雷杰 李慶輝 藍(lán)世鑫

摘要：文章對(duì)飛龍大橋2.8 m大直徑樁基施工成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察資料以及施工條件，從鉆孔平臺(tái)搭設(shè)、鉆孔機(jī)械選擇、鉆孔施工、清孔和檢查鉆孔、鋼筋籠制作與下放等方面，形成了有針對(duì)性的施工方案與關(guān)鍵技術(shù)。該工程所有樁基經(jīng)檢測(cè)為Ⅰ類樁，其成功經(jīng)驗(yàn)可為同類型大橋深水樁基施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：大直徑樁基；鉆孔灌注樁；鉆孔；施工工藝

中圖分類號(hào)：U445.55+1? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文意編號(hào)：1673-4874（2024）04-0122-02

0 引言

隨著橋梁跨徑的增大以及橋體體量的增加，大直徑樁基施工的要求也越來(lái)越高。而實(shí)際施工中樁基地質(zhì)情況復(fù)雜，如何把控好樁基質(zhì)量成為橋梁施工的重要控制點(diǎn)，它是橋梁整體穩(wěn)定性的基礎(chǔ)［1］。本文以平沙公路飛龍大橋項(xiàng)目為例，總結(jié)闡述在2.8 m大直徑樁基施工過(guò)程中如何優(yōu)化創(chuàng)新工藝，采用鉆孔施工微擴(kuò)孔、黑旋風(fēng)泥漿凈化裝置、鋼筋籠固定定位裝置與技術(shù)等確保了樁基施工質(zhì)量，為類似大直徑樁基施工提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

飛龍大橋位于廣西南寧市橫縣平馬鎮(zhèn)與新福鎮(zhèn)飛龍鄉(xiāng)交界處，大橋主跨6#～8#主墩位于郁江河道中，主墩處水深常年保持在8～11 m。主墩樁基設(shè)計(jì)采用6根直徑2.8 m的水下混凝土鉆孔灌注樁，其樁基施工的作業(yè)平臺(tái)為臨時(shí)鋼平臺(tái)，最深樁基為7#墩27.5 m，6#和8#樁基樁深都為23.5 m。

1.1 地質(zhì)情況

經(jīng)過(guò)深入的鉆探和工程地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)橋址區(qū)的地表分布有殘坡積層（Q4el+dl），河床和階地分布有沖洪層（Q4al+pl）。下方的基巖是白堊紀(jì)下部的大坡組的泥質(zhì)砂巖，它們覆蓋在砂巖之上。樁基樁體經(jīng)過(guò)淤泥、圓礫和強(qiáng)風(fēng)化砂巖層嵌入中風(fēng)化砂巖層，淤泥深5.2～6 m，以下為薄弱強(qiáng)風(fēng)化砂巖層和中風(fēng)化砂巖層。

1.2 水文條件

橋位區(qū)地表水主要為郁江，水深約8.00～11.00 m，水量大，地表水對(duì)橋梁建設(shè)影響大。由于橋梁區(qū)位于庫(kù)區(qū)，下游的攔河壩起到削峰蓄洪的作用，河水不會(huì)出現(xiàn)暴漲暴落現(xiàn)象，庫(kù)區(qū)水位的漲落對(duì)河岸穩(wěn)定性影響較小。橋位區(qū)的地下水主要為覆蓋層的孔隙水和基巖裂隙水，主要接受地表水側(cè)向補(bǔ)給和大氣降水補(bǔ)給。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料、地下水賦存及分布特征，地下水位年變幅在0.50～3.00 m之間，水量中等。

2 施工方案

2.1 鉆孔平臺(tái)搭設(shè)

大橋6#、7#、8#主墩擬利用搭設(shè)的鋼棧橋及樁基施工鋼平臺(tái)進(jìn)行樁基施工。其中，6#、7#主墩鋼平臺(tái)連接于平馬側(cè)1#鋼棧橋，8#主墩鋼平臺(tái)連接于沙坪側(cè)2#鋼棧橋。樁基作業(yè)鋼平臺(tái)的鋼管樁利用振動(dòng)錘進(jìn)行鋼管樁沉樁施工，以保證入土端的強(qiáng)度和插打質(zhì)量，將管樁打入至穩(wěn)定巖層，以保證其垂直度和抗傾覆性。鋼管樁之間通過(guò)C20a槽鋼焊接成整體，在鋼管樁頂部依次搭設(shè)雙拼工字鋼橫梁、貝雷梁、分配梁及波紋鋼板，使鋼棧橋形成一個(gè)穩(wěn)定的整體［2］。施工過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)保證鋼管樁的激振力滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)保障鋼管樁的垂直度與平面位置滿足規(guī)范技術(shù)指標(biāo)的要求。每個(gè)主墩包含6根樁基，搭設(shè)的施工作業(yè)平臺(tái)同時(shí)滿足2臺(tái)沖擊鉆的施工需要，平臺(tái)搭設(shè)后的示意圖如圖1所示。

2.2 鉆孔機(jī)械選擇

根據(jù)鉆機(jī)性能及地質(zhì)情況分析，由于土層厚、入巖深、巖石較堅(jiān)硬，考慮了旋挖鉆和沖擊鉆兩種。通過(guò)對(duì)比這兩種鉆機(jī)，由于回旋鉆的軌道和鉆桿空壓機(jī)等設(shè)備占用的空間較大，并且這種方法需要使用的設(shè)備也比較多，因此故障頻率也相對(duì)較高，這會(huì)影響機(jī)械效率的充分發(fā)揮。直接采用沖擊鉆的工藝更成熟，一個(gè)平臺(tái)上能安排兩根樁同時(shí)施工，設(shè)備維修簡(jiǎn)單［3］。

采用實(shí)心錐沖擊鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，沖錘直徑達(dá)到2.8 m，重量達(dá)到5 t，并且在主墩平臺(tái)上安排了2臺(tái)鉆機(jī)進(jìn)行同時(shí)作業(yè)。由于樁基大部分經(jīng)過(guò)中風(fēng)化巖層，對(duì)鉆錘具有高磨耗作用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間沖孔后將沖錘提起至平臺(tái)上加焊沖錘刃角，根據(jù)樁徑尺寸選擇加焊5 cm刃角，擴(kuò)大沖錘直徑，鉆孔過(guò)程中盡量達(dá)到全斷面覆蓋鉆孔。

2.3 鉆孔施工

施工平臺(tái)建立后，通過(guò)全站儀在施工平臺(tái)對(duì)鋼護(hù)筒的縱、橫軸線進(jìn)行測(cè)量設(shè)計(jì)，并在平臺(tái)上做出油漆標(biāo)記，以此進(jìn)行井字形導(dǎo)向架定位，通過(guò)采用該定位方法保證導(dǎo)向架縱、橫軸線與護(hù)筒設(shè)計(jì)軸線重合，再進(jìn)行鋼護(hù)筒下沉操作。在鋼護(hù)筒下沉過(guò)程中通過(guò)全站儀十字絲控制其傾斜度，同時(shí)校核鋼護(hù)筒平面位置。水下主墩2.8 m的樁基施工，鋼護(hù)筒由鋼板卷制而成，該鋼護(hù)筒成型后直徑為3.0 m，壁厚為16 mm。依據(jù)設(shè)計(jì)文件、鋼平臺(tái)頂面設(shè)計(jì)高程以及工程地質(zhì)剖面圖，對(duì)應(yīng)三個(gè)水下主墩，首節(jié)鋼護(hù)筒的最大長(zhǎng)度為19 m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的長(zhǎng)度為1.5 m，可計(jì)算的首節(jié)鋼護(hù)筒的最大重量為22.23 t，利用一臺(tái)50 t汽車吊吊裝。為了防止插打過(guò)程鋼護(hù)筒底部卷曲變形，需進(jìn)行如下處理：將護(hù)筒頂節(jié)的筒節(jié)外壁與環(huán)形襟帶相接，以此加強(qiáng)其抗變形能力，該環(huán)形襟帶與母筒節(jié)鋼材等厚長(zhǎng)度30 cm。鋼護(hù)筒沉放過(guò)程中，采用汽車吊配合振動(dòng)錘的施工方法。在鋼護(hù)筒振入過(guò)程中，不可直接采用振動(dòng)下沉，而應(yīng)先采用自重下沉，在確保鋼護(hù)筒的位置準(zhǔn)確、鋼護(hù)筒穩(wěn)定性滿足要求后，方可使用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉。

2.4 清孔和檢查鉆孔

該橋主墩樁基處軟弱土層淤泥、圓礫覆蓋層較厚，因此采用泥漿攪拌機(jī)進(jìn)行泥漿制備。在施工過(guò)程中，首先把黏土與水混在一起，然后放進(jìn)攪拌器里。再慢慢添加其他組分，直至混合物的相對(duì)密度在1.20～1.40，黏度在22～30 Pa·s，并且含沙率＜4%。把混合物倒進(jìn)鋼護(hù)筒，并確保泥漿的數(shù)量充足。

主墩樁基施工過(guò)程中，利用正在施工的樁基附近的其余鋼護(hù)筒作為泥漿池。在主墩樁基施工前，先將每個(gè)主墩的所有鋼護(hù)筒振打至指定高程，而后利用其附近的鋼護(hù)筒作為泥漿池。在完成主墩的一部分樁基施工之后，可利用已施工樁基的護(hù)筒繼續(xù)作為泥漿池。在沖孔、泥漿循環(huán)的過(guò)程中，定時(shí)監(jiān)測(cè)鋼護(hù)筒內(nèi)泥漿深度，當(dāng)護(hù)筒內(nèi)泥漿池頂面距離護(hù)筒頂面＜2 m，利用長(zhǎng)臂鉤機(jī)將多余的泥漿打撈至裝有泥漿罐的平板車，將多余泥漿運(yùn)輸至岸邊的泥漿、污水處理場(chǎng)地。

為保證鉆進(jìn)施工的效率，利用泥漿空壓機(jī)反循環(huán)法清渣，配合“黑旋風(fēng)”泥漿凈化裝置過(guò)濾泥漿渣。將抽渣管接長(zhǎng)送至距離孔底約1 m，接通空壓機(jī)，利用抽渣管將孔底鉆渣、高濃度泥漿抽出，經(jīng)“黑旋風(fēng)”空壓機(jī)過(guò)濾，過(guò)濾后泥漿集中至泥漿池備用，后泵送至樁基鉆孔中形成循環(huán)［4］。

終孔檢驗(yàn)，考慮鋼筋籠不同節(jié)段之間的接高，在樁基鋼筋拼接安裝施工完成后的2 h內(nèi)，必須檢查孔底的沉淀物厚度以及泥漿的參數(shù)，若超出技術(shù)規(guī)范要求，則需要在混凝土施工之前，使用導(dǎo)管對(duì)孔洞實(shí)施第二次清洗。清孔后的泥漿指標(biāo)應(yīng)滿足以下指標(biāo)：相對(duì)密度為1.03～1.10；沉渣厚度＜50 cm；黏度為17～20 Pa·s；含砂率<2%;膠體率>98%；。

為保證樁基鋼筋籠的順利下放，制作了簡(jiǎn)易探籠用于試下放，探籠由14根6 m長(zhǎng)16 mm的鋼筋分別在兩端頭和中間分三圈箍筋焊接起來(lái)而成，箍筋中間用鋼筋焊接成三角形支撐，以防變形。

2.5 鋼筋籠制作與下放

鋼筋籠應(yīng)在專門的鋼筋加工場(chǎng)制作，鋼筋籠應(yīng)每隔2 m設(shè)置臨時(shí)三角形加勁撐，以防在施工過(guò)程中發(fā)生變形；加強(qiáng)箍肋必須設(shè)在主筋的內(nèi)側(cè)，環(huán)形筋在主筋的外側(cè)。鋼筋骨架在起吊施工過(guò)程中，宜采用扁擔(dān)梁輔助起吊，如需多節(jié)鋼筋籠焊接加長(zhǎng)時(shí)，第一節(jié)鋼筋籠放入孔內(nèi)，取出臨時(shí)十字加勁撐，在護(hù)筒頂用工字鋼穿過(guò)加勁箍下掛住鋼筋籠，并保證工字鋼水平和鋼筋籠垂直；吊放第二節(jié)與第一節(jié)鋼筋骨架進(jìn)行豎向機(jī)械連接，接頭進(jìn)行墩粗后開(kāi)絲，開(kāi)絲后應(yīng)用塑料保護(hù)。

鋼筋籠安裝精準(zhǔn)度是樁基施工質(zhì)量的關(guān)鍵，而在深水大直徑樁基鋼筋籠的安裝施工中，傳統(tǒng)的鋼筋籠定位裝置及方法精度差，施工效率低、定位效果差。為解決以上問(wèn)題，項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)人員提出了一種新型鋼筋籠定位與調(diào)節(jié)技術(shù)方案，研發(fā)的調(diào)節(jié)限位構(gòu)件（見(jiàn)圖2）抵壓在鋼筋籠內(nèi)外兩側(cè)，可限制并調(diào)節(jié)鋼筋籠下放過(guò)程中可能出現(xiàn)的偏位，即對(duì)鋼筋籠進(jìn)行垂直向及平面向的調(diào)節(jié)，操作方便、快捷，實(shí)現(xiàn)鋼筋籠高精度定位，保證樁基施工質(zhì)量，下放過(guò)程也能減少人力調(diào)整，提高下放效率。

該創(chuàng)新裝置含有兩根承重梁、兩根懸掛梁，兩根懸掛梁平行搭設(shè)在兩根承重梁之間形成井字形承重結(jié)構(gòu)，兩根承重梁平行安裝在鋼平臺(tái)上并位于鋼護(hù)筒的兩側(cè)。通過(guò)連接及加固件與鋼平臺(tái)建立可靠調(diào)節(jié)聯(lián)系，使在鋼筋籠下放及樁基混凝土灌注過(guò)程中將整套鋼筋籠懸掛裝置固定在鋼平臺(tái)上，使得裝置牢固穩(wěn)定，有效保證施工過(guò)程的安全性。在完成鋼筋籠定位固定澆筑工作后，其組成的各個(gè)構(gòu)件可拆卸周轉(zhuǎn)，重復(fù)使用，可節(jié)約大量成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益。如圖3所示。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

（1）樁基鋼筋籠采用自動(dòng)滾焊機(jī)加工制作，鋼筋籠主筋放置于滾焊機(jī)上旋轉(zhuǎn)綁扎環(huán)繞箍筋，在內(nèi)圈加強(qiáng)筋上支撐三角鋼筋，在鋼筋籠下放過(guò)程中可通過(guò)采用扁擔(dān)梁起吊的方法，目的是防止鋼筋籠在施工過(guò)程中由于受到擠壓而發(fā)生變形。

（2）分級(jí)擴(kuò)孔，在沖擊鉆沖錘上補(bǔ)焊5 cm焊齒進(jìn)行微擴(kuò)孔，使開(kāi)孔直徑滿足要求，還可以有效控制鉆孔的垂直度。

（3）在大部分樁身位于深水中風(fēng)化砂巖地質(zhì)條件下，樁基施工泥漿反循環(huán)過(guò)濾清渣，利用空壓機(jī)和抽渣管將泥漿抽出，采用“黑旋風(fēng)”泥漿凈化裝置過(guò)濾出泥渣，過(guò)濾完的泥漿重新收集到泥漿池調(diào)配再抽至鉆孔中循環(huán)利用。

（4）樁基鋼筋籠定位固定技術(shù)的利用保證了鋼筋籠的高精度定位與下放，也提升了樁基的質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

飛龍大橋?yàn)镾210橫縣平馬至靈山沙坪公路關(guān)鍵性控制工程，根據(jù)大橋所處的地質(zhì)情況，優(yōu)化樁基施工工藝，對(duì)每一根樁基進(jìn)行超聲波探測(cè)，最后檢測(cè)均為Ⅰ類樁。事實(shí)證明，飛龍大橋樁基的一系列施工工藝是成功的，可以為同類樁基施工提供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

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［2］彭 寅.復(fù)雜地質(zhì)深水大直徑樁基施工技術(shù)［J］.黑龍江交通科技，2019，42（8）：124-125，127.

［3］趙定發(fā).深水裸巖3.6 m大直徑樁基施工技術(shù)［J］.中外建筑，2020（4）：192-193.

［4］王玉蓮.深水區(qū)大直徑砂層鉆孔樁施工技術(shù)［J］.建筑機(jī)械，2019（7）：129-131.

作者簡(jiǎn)介：雷 杰（1992—），工程師，主要從事橋梁施工管理工作。