dǎo)管由無縫鋼管加工成型，規(guī)格為288 mm×9 mm，中間節(jié)長度為2.5 m，底節(jié)長度為4 m，調(diào)整節(jié)長度為0.5 m。 導(dǎo)管的接頭形式為絲扣式接頭，要求接頭穩(wěn)定可靠并具有嚴密性。

4.5.2 導(dǎo)管質(zhì)量檢驗

通過水密性試驗和抗拉拔試驗檢驗導(dǎo)管， 評價接頭密封性能和抗拉強度。

水密試驗前，按式（1）計算導(dǎo)管壁可承受的最大內(nèi)壓力Pmax（kPa），要求試驗水壓不低于Pmax：

式中，γc為混凝土重度，取24 kN/m3；hcmax為導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱最大高度，m；γw為孔內(nèi)泥漿重度，取12 kN/m3；Hw為孔內(nèi)泥漿深度，m。

導(dǎo)管水密性試驗時，用高壓水泵以1.4~2.0 MPa 以上的壓力向?qū)Ч軆?nèi)注高壓水，注水后至少持荷15 min，檢驗導(dǎo)管是否存在泄漏。 導(dǎo)管水密性試驗原理如圖1 所示。

圖1 導(dǎo)管水密性試驗原理示意圖

4.5.3 導(dǎo)管下放

鋼筋籠安裝到位且通過質(zhì)量檢驗后， 開始安放混凝土灌注導(dǎo)管。 安裝時，護筒頂口的導(dǎo)管限位卡板的中心應(yīng)與鉆孔中心對齊，下放底節(jié)導(dǎo)管，再依次布置剩余的各節(jié)導(dǎo)管，導(dǎo)管頂部用卡板卡住，接頭處裝密封圈，絲扣處涂抹黃油。

混凝土灌注導(dǎo)管下放到位后， 導(dǎo)管底口距孔底30~50 cm為宜，并根據(jù)平臺頂面標高和孔底標高計算導(dǎo)管長度，判斷是否滿足設(shè)計要求。 此外，在下放導(dǎo)管后需重新測量孔底沉渣厚度和孔深，若沉渣量超標，采用空壓機和風(fēng)管以氣舉反循環(huán)的方法進行清孔。 清孔效果滿足要求后，撤除清孔裝置，盡快灌注水下混凝土。

4.6 水下混凝土灌注

攪拌站根據(jù)鉆孔灌注樁的施工要求拌制C35 水下混凝土，通過性能檢驗后用運輸車輸送至指定樁基處， 用汽車泵泵送。鉆孔灌注樁的水下混凝土灌注采用砍球法， 應(yīng)準備足量的混凝土以滿足首批混凝土灌注的用料要求，再測量導(dǎo)管的埋深并進行控制， 應(yīng)保證埋深不少于1 m。 若順利完成首批混凝土灌注，則連續(xù)進行剩余部分的施工，直至完成整根樁的灌注為止。

灌注期間置換的泥漿經(jīng)由連通管到達其他待鉆鋼護筒，回收泥漿從而循環(huán)利用， 但樁頂以上含水泥漿的廢漿缺乏回收再利用的價值，視為廢料，用砂石泵抽至泥漿箱進行處理?；炷恋捻斆鏄烁哌_到設(shè)計要求后，結(jié)束灌注，拆除導(dǎo)管。 混凝土灌注頂面應(yīng)比設(shè)計標高高出0.5~1.0 m，保證樁頭的施工質(zhì)量。

樁基混凝土灌注采用輸送車和導(dǎo)管進行，連續(xù)灌注，期間密切觀察管孔內(nèi)水位升降和管內(nèi)混凝土下降情況，在合適的時機提升導(dǎo)管以及拆除導(dǎo)管；防止混凝土從料斗頂溢出；根據(jù)混凝土灌注進度靈活控制導(dǎo)管的埋深，灌注全過程中導(dǎo)管的埋深應(yīng)穩(wěn)定在2~6 m。 混凝土的埋管時間以2~2.5 h 為宜，提升導(dǎo)管時應(yīng)保證導(dǎo)管的軸線處于居中位置，不與周邊設(shè)施碰觸。 若提升過程中出現(xiàn)導(dǎo)管法蘭卡掛鋼筋骨架的情況，以轉(zhuǎn)動導(dǎo)管的方法脫困，再將導(dǎo)管調(diào)整至中心位置，繼續(xù)提升。拆除導(dǎo)管的時間最多為15 min，條件允許時盡可能在5 min 內(nèi)完成，否則因拆管時間過長而導(dǎo)致漿液固結(jié)，引起堵管問題。 拆除混凝土灌注導(dǎo)管后，及時清理殘留的漿液，以便重復(fù)使用導(dǎo)管。

若導(dǎo)管內(nèi)灌注的混凝土夾雜空氣而不夠飽滿時， 應(yīng)徐徐灌入混凝土進行補充，切不可快速地灌入混凝土，以免導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生高氣壓柱，反而引起堵管問題[4]。

5 鉆孔灌注樁施工范圍內(nèi)溶洞的處理方法

5.1 拋填法

鉆穿溶洞漏漿時，投入片石和黃土，用鉆頭沖擊從而將填充材料擠入溶洞和巖溶裂隙內(nèi)， 必要時可向黃土和片石中摻加適量水泥、燒堿等輔助材料，利用此類混合料提升孔壁的穩(wěn)定性。

拋填法處理溶洞的要點如下。

1）片石與黏土的比例為3∶7，若摻加鋸末，其用量取黏土用量的10%。

2）片石的粒徑為15~50 cm，強度＞30 MPa，以石灰?guī)r或花崗巖為宜。 黏土應(yīng)裝袋，根據(jù)溶洞處理時的黏土用量要求投放。 片石、黏土袋、水泥分層間隔摻加，也可在此基礎(chǔ)上增加鋸末，回填高度應(yīng)在溶洞頂板以上1 m 的位置。

3）若護筒內(nèi)水位或地表沉降量異常變化，表明鉆孔灌注樁有漏漿的情況，應(yīng)及時處理。 施工人員注重主動預(yù)防，如根據(jù)地質(zhì)柱狀圖判斷鉆孔灌注樁當(dāng)前的施工位置， 確定對應(yīng)的地質(zhì)條件，若接近溶洞，應(yīng)增加觀測頻率，主動防控異常情況。施工人員根據(jù)鉆頭撞擊巖層的響聲和手握撞擊主繩的感覺，綜合判斷當(dāng)前施工位置是否接近溶巖層，如果靠近，主繩會有1~2 cm 的松弛。在鉆穿巖溶地層上殼漏漿時，除及時采取填補處理方法外，為使洞內(nèi)水位保持穩(wěn)定，還需要補充水分。

5.2 灌注混凝土填充法

低標號混凝土填埋后，經(jīng)一段時間間歇性固結(jié)混凝土，再經(jīng)沖擊鉆孔，如遇傾斜巖面或鉆穿溶洞，發(fā)生漏漿現(xiàn)象，其要點如下。

1）填充混凝土的強度等級為C20，向混凝土中摻入早強劑，加快混凝土強度的提升速度，盡快提高混凝土的早期強度后，將縮短溶洞處理時間。

2）對于傾斜巖面，回填貧混凝土至與傾斜巖面頂面齊平的位置，從而更便捷地校正孔位；對于溶洞處，應(yīng)回填至比溶洞頂板高出50 cm 的位置。

3）回填混凝土后，等待48 h，使混凝土的強度達到設(shè)計強度的70%， 若由于環(huán)境因素或其他因素的影響而導(dǎo)致混凝土在48 h 未達到強度要求時，需延長時間，此后方可重新開鉆。

6 結(jié)語

深水橋墩是公路橋梁工程的重難點施工內(nèi)容， 需要應(yīng)對特殊的地質(zhì)條件和水文條件， 在安全的前提下建設(shè)高質(zhì)量的深水橋墩。 在本文中，結(jié)合橋梁工程實例，分析了深水區(qū)大直徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)， 確定主要的施工工序以及具體施工方法，同時提出深水鉆孔灌注樁施工場地內(nèi)溶洞的處理方法，有效減少干擾因素，建成的鉆孔灌注樁質(zhì)量可靠，能夠給橋梁工程的順利施工和竣工后的安全運營打好基礎(chǔ)。