“V型河槽”钻孔灌注桩施工技术探讨.doc

V型河槽”钻孔灌注桩施工技术探讨
“V型河槽”钻孔灌注桩施工技术探讨

　　摘要：结合东萨洪大桥桩基础的施工，介绍在“V型河槽”中钻孔灌注桩施工技术，钻孔灌注桩位于陡坡、深水、急流、水下基岩复杂多变、参差不齐的情况下，成功地完成钻孔灌注桩的施工总结。

　　关键词：V型河槽 钻孔灌注桩
　　一、前言
　　桥梁工程的基础施工是决定桥梁能否按期完工的关健工序，尤其是陡坡、深水、急流大直径钻孔灌注桩的施工，更是桥梁工程施工的重点和难点，笔者参与的东萨洪大桥是横跨湄公河瀑布所在下游河道的交通桥，大桥桩基位于“V型河槽”上、水流湍急、河水较深，对于钻孔灌注桩的施工具有一定难度，虽然国内有许多施工单位有些成功的施工经验和方法，但因自然条件、施工机具、技术力量等不同，施工方法也各异，本桥施工将难度集中汇集于一体，在桥梁工程桩基施工中具有一定的典型性，现将桩基施工技术作如下介绍，供同行参考。
　　二、工程概况
　　东萨洪大桥是横跨湄公河瀑布所在下游河道的交通桥，大桥全长344.08m，预应力砼简支梁桥，主桥墩2#、3#墩位于“V型河槽”深水中，桩基直径为2.0米，其他桥墩位于浅漫滩河谷中。以难度最大的2#墩钻孔桩基施工为例，枯水期2#墩桩基处河水深18米，设计桩基长度为15米，桥桩所在区域为无覆盖层、约45度陡坡、河水流速较急，最大流速度4米/s，水下地质地形条件较为复杂，水下基岩为英安岩夹砂岩，以微新岩体为主，少量弱风化岩体，极少量强风化岩体。
　　三、施工方案的确定和技术难度解决
　　根据本桥的施工特点，为有效解决大桥“V型河槽”段深水、急流、陡坡水上桩基的施工，项目部制定了多种施工方案进行比选，并组织专家进行论证，最后确定采用以下施工方案：搭建钢栈桥和水上施工平台；安装内外护筒；冲击钻机成孔，导管法灌注水下砼等施工技术。
　　1、问题提出
　　首先考虑在水上如何构建施工平台，根据工地施工条件所限，采用搭设贝雷栈桥与水上施工平台，因河床无覆盖层且岩面整体倾斜约45度，水下基岩起伏较大，插打钢管桩入岩难度比较大，需要解决这一技术难题。其次桩基钢护筒安装是钻孔灌注桩成孔施工的必要和重要的施工工序，钢护筒作为桩基施工的围护和导向结构，在陆地或浅水中安装钢护筒，其安装精度容易得到保证，特别在深水急流中安装护筒受到水流的冲击，安装控制倾斜难度较大，需要解决的又一技术难题。再次护筒安装完成后，钻孔前必需解决的另一难题是护筒封底，确保护筒内不漏水是钻孔成功的前提条件，最后是解决大直径水下灌注桩施工技术问题，因此，为成功完成“V型河槽”钻孔桩的施工，需要解决以上几个问题：
　　2、技术难题分析
　　水上栈桥与施工平台的搭建，在水中搭建钢栈桥或施工平台，按常规施工流程顺序为：插打钢管桩、桩顶处理、焊接连接系、安装主梁、安装分配梁、安装桥面等工序即可。以上工序中如何插打钢管桩是本桥需要解决的技术难题，湄公河水较深、河水流速较急，在强大的水流冲击作用下，采用导向架插打钢管桩是一个悬臂受力体系，钢管桩受力和偏位难以控制，从而使导向架受力存在安全问题。
　　同样，安装钢护筒亦是一个悬臂受力体系，解决这一受力问题，采取加大相关结构件强度、刚度的方法可以解决钢管桩插打问题。但是，对于深水急流安装大直径钢护筒，不可能无限制加大结构受力体系，在水流的冲击作用下，使用导向架难以完成钢护筒安装问题。
　　由于水下地形较为复杂，钢护筒封底也将遇到极大挑战，解决封底问题将为成功钻孔提供保证，从而达到“V型河槽”段钻孔灌注桩的成功。

　　3、关健技术试验实践成果
　　为解决东萨洪大桥“V型河槽”钻孔灌注桩的施工这一切技术难题，经现场讨论研究试验得出结论，钢栈桥与水上施工平台插打钢管桩采用多种导向系统，确保每一根钢管桩准确定位。同时，为确保栈桥与平台结构安全，采用增设“锚固桩”确保钢栈桥与平台安全稳定。外护筒定位采用导向管代替传统的导向架，达到预期定位效果。钢护筒封底采取实地测量并绘制水下地形图，运用“钢管排架”自由伸缩，导向管定向投放水泥砂袋和水泥土配以“膜袋法”封底未成功，最终以“内护筒配膜带”封底试验成功。
　　四、施工工艺与方法
　　1）钢栈桥与平台设计与施工
　　钢栈桥与施工平台设计考虑到受洪水影响，水上作业平台承载能力满足50吨履带吊在桥上行走，并起吊30吨钢结构要求，2台30吨砼运输车在钢栈桥上交错行车要求，参照业主提供3年一遇的洪水位等水文资料，施工平台桥面高程为57.1m。
　　钢栈桥设计为7米宽，长24米，水上作业平台设计平面尺寸为15m×15m。平台由Φ630×10mm钢管桩作桩基础、I56a作为主梁、铺321贝雷片、I20a作为分配梁，铺δ10mm的钢作平台面。水上平台基础采用Φ630×10mm钢管桩，钢管桩间以[20作为剪刀撑纵横向相连。
　　水上平台施工方法与步骤：
　　A、插打钢管桩
　　将导向架钢管桩测量定位后，90KW液压振动打锤夹具夹紧钢管桩，50吨履带吊起吊后，在全钻仪的引导下对准设计桩位，开启振动锤进行插打钢管桩。保持钢管桩垂直状态下，在振锤的激振力作用下振动下落。当桩进入风化岩层，贯入量小于5cm/min时，停止振动。
　　B、桩顶处理 每排桩打完后，按设计要求确定桩顶标高，对高出标高部分用气焊割除，低于标高的桩按设计长度进行接长。 钢管桩顶找平后，在桩顶加焊700×700mm、δ=12mm钢盖板作为桩帽，钢盖板必须与周边满焊，并保证钢盖板水平。 C、焊接剪刀撑
　　根据设计施工图，在钢管桩身焊接槽20a剪刀撑，槽钢相交位置焊接连接。
　　D、安装主梁
　　桩顶钢盖板焊接完后，将2I56a工字钢用履带吊吊放至钢管桩桩顶，调整水平，与桩顶钢盖板焊接，然后按设计要求安装贝雷梁并联结。 　　E、安装分配梁
　　横梁安装后，进行分配梁工20a（间距20cm）安装。要求与横梁相交部位进行焊接，面板与面板之间焊接连接。
　　F、增设一根锚固桩，加固栈桥平台。
　　2）钢护筒安装
　　钢护筒施工方法与步骤：
　　①钢护筒加工制作。钢护筒采用δ=12mm的Q235钢板卷制而成，外护筒设计直径为3.04米，内护筒设计为2.2米，护筒的基本节为10m/节，现场加工运至工地后再次焊接。
　　外护筒采取直径630mm导向管准确定位，内护筒采用导向架，导向架采用I20a焊接而成。
　　②钢护筒定位安装。钢护筒的安装根据桥位处设计的地质情况，
　　结合平台钢管桩入河水深度，绘制水下地形与走向，将护筒底削为与水下地形近似形状，采用导向管定位，准确安装外护筒。安装护筒时，利用全站仪在平台上精确定出钻孔桩桩位，以桩位中心为中心，在外护筒内侧安设上下两层导向架。为保证内护筒垂直度，在安装过程中，准确测量定位，内护筒中心允许偏差为±5cm，垂直度允许偏差<1%。
　　3）护筒封底
　　受河水流速与水下地形复杂影响，难以使用潜水员探测基底，声纳测量误差较大，采取平台钢管桩下设深度测量水下地形相对比较准确，绘制水下地形图，将护筒削为与水下地形近似形状，但护筒底与水下地形基岩面接触不紧密将会导致孔内泥浆无法悬浮钻碴，达不到钻孔效果，施工进度缓慢，经现场反复试验，多次研究论证，最终以“内护筒配膜带”封底取得成功。
　　4）冲击钻机钻孔、水下灌注砼
　　根据水下地质地形情况，水上施工平台的承载力等综合因素考虑，钻机选用本单位自制的手把钻机，钻机自重满足平台承载力设计要求，平台布置2台手把冲击钻同时施工。钻进时，由于河床底基岩面无覆盖层，且岩面倾斜，首先往孔内投入适量粘土，用钻头以小冲程反复冲击造浆，将钻碴悬浮，气举反循环清孔。
　　灌注桩身砼需要注意几个问题，灌注属于大体积砼，需要严格控制施工配合比，严格控制浇筑时间、灌注技术、导管埋深等。
　　五、结论
　　随着桥梁建设的不断发展，桥梁施工技术不断创新，水下钻孔灌注桩施工技术难度也随之增大，在“V型河槽”中施工深水钻孔灌注桩，水文地质要测量准确，依据相关资料对水上栈桥与平台进行设计，选择安装双护筒钻孔施工方案，以克服了水下无法使用潜水员的难度，确保施工相对安全，护筒封底采取“内护筒配膜带”的施工方法，成功解决“V型河槽”施工深水钻孔灌注，确保了桩基施工质量，为后续施工节约工期。

6 / 6