淺談鹽通高速公路九圩港特大橋主墩深水基礎(chǔ)的施工

1、淺談九圩港特大橋主墩深水基礎(chǔ)的施工朱林偉（江蘇恒基路橋總公司）摘 要：介紹水位較深、樁身較長(zhǎng)且為砂性土層地質(zhì)情況下鉆孔灌注樁的施工特點(diǎn)，主要是鋼護(hù)筒埋設(shè)、泥漿制備等問(wèn)題；介紹深水位且埋深較大承臺(tái)的鋼圍堰施工情況等。關(guān)鍵詞：橋梁基礎(chǔ)；深水位；砂性土；鉆孔灌注樁；鋼圍堰；施工方法一、工程概況 鹽通高速公路九圩港特大橋跨越九圩港級(jí)航道，橋梁總長(zhǎng)為521.1米，單幅橋?qū)?7米。主橋上部結(jié)構(gòu)采用變截面單箱單室三向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁；主橋下部結(jié)構(gòu)為矩形實(shí)體墩，深水位承臺(tái)、群樁基礎(chǔ)。每墩共9根樁長(zhǎng)65m，直徑為1.5m鉆孔灌注樁，承臺(tái)平面尺寸為10.3m×10.3m，高為3.0m。二、水文、

2、工程地質(zhì)條件l 水文地質(zhì)條件 橋位處常水位+2.3m左右，有潮水，年最大潮水發(fā)生在58月的梅汛期，最大施工設(shè)計(jì)水位+3.17m，墩身處水深在3.5m4.0m間。l 工程地質(zhì)條件 主墩處河床地質(zhì)條件在灌注樁深度范圍內(nèi)自上而下依次為淤泥質(zhì)亞泥土，粉砂、亞粘土、亞砂土、粉砂及中粗砂層。三、深水位鉆孔灌注樁的施工、設(shè)計(jì)及技術(shù)難點(diǎn) 本橋主墩基礎(chǔ)采用9根1.5m鉆孔灌注樁，樁頂標(biāo)高5.0m，樁底標(biāo)高70.0m，樁長(zhǎng)65m。設(shè)計(jì)樁頂位于河床面以下45m粉砂土層位置，樁較長(zhǎng)，下部為中粗砂層。這些情況給施工帶來(lái)難度和要求，護(hù)筒的埋設(shè)，泥漿的質(zhì)量，鉆孔清孔的速度，任何一方面的不足均可能造成塌孔。、施工方案（）護(hù)筒

3、埋設(shè) 根據(jù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)要求，確定采用20型正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，采用6m8m長(zhǎng)樁木打入河床，上架貝雷片組成工作平臺(tái)。對(duì)于護(hù)筒的埋設(shè)，由于九圩港河有潮水影響，確定護(hù)筒應(yīng)高出施工期間最高水位1.52.0m，以保證護(hù)筒內(nèi)的靜水壓力。護(hù)筒的埋設(shè)深度不夠很容易造成內(nèi)外貫穿、漏漿，甚至還造成塌孔，影響正常施工。根據(jù)地質(zhì)條件，可用公式L=(（h+H）*w-H*o)/(d-w)進(jìn)行計(jì)算。式中L：護(hù)筒埋設(shè)深度；H：施工水位至河床面深度；h：護(hù)筒內(nèi)水頭；w：護(hù)筒內(nèi)泥漿容重；o：水的容重；d：護(hù)筒外河床土的飽和容重。同時(shí)按公式計(jì)算的L值應(yīng)乘以安全系數(shù)1.21.5作為實(shí)際埋設(shè)深度。這里確定護(hù)筒入土應(yīng)該8m以上，穿過(guò)淤泥及粉砂

4、層，進(jìn)入粘土層。護(hù)筒采用直徑1.82.0m鋼護(hù)筒，接頭采用電焊滿焊，使用50T船吊配合90型振動(dòng)錘將護(hù)筒震入河床土中。由于護(hù)筒入土8m，加水中及水上部分，護(hù)筒總長(zhǎng)為13m左右。在下沉的過(guò)程中偏斜必須控制在1%以內(nèi)，同時(shí)護(hù)筒四周偏離樁中心不得超過(guò)15cm。這給施工帶來(lái)了較大的難度，在下沉過(guò)程中必須隨時(shí)注意校正。偏離超出要求必須拔出重新下沉，否則會(huì)影響鉆機(jī)對(duì)中及鉆孔。（）、泥漿要求 在這種水位情況下的砂性土鉆孔施工，泥漿的調(diào)制極其重要，泥漿以黃土用造漿機(jī)調(diào)制而成，同時(shí)在開(kāi)鉆前向護(hù)筒內(nèi)投放黃土3m左右，使鉆機(jī)在鉆孔前造出一定的泥漿在孔口起到較好的護(hù)壁作用。泥漿的粘度必須控制好，粘度如偏小則不具備較好

5、的固壁性和良好的懸浮能力；但過(guò)稠了又不易使砂粒在沉淀池中沉淀，還易造成“糊鉆”，影響鉆進(jìn)速度?？紤]種種因素，必須對(duì)泥漿的粘度確定合適的范圍。通過(guò)查閱資料及考慮規(guī)范要求，粘度范圍20s25s。泥漿的密度也應(yīng)控制在合適的范圍內(nèi)，密度大對(duì)孔壁的側(cè)壓力也相應(yīng)增大，護(hù)壁效果更好。但過(guò)大會(huì)影響清孔和灌注混凝土，降低鉆進(jìn)速度，通過(guò)查閱各種資料及實(shí)際幾根樁的施工比較，最后確定泥漿密度范圍1.251.35比較理想。泥漿的含砂率也是比較重要的指標(biāo)，含砂率大必然影響泥漿的質(zhì)量，影響護(hù)壁的效果，當(dāng)含砂率大時(shí)應(yīng)該注意及時(shí)排漿，換入較好的泥漿。(3)、鉆孔、清孔的控制 鉆孔過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)控制進(jìn)度，特別在護(hù)筒刃腳處應(yīng)低檔慢速

6、鉆進(jìn)，使刃腳處有堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁。這類砂類土中應(yīng)選用平底鉆錐，并且選用功率較大的4PN泥漿泵大泵量循環(huán)，輕壓低檔慢速進(jìn)尺，否則易引起塌孔，還易引起鉆頭損壞甚至脫落。 清孔，砂性土質(zhì)且孔較深的情況下清孔難度較大。為達(dá)到清孔的目的：降低泥漿的相對(duì)密度、粘度、含砂率等指標(biāo)，清除鉆渣，為灌注水下混凝土創(chuàng)造良好條件，使測(cè)深正確，灌注順利，確保樁的質(zhì)量。需采用換漿法進(jìn)行，用密度較大較純的泥漿壓入孔內(nèi)進(jìn)行置換，換出孔內(nèi)浮渣較多的泥漿，此清孔方法能保持泥漿護(hù)壁，不易塌孔，但清孔時(shí)間較長(zhǎng)。如孔內(nèi)泥漿質(zhì)量差，會(huì)引起下完鋼筋籠后孔底沉渣很多，使二次清孔花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到要求，甚至清不到要求而使孔及鋼筋籠報(bào)廢的教訓(xùn)也

7、不少。（4）、樁身的灌注 灌注水下混凝土前應(yīng)對(duì)孔底沉淀層厚度再進(jìn)行一次測(cè)定，確保滿足各項(xiàng)要求及導(dǎo)管的長(zhǎng)度控制正確。灌注必須緊湊、連續(xù)進(jìn)行，灌注結(jié)束時(shí)必須精確控制樁頂高程，這類65m的水下長(zhǎng)樁應(yīng)控制增加的樁頂高度在1.5m以上，杜絕樁頂澆筑高度不夠的發(fā)生。四、雙壁鋼圍堰施工 鑒于現(xiàn)場(chǎng)的水文及地質(zhì)情況，綜合設(shè)計(jì)的承臺(tái)尺寸及頂、底高程要求以及施工設(shè)備、安全、經(jīng)濟(jì)等方面因素，九圩港特大橋主墩承臺(tái)采用下層雙壁、上層單壁鋼圍堰施工。鋼圍堰的設(shè)計(jì)及受力計(jì)算需考慮多方面因素，通過(guò)對(duì)鋼圍堰在全部施工工況下的受力計(jì)算確定鋼圍堰制作材料的規(guī)格。鋼圍堰的受力計(jì)算包括：圍堰自身的結(jié)構(gòu)鋼度，圍堰在下沉過(guò)程中如何克服土的磨

8、阻力，圍堰在抽水過(guò)程及抽水后的各種受力，圍堰內(nèi)布置的內(nèi)支撐的受力，在抽水后水的浮力及圍堰的抗浮能力。 承臺(tái)設(shè)計(jì)平面尺寸為10.3m×10.3m，考慮直接以圍堰作為承臺(tái)模板，施工時(shí)就位有一定的誤差，鋼圍堰的內(nèi)壁尺寸為10.5m×10.5m，內(nèi)外壁壁厚0.8m，上下節(jié)高度均采用5m，總高度為10m。壁板采用=8mm，橫豎向加勁肋均采用75×8×75。1、鋼圍堰的加工 鋼圍堰的加工采用流水作業(yè)分塊段進(jìn)行，每塊在河邊平整的場(chǎng)地及加工平臺(tái)上焊接組拼而成，加工過(guò)程嚴(yán)格控制尺寸及焊接質(zhì)量，加工完底節(jié)的四塊后即利用25T汽吊及50T船吊進(jìn)行拼裝，直接拼裝在河邊的平整場(chǎng)地

9、上，便于船吊直接整節(jié)吊運(yùn)就位。2、設(shè)置導(dǎo)向鋼架 樁基礎(chǔ)施工完畢，放出承臺(tái)的詳細(xì)位置，在承臺(tái)的四角設(shè)置定位鋼管樁的導(dǎo)向架，然后以90型振動(dòng)錘插打12m長(zhǎng)的定位鋼管樁，定位鋼管樁的位置必須準(zhǔn)確，四根樁的平面尺寸介于承臺(tái)尺寸和圍堰內(nèi)壁尺寸之間。在鋼管樁打完后樁頂切割成統(tǒng)一標(biāo)高，焊上蓋板，然后在蓋板上縱橫向及交叉向焊上20號(hào)工字鋼，使四根定位樁均兩兩互相連接，形成整體穩(wěn)定的導(dǎo)向鋼架，控制圍堰的定位。3、圍堰就位、下沉 底節(jié)鋼圍堰拼裝好以后，應(yīng)認(rèn)真檢查圍堰結(jié)構(gòu)的焊縫質(zhì)量，以確保受力及防水要求。滿足要求后以50T船吊吊運(yùn)就位（底節(jié)圍堰為40T），使鋼圍堰套在導(dǎo)向鋼架的四周，井箱內(nèi)灌水使鋼圍堰著床，此時(shí)潛水

10、工將承臺(tái)部位河床清理整平。鋼圍堰著床后安裝吸泥機(jī)吸泥，吸除圍堰內(nèi)、刃腳下土體，減少圍堰下沉阻力，使圍堰繼續(xù)下沉。當(dāng)?shù)坠?jié)圍堰頂面距水面1m左右時(shí)停止圍堰下沉，開(kāi)始拼裝頂節(jié)圍堰。頂節(jié)圍堰分四塊分別吊于底節(jié)圍堰上，以斜撐焊接固定，然后四角及與底節(jié)的接縫均滿焊，構(gòu)成整體。確定焊縫滿足強(qiáng)度及防水要求后，然后吸泥使圍堰繼續(xù)下沉，吸泥時(shí)應(yīng)對(duì)稱、均勻地進(jìn)行，同時(shí)跟蹤測(cè)量圍堰的水平位置及傾斜，及時(shí)測(cè)量圍堰內(nèi)外的河床面標(biāo)高，以指導(dǎo)吸泥施工。 進(jìn)入粉砂層吸泥時(shí)，不可將刃腳下過(guò)吸，以防翻砂。若吸泥難以使圍堰繼續(xù)下沉，則進(jìn)行井箱內(nèi)填充吸出的河砂，并且在圍堰上壓重，鋼圍堰在下沉過(guò)程中發(fā)現(xiàn)傾斜時(shí)，可采用偏吸泥、偏壓重偏射水

11、等方法將圍堰調(diào)平。鋼圍堰下沉到位后，潛水員用彎管射水，吸泥整平堰內(nèi)河床，最好能控制河床面比設(shè)計(jì)封底砼底面低30cm左右，然后拋以片石填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，這可以防止封底砼出現(xiàn)夾泥而影響封底效果。另外也應(yīng)注意對(duì)圍堰內(nèi)的灌注樁樁身進(jìn)行清理，保證封底砼與樁身砼有良好的粘結(jié)。4、圍堰封底 在鋼圍堰的基底處理好以后，即可進(jìn)行圍堰的封底。封底采用鋼性導(dǎo)管灌注水下混凝土，封底凈面積為95m2，厚度為1.5m，總方量142.5m3。根據(jù)導(dǎo)管的作用半徑及20cm塌落度的C20砼的流動(dòng)性計(jì)算得出需布設(shè)6根25mm導(dǎo)管?；炷恋呐浜媳戎袚郊泳從齽獾谆炷恋臐沧㈨樞?yàn)橄戎苓吽慕菍?duì)稱向中間進(jìn)行，澆注過(guò)程中應(yīng)跟蹤測(cè)量封底砼面的標(biāo)高，嚴(yán)格控制好封底砼的厚度及頂面高程。5、抽水、安設(shè)內(nèi)支撐 圍堰內(nèi)抽水須在封底砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行，可以同條件養(yǎng)護(hù)的試壓塊驗(yàn)準(zhǔn)。抽水時(shí)應(yīng)隨抽水深度安設(shè)內(nèi)支撐，即當(dāng)抽水到設(shè)計(jì)支撐位置即停止抽水，安設(shè)完此層全部支撐后再繼