潮汐河道深水超长钻孔桩施工

　　摘要：本文介绍了灌河大桥在潮汐河道深水、超长钻孔灌注桩的成孔工艺、技术措施。
　　关键词：桥梁工程；钻孔，施工工艺
　　一、工程概况
　　灌河是灌南县境内的一条重要河流，河宽水深，全长约60km，施工期间桥位处高潮位4.1m，低潮位-1.0m，潮差5.1m。
　　灌河大桥位于新港大道桩号K4+742.934处，桥跨布置为4×30m+6×28m+3×28m+（58+103+58）+5×28m+5×28m+5×28m；共分7联布置，桥梁全长1017.24m，全桥宽24.5m，双幅布置，下部桩柱式墩台，钻孔灌注桩基础。本桥灌注桩全部为摩擦桩，桩径为1.5m，1.6m，1.8m三种，14#、15#主墩基础采用12根直径1.6m钻孔桩，桩底标高为-87m，桩顶标高为1.0m，河床标高为-8.3m，最大水深约12.4m。
　　主墩处地质情况从上到下分别为粉砂、淤泥、粉质粘土、粉土、粉质粘土、粉砂、粘土等。
　　二、工程特点
　　1、该桥位于河道弯道下游，弯道近90度，涨落潮时水流中心不重合，在桥位处形成回流。
　　2、该桥距灌河入海口较近，典型半日潮，经现场测量，涨潮时最大流速达2.31m/s，
　　大型浮吊无法正常使用，所以采用钢管桩、型钢等搭设施工便桥和钻孔施工平台，克服了受潮汐影响的水位变化对钻孔作业和材料、设备运输的影响。
　　3、汛期时上游漂浮物较多，容易在桥位处堆积堵塞，对施工便桥及平台产生危害。
　　4、该处地质变化复杂，上部淤泥层较厚，钢管桩及钢护筒的埋设较深。
　　三、主要施工要点：
　　1、钻机选型
　　根据孔位处地质、水文条件、孔深、孔径和施工能力等因素，特别是本工程的地质条件，综合考虑比较后，选用上海探矿机械厂生产的20型钻机。
　　2、施工便桥及平台搭设
　　采用钢管桩、型钢、贝雷梁等搭设施工便桥和钻孔施工平台，使钻孔设备、吊装设备和混凝土运输罐车直接到达钻孔平台上，消除了涨落潮对钻孔灌桩施工的影响。钻孔施工平台和便桥采用浮吊船配合液压振动沉拔桩锤进行搭设，利用涨落潮的平潮间隙时间进行施工，钢管桩施打受潮汐影响较大，施工进度相对较慢。
　　选定钻机类型后，综合考虑钻孔施工中钻机的重量、混凝土运输罐车、钢筋笼运输汽车、大吨位汽车吊以及其他施工机具等因素，确定便桥的通过能力和钻孔平台最大持荷能力以及平台顶面标高。然后以此为前提，结合现场搭设方法和使用的机械设备，设计和确定钻孔平台和施工便桥，通过不断比选和优化确定经济合理和适用的方案。经过比选和现场施工条件综合考虑，确定施工便桥基础采用φ518钢管桩，宽4.5m，跨度15m，贝雷片采用下加强，考虑材料回收利用，左岸便桥横梁采用28#工字钢，间距1.5m，纵梁结合桥面系采用16#槽钢满铺，间隔错缝焊接；右岸便桥横梁也采用28#工字钢，间距1.5m，纵梁采用10#工字钢，桥面系采用10mm钢板；便桥两侧设置防护栏杆和车辆防滑带。钻孔平台基础也采用φ518钢管桩，沿承台轮廓放宽约2.5m满足钻机布置，横梁和纵梁均采用28#工字钢，平台顶面采用钢板或小槽钢铺设和便桥联结为一体，四周设置和便桥一致的防护栏杆。钻孔平台和施工便桥逐跨施打钢管桩、铺设工字钢等，各构件之间焊接牢固，在钢管桩内灌砂，之间焊接剪刀撑，保证稳定性。
　　3、钢护筒的定位和施打
　　因桩位处流速较大，钻孔灌注桩钢护筒直径比孔径大60cm，直径Φ=220cm，采用10mm钢板现场卷制、焊接，保证焊接牢固和焊缝不漏水。为保证在运输、吊装时不变形，在护筒外侧每隔3m增加一道法兰，在护筒口临时加焊十字撑。根据对地质情况的分析，钢护筒下沉穿过河床软弱淤泥覆盖层到达稳定的砂土层即可。护筒下沉时必须设导向架，导向架用型钢焊接成型，导向架在平台上准确定位后上口框架焊在平台分配梁上，由于该桥位处水流较急，水深较深，且护筒直径2.2M，受水流影响，护筒下端无法保持自由垂直，在入土前底口无法准确定位，施工时我们采取在导向架内增设4根定位钢管桩，顺水流和垂直水流方向各两根，钢管桩直径38cm,钢管桩入土2m。钢护筒运至平台上后，汽车吊起吊后缓缓顺着导向架内的钢管桩下沉，当钢护筒上口下沉至导向架上框架以上约50cm后，焊接临时牛腿悬挂在导向架上，吊装焊接下一节钢护筒。依次分节接长、下沉，当护筒下口进入河床时，采用夹口式液压振动沉拔桩锤震动下沉，保证了钢护筒的竖直度。钢护筒下沉到位后，拆除导向钢管桩和导向架进行下一个钢护筒的施打。
　　4、钻孔施工
　　⑴钻机就位
　　钻机采用汽车运至钻孔平台，将钻机用吊车吊至钻孔位置，安装就位。就位时利用在钢护筒上设置的四个控制点用十字交叉法找出桩中心，钻机转盘中心与桩中心在同一竖直线上，其偏差应小于2cm。就位后，用水准仪检测钻机水平，钻机机架四角高差控制在5mm以内，否则用不同厚度的钢板垫平。钻机就位垫平后，用四个定位卡将钻机底座与施工平台固定，做到钻机安装水平稳固。
　　⑵泥浆制备
　　根据对地质条件和钻机类型的分析，确定采用在护筒内填粘土造浆的施工方法。用钢管在钢护筒顶面以下1.5m的位置将钢护筒相互之间连通，利用其作为泥浆池和沉淀池。
　　⑶钻进施工
　　根据地质情况采用与钻孔直径相匹配的刮刀钻头，钻进成孔。
　　先用钻头在孔内造浆，泥浆达到钻孔要求后，再轻放钻头至孔底，轻压慢转，待钻头全部钻入地层后，再逐步加大钻压转速至正常值；施工时，根据地质变化和水位变化情况，及时调整泥浆各项指标和护筒内泥浆高程。钢护筒内的泥浆标高始终要高于潮水为至少1m。升降钻具应平稳，必须防止钻头碰挂孔壁。钻具每次下孔前应认真、仔细检查，保证其可靠性，避免掉钻事故的发生。定时检查钻机底座的水平度及钻塔的垂直度，发现问题及时调整，避免斜孔的出现。
　　⑷清孔工艺
　　由于桩底地质为粘土，当钻至设计高程前，及时调整泥浆各项指标，边钻进边进行第一清孔，钻至设计高程后，孔内泥浆指标和孔底沉碴基本满足要求。由于钻孔桩孔径大、孔深等特点，第一次清孔后泥浆比重控制可比规定略大，经探孔器探孔等成孔质量检查合格后即可下放钢筋笼。钢筋笼下放完毕，安装灌注水下混凝土用的导管，利用导管进行第二次清孔。二次清孔检查合格后，立即进行水下混凝土灌注。
　　5、钢筋笼加工、运输和起吊就位
　　深孔大直径钻孔桩钢筋笼直径很大，长度也很长，重量很重。主筋为φ28螺纹钢，采用单面焊接的连接方式。
　　⑴钢筋笼制作：由于主筋数量多、间距小、重量大，保证了钢筋笼加工和吊装时不发生变形，加工时适当减小加强箍筋间距，增加加强箍筋根数。
　　⑵钢筋笼运输：成品钢筋长度一般为12m，钢筋笼每节制作长度13.5m，采用汽车直接运至施工平台上。
　　⑶钢筋笼下沉：由于重量很大，下部几节钢筋笼下沉采用汽车吊，最后一节钢筋笼下沉时采用汽车吊和钻机共同起吊和下沉。前节钢筋笼下沉完毕准备连接下一节时，采用加强杆作为扁担梁将钢筋笼挂在平台上的工字钢横梁上，然后汽车吊起吊下一节进行连接。钢筋笼下沉到位后，采用钢筋吊环悬挂在横梁上，对称布置保证钢筋笼位置准确。
　　6、水下混凝土灌注
　　成孔检查合格后，安装经过水密试验的导管。导管直径为30cm左右，采用丝扣连接。二次清孔完成，监理工程师验收合格后，立即进行水下混凝土的灌注。混凝土采用商品砼，按工地要求进料加工，用混凝土罐车直接运至平台上孔口处。由于大直径深孔钻孔桩单根灌注砼量大，在施工前，应对砼的配合比进行详细试验，并做多组的对比试验，以确定最佳配合比，另外，在砼灌注前，应储备足够数量的砂、石料，水泥，对施工机械如砼泵车、砼运输车、吊车等进行详细的检查，以保证施工的连续性。根据计算的混凝土初灌量，考虑到施工差别在工地加工比计算初灌量多约1方左右容量的混凝土储料漏斗，直接架设在护筒顶口上的工字钢梁上，保证首批混凝土灌注后导管有1m的埋深。混凝土首批灌注后继续连续灌注，在灌注过程中，导管的埋置深度一直控制在2-6m。灌注的桩顶标高高出设计标高约1m。水下混凝土的塌落度以18～22厘米为宜，并有一定的流动度，清孔后灌注水下混凝土的工作应迅速，防止塌孔和泥浆沉淀过厚。灌注水下混凝土前和灌注过程中应填写检查证并做好施工记录。
　　四、效益分析
　　1、采用了搭设钻孔作业平台和施工便桥的方案，将潮汐对钻孔施工的影响降低了最小程度，从综合角度分析缩短了施工工期，降低了钻孔施工中潮汐影响的不确定性造成的成本增加或工期延误。
　　2、通过成功实施灌河大桥主墩深孔大直径钻孔桩施工管理，增加了在类似桥梁施工方面的经验，培养和锻炼了一批技术和施工管理方面的人才

《潮汐河道深水超长钻孔桩施工》

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