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(jìn)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(jìn)行具體闡述[1-2]。

2 工程概況

普爾隆瀾滄江大橋橋梁， 橋長(zhǎng)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(tái)，1 號(hào)、6 號(hào)橋墩為柱式墩，2 號(hào)、5 號(hào)橋墩為實(shí)體墩，3 號(hào)、4 號(hào)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(jiǎn)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(diǎn)及處理措施

本項(xiàng)目樁基直徑大，長(zhǎng)度長(zhǎng)，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(duì)鉆孔灌注樁施工難點(diǎn)，提出如下處理措施：（1）配套專門的導(dǎo)向架，作為下放鋼護(hù)筒時(shí)的輔助裝置，以便準(zhǔn)確控制鋼護(hù)筒的垂直度；（2） 鋼護(hù)筒底口和頂口均設(shè)置加強(qiáng)抱箍，自然下放鋼護(hù)筒后用振動(dòng)錘施加外力， 在不引起鋼護(hù)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(jī)，原因在于此設(shè)備對(duì)特殊施工條件的適應(yīng)性強(qiáng)，即使地層的強(qiáng)度較高，也依然能夠正常成孔；（4）鉆孔過程中及時(shí)監(jiān)測(cè)孔深，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果采取管控措施。 提前準(zhǔn)備溶洞填充材料，鉆孔期間遇到溶洞時(shí)進(jìn)行填充；（5）嚴(yán)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(tái)的搭建

1#、2#主墩鉆孔樁平臺(tái)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(tái)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(tái)搭建成型后，安放護(hù)筒沉放導(dǎo)向架[3]。

4.2 護(hù)筒沉放

采用后場(chǎng)卷塑的方式， 將直徑3.0 m 的護(hù)筒現(xiàn)場(chǎng)沉放到位。 護(hù)筒沉放設(shè)備采用履帶吊和千斤頂，由專員在現(xiàn)場(chǎng)指揮，分節(jié)接高，平穩(wěn)下放。 在鉆孔平臺(tái)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(hù)筒， 再通過千斤頂緩慢下放至泥面，無法繼續(xù)下放時(shí)，用振動(dòng)錘振激護(hù)筒，通過外力作用使鋼護(hù)筒嵌入覆蓋層。

4.3 鉆進(jìn)成孔

1）泥漿制備及使用：泥漿護(hù)壁鉆孔，根據(jù)泥漿制備、鉆孔護(hù)壁、泥漿回收再利用多項(xiàng)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(jià)值。 對(duì)于無利用價(jià)值的廢棄泥漿，排放至沉淀池進(jìn)行沉淀，用儲(chǔ)渣箱收集，通過運(yùn)渣車將無用泥漿運(yùn)輸至指定場(chǎng)所進(jìn)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(hù)壁鉆孔的施工方法。

2）鉆進(jìn)：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(shí)檢查孔位、孔徑、孔壁及孔深，若與設(shè)計(jì)要求存在偏差，需要及時(shí)糾偏。 間隔跳樁鉆進(jìn)，減弱對(duì)相鄰已成孔樁基的破壞。

3）終孔：鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高以下約5 cm 時(shí)，結(jié)束鉆孔，撈取渣樣， 進(jìn)行檢驗(yàn)以保證鉆孔的各項(xiàng)尺寸均達(dá)標(biāo)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(jìn)行第一次清孔，主要是將孔內(nèi)的大泥團(tuán)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(jìn)行二次清孔， 要求渣土厚度≤50 mm， 同時(shí)孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)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(shí)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(yùn)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(qiáng)箍筋全部焊接。 超聲波檢測(cè)管布置在鋼絲籠的內(nèi)側(cè)四周，并與主筋進(jìn)行焊接，使成樁的質(zhì)量更容易被檢測(cè)出來。 檢測(cè)管材安裝到位后，將水注入其中，并用鋼板將檢測(cè)管材的上下兩口分別封死，這樣就可以杜絕水泥漿料的進(jìn)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(yùn)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(zhǔn)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(hù)鋼筋籠，在其外側(cè)對(duì)稱布置與保護(hù)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(zhǎng)度為2.5 m，底節(jié)長(zhǎng)度為4 m，調(diào)整節(jié)長(zhǎng)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(yán)密性。

4.5.2 導(dǎo)管質(zhì)量檢驗(yàn)

通過水密性試驗(yàn)和抗拉拔試驗(yàn)檢驗(yàn)導(dǎo)管， 評(píng)價(jià)接頭密封性能和抗拉強(qiáng)度。

水密試驗(yàn)前，按式（1）計(jì)算導(dǎo)管壁可承受的最大內(nèi)壓力Pmax（kPa），要求試驗(yàn)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(yàn)時(shí)，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(yàn)導(dǎo)管是否存在泄漏。 導(dǎo)管水密性試驗(yàn)原理如圖1 所示。

圖1 導(dǎo)管水密性試驗(yàn)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(yàn)后， 開始安放混凝土灌注導(dǎo)管。 安裝時(shí)，護(hù)筒頂口的導(dǎo)管限位卡板的中心應(yīng)與鉆孔中心對(duì)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(tái)頂面標(biāo)高和孔底標(biāo)高計(jì)算導(dǎo)管長(zhǎng)度，判斷是否滿足設(shè)計(jì)要求。 此外，在下放導(dǎo)管后需重新測(cè)量孔底沉渣厚度和孔深，若沉渣量超標(biāo)，采用空壓機(jī)和風(fēng)管以氣舉反循環(huán)的方法進(jìn)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(yàn)后用運(yùn)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(zhǔn)備足量的混凝土以滿足首批混凝土灌注的用料要求，再測(cè)量導(dǎo)管的埋深并進(jìn)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(jìn)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(dá)其他待鉆鋼護(hù)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(jià)值，視為廢料，用砂石泵抽至泥漿箱進(jìn)行處理。混凝土的頂面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)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(jì)標(biāo)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(jìn)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(shí)機(jī)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(jìn)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(shí)間以2~2.5 h 為宜，提升導(dǎo)管時(shí)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(dòng)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(shí)間最多為15 min，條件允許時(shí)盡可能在5 min 內(nèi)完成，否則因拆管時(shí)間過長(zhǎng)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(shí)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(shí)， 應(yīng)徐徐灌入混凝土進(jìn)行補(bǔ)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(shí)，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(shí)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(diǎn)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(qiáng)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(shí)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(hù)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(shí)處理。 施工人員注重主動(dòng)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(duì)應(yīng)的地質(zhì)條件，若接近溶洞，應(yīng)增加觀測(cè)頻率，主動(dòng)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(huì)有1~2 cm 的松弛。在鉆穿巖溶地層上殼漏漿時(shí)，除及時(shí)采取填補(bǔ)處理方法外，為使洞內(nèi)水位保持穩(wěn)定，還需要補(bǔ)充水分。

5.2 灌注混凝土填充法

低標(biāo)號(hào)混凝土填埋后，經(jīng)一段時(shí)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(diǎn)如下。

1）填充混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C20，向混凝土中摻入早強(qiáng)劑，加快混凝土強(qiáng)度的提升速度，盡快提高混凝土的早期強(qiáng)度后，將縮短溶洞處理時(shí)間。

2）對(duì)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(duì)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(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)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(dá)到強(qiáng)度要求時(shí)，需延長(zhǎng)時(shí)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(diǎn)施工內(nèi)容， 需要應(yīng)對(duì)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(shí)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(shí)提出深水鉆孔灌注樁施工場(chǎng)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(yùn)營打好基礎(chǔ)。