鸚鵡洲長江大橋中塔大直徑鉆孔樁施工技術研究
1 概述
直徑大于或等于2.5m的鉆孔灌注樁即為大直徑樁，目前特大型橋梁水上墩基礎越來越多的采用大直徑鉆孔灌注樁設計，本文結合鸚鵡洲長江大橋中塔水上施工大直徑鉆孔樁施工技術，對該地質條件下水上墩鉆孔樁施工方案進行研究分析。
2 工程概況
2.1 橋式布置
武漢市鸚鵡洲長江大橋全長3420m。其中：主橋長2100m，采用200+2×850+200m三塔四跨鋼板結合梁懸索橋；大橋跨漢陽江灘進入長江，于武昌造船廠鲇魚套附近上武昌岸。
2.2 中主塔墩基礎概況
2#墩為鸚鵡洲長江大橋的中主塔墩，中心里程ZK10+850.000?；A為39根φ2.8m鉆孔灌注樁，樁基采用行列式布置，縱橋向布置5排，橫橋向布置9列，樁底標高-19～-25.4m（黃海高程，下同），樁長20～26.4m。
2.3 地質情況
據鉆孔揭示及區域地質資料，2#墩基礎位置覆蓋層為粉砂，基巖多為微風化生物碎屑灰巖，主要為方解石，巖質硬。個別孔位有少量破碎生物碎屑灰巖。由于圍堰吸泥下沉過程中形成鍋底，部分位置已至巖面頂，在-5.0～巖面多為回填砂覆蓋層，在高程-9.26～-12.9m以下為微風化生物碎屑灰巖，基巖埋藏淺，巖面傾斜，巖體較完整，承載力高。
3 施工總體方案
2#塔為水上施工，采取水上鉆孔平臺的方式。首先施工鉆孔樁施工平臺，形成平臺后采用大型振動打樁機進行鋼護筒插打，采用大直徑鉆頭開孔，再采用大型振動打樁機進行鋼護筒復打跟進，跟進完成后采用常規鉆頭進行成孔施工，混凝土采用水上攪拌站供應，垂直導管法灌注成孔。
4 施工方案及施工步驟
4.1 鉆孔平臺搭設及護筒插打
鉆孔平臺基礎采用萬能桿件進行拼裝，鉆孔平臺橫向分配梁采用大型鋼等強焊接而成，縱向主梁采用貝雷梁組拼。本工程鉆孔樁直徑達到φ2.8m屬于大直徑鉆孔樁，鋼護筒插打在圍堰內進行，屬于靜水施工，因此鋼護筒選擇壁厚δ=20mm，內徑φ3.0m可以滿足，由于鋼護筒直徑大承載要求高，因此鋼護筒圍堰下沉到位后，利用兩臺200t浮吊作為起重設備。吊裝鉆孔平臺貝雷梁，然后在貝雷梁上安置導向架，導向架精確定位后，利用200t浮吊起吊APE400B振動打樁機插打鉆孔樁鋼護筒。
4.2 泥漿
4.2.1 泥漿拌制及循環
由于水上施工場地狹小，現場的泥漿制備遠遠不能滿足施工需要，因此在岸上采用集中拌漿的方式進行泥漿制備，同時采用機駁作為泥漿船漿拌制好的泥漿運輸到水上墩位處。泥漿循環系統由沉渣池、泥漿泵、泥漿管、空壓機組成，采用鄰近插打好的鋼護筒作為沉渣池。
4.2.2 泥漿性能指標
泥漿在沖擊鉆孔中起護壁和懸浮鉆碴的作用。應備用足夠的造漿優質粘土紅土等進行泥漿制備。泥漿性能指標應符合表1要求。
4.3 沖擊鉆砸孔施工
鉆機布置在鉆孔平臺上，根據施工作業面大小、樁基平面布置情況、進度安排、動力供應情況綜合考慮鉆機數量，初步考慮共擺設13臺鉆機分3個循環完成39根鉆孔樁，全部采用沖擊鉆鉆孔正循環鉆進，采用氣舉反循環清渣。
4.3.1 鉆機擺放要平整、穩固、平面位置偏差要符合規范及設計要求；位置要結合平臺受力支承情況，合理布置，開鉆順序要統一安排，避免干擾。由于2#塔巖層傾斜且巖層頂面無強風化層，同時巖層頂覆蓋層為粉細砂及回填砂，鉆孔樁施工過程中會出現護筒底口漏砂的鉆孔泥漿流失的現象，因此2#塔鉆孔施工分三步驟進行，第一步用于護筒直徑接近的大鉆頭進行開孔，開孔滿足一定深度（護筒刃腳可全部嵌入巖層），第二步采用APE400B振動打樁機進行護筒復打跟進，第三步采用正常的鉆頭進行常規沖擊鉆成孔施工。
4.3.2 鉆孔前應對鉆孔的各項準備工作進行檢查，鉆孔時應按設計資料及實際地質情況繪制地質剖面圖，在鉆進過程中，進尺的快慢根據土質情況來控制；根據設計資料和工程特點，各地層鉆進沖程和泥漿比重見表2
4.3.3 在鉆孔過程中要時刻監控鉆渣取樣，復核實際地質情況是否與設計相符，如遇和地勘資料出入較大情況出現，及時向設計單位報告，調整樁基結構。
4.3.4 當鉆進至接近鋼護筒底口位置1-2m左右時，為防止護筒底部偏移和入巖時斜孔，采用小沖程（0.5-0.8m）密擊（8-12/分鐘）、低轉數鉆進，并控制進尺，以確保護筒底口位置地基的穩定；當鉆頭鉆出護筒底口2-3m時，再恢復正常鉆進狀態。升降鉆具應平穩，尤其是當鉆頭處于護筒底口位置時，必須謹慎操作、防止鉆頭鉤掛、沖撞鋼護筒擾動鉆孔孔壁；
4.3.5 終孔前要慢速鉆進，加強鉆渣取樣頻率，進行地質核對。
4.4 清孔
鉆孔至設計高程后進行清孔。清孔后泥漿指標按照相關規范執行。
4.5 鋼筋籠制作、安裝
2#塔鉆孔樁鋼筋籠主筋直徑為Φ36，采用直螺紋連接。鋼筋籠在鋼筋籠加工車間進行下料并在鐵駁上加工成整節鋼筋籠，用鐵板駁浮運到墩位處，由浮吊整體起吊安裝。
4.5.1 鋼筋籠的制作
鋼筋籠制作采用長線法整體加工制作。制作時，按照設計尺寸采用做好定位圈鋼筋，標出主筋位置，然后將主筋依次點焊在加勁筋上，要確保主筋與加勁筋相互垂直，不變形并在定位圈鋼筋上焊接十字鋼筋支撐。
4.5.2 鋼筋籠的存放
鋼筋籠在駁船上整體加工制作完成后，部分可存放在鐵駁上，其余由機駁倒運至2#墩，利用已經插打的護筒進行存放。
4.6 水封導管的安裝及二次清孔
4.6.1 水封導管安裝
樁身混凝土灌注采用垂直提升導管法施工。采用Φ325mm快速卡口接頭導管，導管使用前組裝編號后進行水密承壓、接頭抗拉試驗，合格后下放，然后吊裝混凝土灌注架?；炷凉嘧⒓苡眯弯摻M拼而成，上設儲料總槽，保證砍球時首次灌注有足夠的混凝土儲備量。
導管在使用前和使用一個時期后，除應對其規格、質量和拼裝構造進行認真檢查外，應做拼接、拉力、水密試驗。導管使用前按順序組裝編號，進行水密、承壓試驗和接頭抗拉試驗，嚴禁用壓氣試壓，并編寫試驗報告，進行水密試驗的水壓應為孔底靜水壓1.3倍壓力，經過15min不漏水即為合格。確保導管狀態良好。
導管可在鉆孔旁預先分段拼裝，在吊放時再逐段拼裝。分段拼裝時應仔細檢查。變形和磨損嚴重的不得使用，導管內壁和法蘭盤表面如粘附有灰漿和泥沙應擦拭干凈。
4.6.2 二次清孔
導管安裝到位后進行二次清孔，采用換漿法向導管內注入新鮮泥漿，換出孔底沉碴，清孔時所換新鮮漿液達到孔內泥漿含沙量逐漸減少至穩定不沉淀為度，確?？椎壮恋淼暮穸炔淮笥?0mm。
4.7 鉆孔樁混凝土施工
4.7.1 混凝土的生產、運輸
由于是水上施工無法采用陸上混凝土，因此2#塔混凝土由水上混凝土工廠“大橋海天3號”供應，由其自帶泵機泵送至平臺頂面，利用布料機和導管進行水下混凝土灌注。
4.7.2 混凝土的灌注
開始灌注水下混凝土時，導管底口離孔底0.4m左右?？城蚯耙惭b隔水栓，砍球后保證初灌混凝土導管埋深在1.0-3.0m。灌注過程中，導管的埋深測量采用同步多測點的辦法，避免因孔徑大產生大的誤差和測量錯誤。
結語
通過對本工程中主塔2#墩大直徑鉆孔樁施工的深入研究和總結，解決了水中鉆孔樁施工方法，解決了斜巖面地層下的大直徑鉆孔樁的鉆孔、成孔施工方法，可以為同類施工提供寶貴的實踐經驗。
參考文獻
[1]《公橋涵施工技術規范》JTG/F50-2011.
[2]《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》CJJ 2-2008.
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