淺析橋梁鉆孔樁基深水接樁施工

關(guān)鍵詞：橋梁樁基；鋼護(hù)筒圍護(hù)；河床水下注漿；樁基接長施工

　　0 前 言

　　本橋位于思南縣城現(xiàn)建成通車的烏江I橋上游。橋長515.44m，最大橋高34米，主橋最大墩高25米。主橋上部結(jié)構(gòu)為（85+150+85）米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，下部主墩為雙薄壁空心墩，樁基礎(chǔ)；橋梁西岸引橋為3×27m+2×25m連續(xù)箱梁，東岸引橋為2×25m連續(xù)箱梁。大橋3、4號橋墩下部矩形截面雙薄壁空心墩，橫橋向?qū)?.5米，順橋向厚1.8米，兩墩柱之間凈距為4.4米,空心墩身向上伸入0號梁段，形成箱梁的橫隔板, 承臺尺寸為15×9.5×4.5m配鉆孔灌注樁，群樁基礎(chǔ)，樁直徑為2.2m。3#墩地處河床位置，覆蓋層為流沙。樁基位置水深約8m，并且向河中心位置逐漸變深。

　　該橋3#承臺底的原設(shè)計標(biāo)高為352.785m，設(shè)計變更后承臺底標(biāo)高變?yōu)?54.78m，由于前期施工時3#墩左2#樁基按照原設(shè)計施工，導(dǎo)致此棵樁基需要接樁約2m。接樁施工時水位標(biāo)高357.5m。

　　1 鉆孔樁接樁方案的確定

　　首先方案采用在樁孔周圍2m范圍內(nèi)采用打孔灌注水泥漿固結(jié)砂層，水泥漿固結(jié)砂層后采用200m3水泵2臺抽水，在水位降至接近可施工時，采用人工清孔，鑿除樁頭松散砼，進(jìn)行接樁施工。在人工進(jìn)行清孔作業(yè)時，在水流及水壓力作用下，涌砂現(xiàn)象嚴(yán)重，無法進(jìn)行施工作業(yè)，該方案不可行。后經(jīng)研究探討后，在河道水位較深，砂層較厚的情況下，決定采用圓形鋼護(hù)筒圍護(hù)，在護(hù)筒周圍采用深水注漿固結(jié)封底。待注漿形成強(qiáng)度后，將鋼護(hù)筒內(nèi)水抽干，鑿除樁頭松散砼，焊接接樁鋼筋，澆筑砼，待鉆孔樁砼達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度進(jìn)行承臺施工。

　　1.1技術(shù)方案的可行性

　　在靜水中，水泥漿的密度比水大，通過注漿方法將水泥漿置換護(hù)筒內(nèi)和護(hù)筒外周圍砂層，使水泥漿滯留在砂層內(nèi)。在鋼護(hù)筒內(nèi)水位與河道水位相平時，底部砂層沒有水壓差，不會產(chǎn)生滲流和涌砂。鋼護(hù)筒內(nèi)表面水在注漿后沒有被撓動，護(hù)筒底部不產(chǎn)生涌砂和滲水，水泥漿在這種情況下就不會被稀釋降低濃度。經(jīng)過一定時間后，砂與水泥漿凝結(jié)產(chǎn)生強(qiáng)度，與鋼護(hù)筒和鉆孔樁身形成整體，從而達(dá)到阻止涌砂和滲水的效果。

　　1.2圍水設(shè)施各項參數(shù)確定與設(shè)計

　　1.2.1圍堰尺寸及圖形

　　利用鉆孔樁施工時的承臺圍堰，在圍堰內(nèi)采用砂袋及混凝土澆筑加固加高，保證施工作用的安全，圍堰與已樁基圓形鋼護(hù)筒之間已有足夠的施工作用寬度。圍堰完成以后，再往圍堰里其他面積澆筑封底混凝土，并在左2#樁基四周留有1m不進(jìn)行封底混凝土澆筑，以減少樁基內(nèi)水壓力。

　　1.2.2圓形鋼護(hù)筒直徑D的確定

　　圓形鋼護(hù)筒直徑應(yīng)比鉆孔灌注樁直徑大，且每側(cè)應(yīng)留有注漿工作寬度，以便于施工人員進(jìn)行底部注漿封底施工操作；再則考慮護(hù)筒下沉?xí)r會產(chǎn)生偏移、傾斜的可能性，故每側(cè)應(yīng)至少有0.6m左右寬度。圓形鋼護(hù)筒直徑即為鉆孔灌注樁直徑加上兩側(cè)0.6m的寬度即為3.0m直徑。

　　1.2.3圓形鋼護(hù)筒長度L的確定

　　圓形鋼護(hù)筒的筒頂應(yīng)高出正常水位頂面，以避免滲水沖進(jìn)護(hù)筒內(nèi)部，影響樁基鋼筋接長和砼澆筑的后續(xù)工作施工。由于護(hù)筒長度較長，造價越高，決定采用0.3m作為護(hù)筒頂面高出水面高度。

　　圓形鋼護(hù)筒的筒底應(yīng)比原設(shè)計樁頂標(biāo)高低，以便使樁身與注漿固結(jié)形成整體，在鑿除鉆孔灌注樁松散砼時不會鑿穿后再次出現(xiàn)涌砂，決定采用0.4m。

　　圓形鋼護(hù)筒長度的計算為河床水位標(biāo)高357.5m減去原設(shè)計樁頂標(biāo)高約350..78m，再加上0.3m的安全高度和0.4m的粘結(jié)高度，共7.1m長度。

　　由于護(hù)筒太長，采用分節(jié)施工，護(hù)筒頂面焊接槽鋼增加剛度，待護(hù)筒安放準(zhǔn)確就位，在護(hù)筒頂面安裝4個附著振動器，逐漸使護(hù)筒向下沉，然后焊接另一節(jié)護(hù)筒，繼續(xù)向下，直到護(hù)筒底低于樁頂混凝土標(biāo)高0.4m后，使護(hù)筒與樁基混凝土之間能夠足夠密實，防止涌水涌砂。

　　1.2.4圓形鋼護(hù)筒壁厚t

　　鋼護(hù)筒采用低碳鋼A3鋼，根據(jù)經(jīng)驗，承受3m的水壓力采用壁厚1.5cm足夠。

　　1.2.5圓形鋼護(hù)筒自重W

　　鋼護(hù)筒長度L采用5m，直徑D為3m，壁厚t為1.5cm。鋼密度ρ一般為7.8g/cm3。所以該護(hù)筒自重： W=ρ(пD)tL=7.8×103×3.14×3×0.015×7.1=7.83×103kg=8 t

　　1.3水泥注漿

　　在鋼護(hù)筒內(nèi)鉆孔樁的樁頭松散砼鑿開后，鋼護(hù)筒底部注漿砼重力最小，水壓力不變，此時為最不利情形。假定注漿砼與護(hù)筒及鉆孔灌注樁的摩阻力影響忽略不計（偏安全考慮），在注漿砼的自重與水的壓力相等時，水才不會沖破注漿砼而涌入鋼護(hù)筒內(nèi)。當(dāng)護(hù)筒內(nèi)外水位相同，護(hù)筒內(nèi)不會出現(xiàn)涌砂和滲水時，可開始注漿。注漿采用壓力為1MPa的壓漿機(jī)，注漿管采用細(xì)長鋼管（外徑為3cm，長度為5m，內(nèi)部空心，底部封閉，兩側(cè)開小孔），水泥漿采用水灰比為0.4的配比，外摻加0.8%的減水劑。稠度為14～18s。將注漿管插入到護(hù)筒底部砂中，開始注漿。注漿范圍為鋼護(hù)筒內(nèi)樁周圍的砂全部注漿(樁頂不用注降,因為以后要破虛樁頭和接樁)；在注漿時，將注漿管由下往上慢速抽出，抽離鋼護(hù)筒內(nèi)頂面砂層后停止。每次注漿間距一般為20cm，整根樁注漿應(yīng)一次性操作完成。

　　1.4接樁施工

　　注漿施工完成以后，護(hù)筒內(nèi)水不允許再出現(xiàn)擾動。經(jīng)過12h后，砼達(dá)到一定強(qiáng)度，可以將護(hù)筒內(nèi)水抽干。在注漿砼的作用下，鋼護(hù)筒內(nèi)不會出現(xiàn)滲水和涌砂，可開始進(jìn)行鑿除樁頭松散砼施工，焊接接樁鋼筋，澆筑接樁砼。由于鋼護(hù)筒底部已經(jīng)注漿，使護(hù)筒與樁基及砂子膠結(jié)更加密實，導(dǎo)致護(hù)筒已經(jīng)無法取出，只能根據(jù)現(xiàn)場情況，將路出表明部分鋼護(hù)筒割開并用吊機(jī)取出，盡量用于下次使用。最后進(jìn)行樁基周圍封底混凝土的澆筑，采用水下混凝土澆筑方法進(jìn)行澆筑。當(dāng)封底混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，可抽干圍堰內(nèi)滲水，鑿平混凝土，進(jìn)行承臺施工。

　　1.5注意事項

　　1.5.1 鋼護(hù)筒內(nèi)水位必須與河道水面在同一高度才能注漿。注漿時，特別注意水泥漿的攪拌，水灰比不能過大，以免遇水稀釋。

　　1.5.2 鑿樁頭時，鉆孔灌注樁周圍泥壁可能會產(chǎn)生少量滲水，可待全部鑿?fù)暌院笤阢@孔灌注樁周圍鑿孔眼，待護(hù)筒內(nèi)外水位相平后在孔眼處再次補(bǔ)充注漿。經(jīng)這樣處理以后，鋼護(hù)筒沒有再出現(xiàn)滲水了。

　　2 鉆孔樁接長經(jīng)濟(jì)效果

　　該橋共計接樁1棵，接樁長度2m，實際共用水泥3t和外摻減水劑30kg用于注漿處理，人工工日合計60工日左右，水泵約7個臺班�？傆嬞M(fèi)用約10000元。因此，對于水下砂層較厚涌水較大情況下的樁基接長，采用鋼護(hù)筒圍護(hù)，底部注漿方法處理較為經(jīng)濟(jì)。

　　3 結(jié) 語

　　該樁處理后經(jīng)檢測質(zhì)量符合設(shè)計要求，采用剛護(hù)筒深水接樁方法，施工簡便、工期短、成本低。給施工帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　參考文獻(xiàn)：

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