錢治國(guó)（甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

20 世紀(jì)90年代，世界橋梁技術(shù)不斷創(chuàng)新，新的橋型相繼涌現(xiàn)，標(biāo)志著橋梁建設(shè)水平的橋梁跨徑記錄也不斷被刷新。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，我國(guó)鐵路、公路基礎(chǔ)建設(shè)再次掀起高潮，跨越河流、峽谷的橋梁越來(lái)越多。特別是復(fù)雜地質(zhì)條件下橋梁下部施工工藝復(fù)雜、技術(shù)含量高，采用經(jīng)濟(jì)、合理的施工方案，確保橋梁安全、快速施工是非常重要的。

橋梁樁基的沖孔樁是在泥漿護(hù)壁的前提條件下，利用樁錘沖進(jìn)形成樁孔，采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土的施工方法。沖孔、灌注混凝土都是在水下進(jìn)行。沖孔施工法是采用沖擊式鉆機(jī)或卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)一定重量的沖擊鉆頭，在設(shè)定的高度內(nèi)使鉆頭提升，然后空放使鉆頭自由降落，利用沖擊動(dòng)能沖擠土層或破碎巖層形成樁孔，再用循環(huán)液將鉆渣和巖屑排出。每次沖擊之后，沖擊鉆頭在鋼絲繩轉(zhuǎn)向裝置帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，從而使樁孔得到規(guī)則的斷面和相應(yīng)的孔深。

1 工程概況

廣珠鐵路白泥河特大橋是連接廣州到珠海的重要鐵路紐帶，是廣珠鐵路一個(gè)重點(diǎn)控制工程。橋址地勢(shì)平坦，附近有農(nóng)田菜地及少量民居和廠房，線路左側(cè)緊鄰佛山一環(huán)北段。

大橋線路里程范圍為DK16+500～DK21+284.51，橋梁共長(zhǎng)4784.51m，橋墩編號(hào)為365# 墩～511#（高欄港）臺(tái)，共有147個(gè)墩。其中簡(jiǎn)支梁橋墩139個(gè)，基礎(chǔ)為8 根鉆孔樁群樁基礎(chǔ)，樁徑均為1.0m；連續(xù)梁橋墩共有8個(gè)，其中連續(xù)梁邊墩均為8 根鉆孔樁群樁基礎(chǔ)，樁徑均為1.25m；主墩403#、404# 為10 根鉆孔樁基礎(chǔ)，主墩498#、499#墩為12 根鉆孔樁基礎(chǔ)，樁徑均為1.25m；白泥河特大橋鉆孔樁共有1192 根，總樁長(zhǎng)度38016m，單根樁長(zhǎng)最短20m，最長(zhǎng)48m。樁位地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，熔巖及泥巖共存，故橋梁下部結(jié)構(gòu)的安全施工對(duì)全橋有著重要的控制作用。

表1 土層地質(zhì)表

2 工程地質(zhì)資料

根據(jù)原設(shè)計(jì)鉆孔地質(zhì)資料，地質(zhì)情況從原地面往下土質(zhì)狀態(tài)見(jiàn)表1。

3 施工現(xiàn)場(chǎng)工藝流程

白泥河特大橋樁基礎(chǔ)于2009年2 月19 日開(kāi)始施工。

沖孔樁施工程序框圖如圖1 所示。

4 施工技術(shù)方案

4.1 場(chǎng)地準(zhǔn)備

4.1.1 熟悉資料

熟悉設(shè)計(jì)圖紙、了解地質(zhì)條件及地層巖性的分布情況。

4.1.2 場(chǎng)地平整

場(chǎng)地平整時(shí)盡量減少對(duì)樁孔附近原地表的開(kāi)挖，盡量以填代挖，減少對(duì)原地表土的擾動(dòng)，須更換軟土?xí)r，必須進(jìn)行夯填，施工魚(yú)塘、水塘等水深較淺的水中基礎(chǔ)時(shí)，采用筑島法。

4.2 測(cè)量放樣

測(cè)量放樣遵循“由整體到局部的原則”，先放樣墩位，再由墩位控制樁放樣樁位，樁位放樣時(shí)，樁的縱橫向允許偏差不大于5mm，并在樁的前后左右距中心2m 處分別設(shè)置護(hù)樁，以供隨時(shí)檢測(cè)樁中心位置和標(biāo)高。測(cè)量控制樁要注意保護(hù)，防止地表擾動(dòng)、凍融引起樁位變動(dòng)。

4.3 鋼護(hù)筒的制作與埋設(shè)

護(hù)筒采用10mm 厚鋼板卷制，內(nèi)徑比樁徑大20cm，護(hù)筒頂高出地面30cm 以上，護(hù)筒埋設(shè)時(shí)要求護(hù)筒中心與測(cè)量標(biāo)定的樁中心偏差不應(yīng)大于10cm，并保持垂直，同時(shí)做好樁位保護(hù)工作。護(hù)筒周圍用粘性土填實(shí)，保證鋼護(hù)筒不會(huì)松動(dòng)下沉或者偏移。

4.4 樁機(jī)就位

樁機(jī)就位前要檢查操作性能，檢查樁錘的錘徑、錘齒、錘體型狀，并檢查大螺桿、大彈簧墊，保護(hù)環(huán)、鋼絲繩及卡扣等能否符合使用要求，根據(jù)不同工程的具體特點(diǎn)確定錘齒長(zhǎng)度。錘齒不宜過(guò)長(zhǎng)，一般以5～6cm 為宜，錘齒應(yīng)向外傾斜，傾斜度以1∶5 為宜，開(kāi)孔前應(yīng)將沖錘懸吊距平臺(tái)面1m 左右，檢查錘體的偏心程度，對(duì)明顯偏心的沖錘嚴(yán)禁使用。

4.5 泥漿制備

盡可能采用膨潤(rùn)土，用普通粘土?xí)r使含沙率小于4%，水濕后有粘滑感，浸水后能大量膨脹。

一般采取在原地鉆進(jìn)時(shí)沖水自行造漿護(hù)壁；也可在孔內(nèi)投入適量塑稀性指數(shù)大于25，小于0.005mm的粘粒含量大于5%的粘土造漿。同時(shí)，根據(jù)地層情況適當(dāng)調(diào)整泥漿性能指標(biāo)，尤其是泥漿粘度。

4.6 沖孔施工

4.6.1 沖孔施工

開(kāi)孔時(shí)低錘密擊，錘高沖程不大于1m，以免產(chǎn)生偏孔。及時(shí)加片石、砂礫和粘土泥漿護(hù)壁，使孔壁擠壓密實(shí)。對(duì)于拋填堤心塊石層厚度較大，硬度較高的工程，錘齒采用耐磨塊，能更好提高工作效率，確保工程進(jìn)度。

當(dāng)穿過(guò)塊石后，進(jìn)入淤泥層，沖孔時(shí)采用低錘密擊方法，并加粘土塊夾小片石，反復(fù)沖擊造壁。當(dāng)進(jìn)入砂層后，可適當(dāng)加快速度，將錘提高至1.5～2.0m 以上轉(zhuǎn)入正常沖擊，并隨時(shí)測(cè)定和控制泥漿比重。

當(dāng)遇到巖層表面不平或傾斜，應(yīng)拋入20～30cm 厚塊石，使孔底表面略平，然后低錘快擊使成一緊密平臺(tái)后，再進(jìn)行正常沖擊，同時(shí)泥漿比可降到1.2 左右，以減少粘錘阻力。但又不能過(guò)低，避免巖渣浮不上來(lái)，掏渣困難。

在沖孔過(guò)程中被沖碎的石渣，一部分和泥漿擠入孔壁空隙中，大部分由掏筒清除出來(lái)，在開(kāi)孔階段，盡量使石渣擠密孔壁而不掏渣，在沖擊至4～5m 深度后，則要開(kāi)始掏渣，并及時(shí)加水保持孔內(nèi)水位的高度以防塌孔，每次掏完石渣后，測(cè)定孔內(nèi)護(hù)壁泥漿的比重，不夠時(shí)則加粘土以恢復(fù)泥漿正常濃度。

開(kāi)沖一個(gè)臺(tái)班后，重新復(fù)檢樁位，偏差超過(guò)規(guī)范要求時(shí)必須重新定位修正。繼續(xù)沖孔，每個(gè)工作班應(yīng)掏渣2～3 次，每次掏渣后必須加入粘土造漿，也可直接補(bǔ)給泥漿，隨著沖孔進(jìn)行按前述方法跟進(jìn)下護(hù)筒。

沖孔過(guò)程中，鋼絲繩上要設(shè)有標(biāo)記，提升落錘高度要適宜，防止提錘過(guò)高擊斷錘齒，提錘過(guò)低進(jìn)尺慢，工作效率低。松繩不應(yīng)太少以防止打空錘，也不宜松繩太多，容易偏孔或卡錘。一般情況下，拋填塊石層以沖程1.5～2.0m 為宜，淤泥層以1.0～1.2m 為宜，發(fā)現(xiàn)吸錘現(xiàn)象可向孔內(nèi)加塊石，在亞粘土層沖程不應(yīng)大于2m，在砂層中沖程以2.0～2.5m 為宜。沖孔過(guò)程中泥漿比重的大小將會(huì)直接影響沖孔進(jìn)度，因此在沖孔時(shí)應(yīng)視地質(zhì)條件認(rèn)真控制好泥漿比重，一般以1.25～1.35 為宜，泥漿過(guò)濃易斜孔、吸錘，進(jìn)尺較慢；而泥漿過(guò)稀則易塌孔，多沉碴，進(jìn)尺也慢。一般在拋石層及砂層中，泥漿要濃些，必要時(shí)可往孔內(nèi)加入粘土，通過(guò)沖錘擠壓及自造漿護(hù)壁；在強(qiáng)風(fēng)化巖沖孔泥漿比重以1.3～1.35 為宜；在砂粘土層沖孔泥漿比重，控制在1.25 左右。

一般沖孔樁的排渣方法有正循環(huán)法、反循環(huán)法、撈渣桶掏渣法、吸渣泵吸渣法等多種方法。

每工作班要2～3 次將沖錘提出孔口清洗檢查，檢查錘頭是否變成蒜頭錘，有無(wú)斷齒，鋼絲繩扎口是否松動(dòng)，大羅桿的磨損程度，大彈簧是否拆斷等，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)向主管工程師報(bào)告，并進(jìn)行解決處理。如換用新焊錘齒的沖錘，應(yīng)與原沖錘比較錘徑大小，若新錘徑大于原沖錘，孔內(nèi)應(yīng)回填塊石進(jìn)行修孔，以免卡錘。

每工作班至少測(cè)孔深3 次，進(jìn)入基巖要及時(shí)取樣，并通知監(jiān)理工程師等有關(guān)部門確認(rèn)，每次取出的巖樣要詳細(xì)做好記錄，并曬干保留作為工程驗(yàn)收依據(jù)。交接班應(yīng)詳細(xì)交接沖孔情況及注意問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)異常情況馬上糾正，因故停沖時(shí)沖錘要提出孔外以防埋錘，并隨即切除電源。

沖孔過(guò)程中樁機(jī)上必須有記錄本，由操作人員做好各項(xiàng)原始記錄，一般每2 小時(shí)記錄一次，遇特殊情況每半小時(shí)記錄一次，終孔后將原始記錄交給資料員保留作為工程竣工資料。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)沖孔樁的一系列技術(shù)的研究，主要包括施工方案的制定、復(fù)雜地質(zhì)條件下沖孔樁施工工藝、復(fù)雜地質(zhì)條件下沖孔樁施工過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題等，針對(duì)白泥河特大橋具有復(fù)雜地質(zhì)條件這一工程特點(diǎn)，為工程的安全施工、文明施工、按期完工提供了可靠的理論依據(jù)，并在實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，許多工程都正在籌建當(dāng)中，而橋梁樁基是工程地基施工中最為普遍的基礎(chǔ)形式之一，只要正確利用復(fù)雜地質(zhì)條件下沖孔樁的施工技術(shù)這一成果，就能為國(guó)家和社會(huì)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。

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