北汊橋大直徑深水鉆孔樁樁基施工

北汊橋大直徑深水鉆孔樁樁基施工

【摘要】本文簡(jiǎn)要地介紹了南京長(zhǎng)江第二大橋北汊橋大直徑深水鉆孔樁的施工工藝、穿孔等事故的原因分析及處理。

【關(guān)鍵詞】大直徑鉆孔樁事故處理

一、工程概況

南京長(zhǎng)江第二大橋橋位處的長(zhǎng)江被八卦洲分為南、北兩汊，北汊地形總體上傾向于長(zhǎng)江，地面高程2.59～7.29m，橋位處水面寬955m，河床地形微向南傾，平均坡度＜l°，深泓靠近南側(cè)，最大水深13.15m。

北汊大橋全長(zhǎng)為2172m，橋面寬32m，中央分隔帶為15m，主橋?yàn)?0+3*165＋90m五跨變截面P.C連續(xù)箱梁，主墩基礎(chǔ)采用18根φ2.5m的鉆孔灌注樁。

二、水文、地質(zhì)概況

水文：該河段位于下游感潮區(qū)，以雨洪徑流為主，同時(shí)受潮汐影響，每年5～10月為汛期，洪峰出現(xiàn)在6～8月。一般沖刷4.36m，主墩局部沖刷13.70m，最大沖刷深度18.06m。

工程地質(zhì)：覆蓋層為沖積層，主要為粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)亞粘土和亞粘土，巖層為沉積巖，主要為泥巖、粉砂鈣質(zhì)巖及砂巖，巖層中有少量裂隙水存在。橋位不良地質(zhì)為軟土和可液化砂土，樁進(jìn)入覆蓋層深度約33m，進(jìn)入全風(fēng)化巖深度為35m，嵌入微風(fēng)化層9.65m。

三、鉆機(jī)與泥漿

由于覆蓋層較厚，嵌巖較深，經(jīng)比較分析，選用了KP3500型全液壓轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

此鉆機(jī)性能優(yōu)良，在鉆孔施工中較好地完成了施工任務(wù)。

泥漿在鉆孔中起著懸浮和攜帶鉆渣、清洗孔底、維持孔內(nèi)外壓力平衡、增加孔壁穩(wěn)定性、防止塌孔、潤(rùn)滑和冷卻鉆頭等作用。由于覆蓋層以易塌孔的粉細(xì)砂為主，因此泥漿質(zhì)量要求較高，其各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合表2范圍。

泥漿用水、粘土、膨潤(rùn)土和碳酸鈉按1000：200：50：3.75（kg）配制，泥漿的循環(huán)充分利用了相鄰的三個(gè)護(hù)筒，用φ30聯(lián)通管串聯(lián)起來，使泥漿循環(huán)路線增長(zhǎng)，容納泥漿量增大，也使鋼護(hù)筒形成整體，增強(qiáng)抗潮涌能力，同時(shí)每臺(tái)鉆機(jī)配一個(gè)大沉渣筒，便于及時(shí)清渣，以保證泥漿質(zhì)量及正常施工。

四、鉆孔與沖孔

鉆孔時(shí)應(yīng)避免兩部鉆機(jī)在相鄰孔位同時(shí)操作，每部鉆機(jī)完成鉆孔后要隔一個(gè)孔就位，鉆孔順序如圖1所示。

由于正循環(huán)對(duì)泥漿護(hù)壁較為有利，因而覆蓋層采用正循環(huán)，用梳齒鉆頭，保持孔底承壓不超過5t，低壓慢速鉆進(jìn)；當(dāng)進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層后換用滾齒鉆頭，采用氣舉反循環(huán)，鉆壓可加至20～30t功壓鉆進(jìn)。由于長(zhǎng)江水位變化較大，因而在鉆進(jìn)過程中要經(jīng)常檢查水頭高度，隨江水位調(diào)整。覆蓋層進(jìn)尺約10m／d，風(fēng)化巖進(jìn)尺約s5m／d，微風(fēng)化巖層進(jìn)尺約2m／d，一般成孔用10～15do

在鋼筋籠和導(dǎo)管吊裝完畢后進(jìn)行沖孔，其目的是將孔底沉渣沖起，使沉淀厚度滿足《施工規(guī)范》要求。但《施工規(guī)范》中規(guī)定的沖孔泥漿比重小于1.05t／m3（接近于長(zhǎng)江天然水的比重），這樣勢(shì)必造成泥漿稠度降低，排渣能力下降，沉渣速度加快，沖孔時(shí)間延長(zhǎng)。由于稠度降低，其護(hù)壁作用也隨之降低，塌孔的機(jī)會(huì)增大。故沖孔的泥漿比重應(yīng)視具體情況而定，如覆蓋層為粘土質(zhì)地層，可將泥漿的比重定得較低（如1.05左右），如覆蓋層為砂質(zhì)地層，且施工水位較高，砂層液化限較高，這時(shí)沖孔泥漿不宜過稀，比重可在1.15～1.25之間，稠度也相應(yīng)增大，有利于浮起沉渣，增強(qiáng)泥漿護(hù)壁的作用，減少塌孔的危險(xiǎn)。但泥漿的比重越大，則對(duì)水下混凝土灌注愈不利，二者是一個(gè)辯證的關(guān)系，要視具體情況而定。五、穿孔原因分析及處理

穿孔是北汊橋鉆孔施工中出現(xiàn)較多的事故，穿孔實(shí)際上是一種管涌現(xiàn)象，現(xiàn)分析如下：如圖2所示，設(shè)L為護(hù)簡(jiǎn)埋深，h1為泥漿頂至護(hù)簡(jiǎn)底深度，h2為水深，Δh為水頭高度。穿孔時(shí)泥漿從護(hù)筒底垂直向上穿出，如圖中箭頭所示。切取護(hù)筒底至

河床的一段垂直立柱體ab，將柱體內(nèi)的水作為脫離休，考慮作用在水上的力系。因?yàn)樗魉俣茸兓苄?，其慣性力可以略去不計(jì)。這樣可求得這些力在垂直方向的分力分別為：

采取壓入水泥漿方法，水泥漿從鉆桿灌入，邊灌漿邊徐徐提升鉆頭，如灌注水下混凝土，水泥漿灌至超過漏漿處2m即可，這時(shí)水泥漿在靜壓作用下會(huì)流人穿孔處，硬化后可將穿孔堵住，且會(huì)形成一層較堅(jiān)硬的水泥皮護(hù)壁，也減少了塌孔的危險(xiǎn)，壓入水泥漿24h后即可重新開始。此法對(duì)處理穿孔漏漿還是比較有效的。在處理穿孔漏漿事故中，也采用了在漏漿護(hù)筒周圍回填碎石以增加護(hù)筒埋深的方法。根據(jù)對(duì)穿孔原因分析可知，合理地控制水頭高度，是防止穿孔的重要措施均護(hù)筒埋深較大時(shí)，水頭可以高一點(diǎn)檔護(hù)筒埋深較淺時(shí)，可以沒有水頭或負(fù)水頭，要根據(jù)具體情況具體分析，不能死搬硬套。

護(hù)筒裂縫：主墩護(hù)筒，由于下沉后不垂直，用160t振動(dòng)錘強(qiáng)行糾偏時(shí)，致使河床位置處焊縫出現(xiàn)了一條長(zhǎng)約10cm、高2～3cm的裂口，在鉆孔時(shí)泥漿從此孔泄漏。先是潛水員水下焊接，但效果不理想，后采用在原護(hù)簡(jiǎn)處再下沉一個(gè)直徑比原護(hù)筒大20cm和大護(hù)筒，埋入土中約2m，內(nèi)外護(hù)筒間用粘土填實(shí)，堵住裂口，效果很好。

打撈鉆頭：采用滑決式打撈器。其工作原理是：打撈器進(jìn)入鉆頭中心管時(shí)，滑塊上移，使打撈器頭能插入中心管，上撥時(shí)滑塊下移漲緊，利用摩擦力將鉆頭提起，撈出后再松動(dòng)滑塊，通過沿塊上的連接繩將滑決收緊，撥出中心管即可，但在打撈前首先要確定鉆頭在孔底位置，可將一薄板用螺栓緊圍在鉆桿底，將鉆桿落到孔底，壓到鉆頭上，等待片刻后提出，通過觀察鉆頭中心管在木板上留下的壓痕來確定孔底鉆頭與鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤中心的相對(duì)位置，再移動(dòng)鉆機(jī)或轉(zhuǎn)盤，使轉(zhuǎn)盤中心正對(duì)傷頭中心管，則可保證打撈器能準(zhǔn)確插入中心管。

七、質(zhì)量控制

成孔后通過鉆桿用測(cè)斜儀檢測(cè)孔的垂直度，再用井徑儀控制孔徑和孔壁情況。在所有主墩鉆孔中，孔深、孔徑、垂直度、孔軸線和孔壁質(zhì)量均符合《施工規(guī)范》要求，擴(kuò)孔一般在10％左右。每根樁身全部預(yù)埋三根通長(zhǎng)的聲測(cè)管，采用超聲波檢測(cè)，并按比例取芯檢測(cè)與其對(duì)照，所有樁合格率100％，優(yōu)良率90％以上。

八、結(jié)束語

大直徑深水鉆孔樁的施工因其難度較高、風(fēng)險(xiǎn)大而存在其特殊性的一面，但只要具體問題具體分析，做到早預(yù)防早處理，是能夠順利地保質(zhì)保量完成