環(huán)島南路互通立交橋樁基施工中問題的處理——就B1P32 樁基卡錘事故的淺析

■甘黃淮 ■福建泰源建設(shè)發(fā)展有限公司，福建 龍巖 364000

1 工程概況

廈門市機(jī)場(chǎng)路環(huán)島南路立交橋位于功大道與演武大橋交叉處，是進(jìn)出廈門島的快速通道。漲退潮時(shí)演武大橋邊的海岸與鼓浪嶼形成壺口狹長(zhǎng)地段，造成該處水流湍急、流向復(fù)雜。除了受到潮水的影響之外，還經(jīng)常受到臺(tái)風(fēng)的影響。

該立交橋場(chǎng)地地形變化大、地層、地質(zhì)情況復(fù)雜。演武大橋外側(cè)B1、C1 匝道處的地質(zhì)情況從上往下依次為淤泥層、中砂混淤泥層、亞黏土層、全風(fēng)化花崗巖、砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖。有些地方的覆蓋層厚，有些地方的覆蓋層薄(如:B1P28～B1P33 樁基處表面覆蓋有2～3 米淤泥，幾米到十幾米的砂層，5～8 米的亞黏土層，然后才是強(qiáng)風(fēng)化巖;而在B1P23～B1P25 樁基處的巖層上只覆蓋了2～3 米淤泥層)。

2 工程特點(diǎn)

特殊的水文、氣候和地質(zhì)條件給施工平臺(tái)的搭設(shè)、樁基的施工也帶來了極大的難度。再加上當(dāng)時(shí)施工條件的限制，申請(qǐng)利用演武大橋的一個(gè)車道作為施工便道，再向外海側(cè)延伸搭設(shè)施工平臺(tái)(注:平臺(tái)采用鋼管樁搭設(shè)的，平臺(tái)面標(biāo)高控制在5 米左右)，B1P32 處海底面標(biāo)高在-7～-8 米，用t=12mm 的鋼板卷制成直徑2400mm 的鋼護(hù)筒，因考慮到吊車的吊重有限分別制成13.5 米和9 米的基本節(jié)下放，再用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉，再接長(zhǎng)并繼續(xù)振動(dòng)下沉，直至不再沉為止。由于當(dāng)時(shí)用的是90kw 的振動(dòng)錘，振動(dòng)力較小，只能振入砂層4～5 米。且由于時(shí)間緊迫，而購(gòu)買和租用都不方便，于是決定先將沖孔沖過護(hù)筒腳再振動(dòng)下沉。在沖至護(hù)筒腳往下0.5 米時(shí)，護(hù)筒內(nèi)泥漿漏到與海面齊平，再接長(zhǎng)護(hù)筒，但在振動(dòng)下沉3 米左右已無法下沉了，又開始沖，在沖至護(hù)筒腳時(shí)由于離砂層底部還差2 米多。再接長(zhǎng)護(hù)筒，也無法下沉，只有加濃的泥漿并加入了水泥以提高壁的效果，防止護(hù)筒腳漏漿。經(jīng)過了沖一段加入部分黃土和水泥并減小沖錘的沖程，順利地穿過砂層進(jìn)入亞粘土層，穿入亞粘土層后再進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，經(jīng)過了7～8m 強(qiáng)風(fēng)化花崗巖就直接進(jìn)入微風(fēng)化花崗巖。

3 工程事故處理過程及措施

由于沖錘卡在孔下61.5m 處，為了要探明孔底卡錘的具體情況，請(qǐng)來了潛水員到孔底探明情況，但潛水員下潛的深度在40～50m 之間(再深下去便會(huì)給潛水員帶來極大的危險(xiǎn))。班組因拉錘心切，便私下決定將孔內(nèi)泥漿抽掉以降低孔內(nèi)水位達(dá)到減壓效果。

在低潮時(shí)將泥漿抽到持平，待漲潮后，筒外水位比孔內(nèi)高，在高至2m 左右時(shí)出現(xiàn)了海水倒流入孔內(nèi)(經(jīng)分析，是由于當(dāng)時(shí)振動(dòng)錘的振動(dòng)力不夠，護(hù)筒只在砂層里，并未穿過砂層，抽到孔內(nèi)泥漿水位低于孔外水位時(shí)，孔外壓力大于孔內(nèi)壓力導(dǎo)致了海水倒灌)，在海水倒灌的同時(shí)帶入了大量砂子，使得已清孔了一段時(shí)間的孔內(nèi)又流入大量砂子，耗費(fèi)大量人力與時(shí)間，也沒能清得到孔底。最后，到外地租用120kw 的振動(dòng)錘把護(hù)筒壓入亞粘土層，通過反循環(huán)將孔底清理干凈。

在此過程中，曾有人建議用小加固的護(hù)筒并在其下邊焊上錘牙，進(jìn)行擴(kuò)孔?？山Y(jié)果卻是卡在孔的中部了，最后是讓潛水員將其割掉拉上來。

曾用過千斤頂，將其一端頂在孔壁一端頂在錘頭，靠近錘頭處做個(gè)套筒，然后沿著鋼絲繩下放到錘頭，就位后開始頂，結(jié)果錘紋絲不動(dòng)孔壁卻被頂進(jìn)十幾厘米(護(hù)壁很厚，油缸頂升長(zhǎng)度有限)，同時(shí)錘上掛拉鉤用50 噸的吊車吊，結(jié)果拉鉤鋼絲繩也被拉斷。

在嘗試著各種方法的同時(shí)也用過在孔內(nèi)用炸藥放至孔底進(jìn)行引爆，在引爆的同時(shí)拉緊樁機(jī)的鋼絲繩，想利用炸藥爆炸時(shí)的震動(dòng)，振松錘被砂子石塊卡住，或被卡在孔內(nèi)圍巖上，拉起錘頭，但由于方法上出了偏差，經(jīng)過多次嘗試沒有起到很好的效果，有時(shí)還發(fā)現(xiàn)有很多處的炸藥都沒有引爆，通過分析和查找相關(guān)資料，在水下爆破要采用雙雷管，能確保炸藥都能引爆(在后來的幾次孔下爆破中證實(shí)了其每次都能完全爆炸)，但還是沒有把錘炸上來，經(jīng)過分析，孔底泥漿濃度高，可能是孔底砂子沒有清干凈，爆炸力衰減快，卡在錘上砂子太多，沒有起到很好的效果。還得將孔底清得更干凈些。班組為了較好地清孔利用工字鋼，并在其腹板處加焊配重塊，以增強(qiáng)沖擊力，經(jīng)過對(duì)錘瓣之間的沖擊使得孔底加深了40～50cm，這就使錘處于半懸空狀態(tài)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的清孔，泥漿已經(jīng)變清了，沉渣流入加深的孔里?？ㄔ阱N瓣邊的砂子會(huì)流入加深的40～50cm 中使卡在錘瓣上的小石子被清走，只剩下少數(shù)幾個(gè)稍大的石子卡在錘上，最后加大炸藥量采用雙雷管引爆炸藥，順利地將樁錘拉起立。并進(jìn)行清孔。

環(huán)島南路立交海上樁基樁徑大(φ220cm)、孔深長(zhǎng)(最長(zhǎng)的達(dá)61.5m)，灌注砼的量大，需要的時(shí)間長(zhǎng)。首批混凝土的灌注量也大。

為此，專門做了一個(gè)高3.0m，直徑為1.8m 的料斗(可裝混凝土8.5m3)，架在護(hù)筒上，用50T 的履帶吊車吊住。采用砼泵車將料斗內(nèi)灌滿混凝土，然后，再將另一部裝滿混凝土的運(yùn)輸車開到泵車前，在拔球的同時(shí)將砼繼續(xù)泵入料斗。這樣，首批就有兩車16 方的混凝土灌入孔底，原本清干凈的孔底被沖刷得更干凈，保證了樁孔的孔底質(zhì)量。

在首批混凝土灌注完后，繼續(xù)進(jìn)行泵送，直到第一次拆管(在灌注過程中，處于安全考慮:吊車始終吊住料斗)。拆管后考慮了泵送的優(yōu)點(diǎn)，不再安裝小料斗，直接將泵送管插人導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)行灌注，這樣每根樁節(jié)約了拆裝料斗的時(shí)間多達(dá)兩個(gè)多小時(shí)，加快了灌注速度，保證了灌注質(zhì)量。經(jīng)廈門市質(zhì)檢部門的檢測(cè)，海上的二十九根樁全都是一類樁。

4 工程事故總結(jié)分析

(1)卡錘的主要原因是:由于地質(zhì)層有砂巖，在沖孔過程中的砂子在循環(huán)泥漿的過程中被粘在護(hù)壁上，在刮護(hù)壁時(shí)又被帶到孔底，加上在沖孔過程中撈渣不徹底，孔底還留有大量的沉渣，再由于錘邊在沖孔過程中會(huì)磨損，孔底直徑可能會(huì)比上面小一點(diǎn)，孔底巖層是花崗巖，硬度高，所以極易造成卡錘?？ㄥN現(xiàn)象出現(xiàn)后，卻由于經(jīng)驗(yàn)不足，沒能理清思路分析原因(當(dāng)然卡錘的原因復(fù)雜多樣，并非能完全分析準(zhǔn)確，但還是能分析出個(gè)大概原因的)，工人就采用抽漿降水位辦法，認(rèn)為這樣就可以減輕水壓，潛水員可以下到孔底探明情況。卻沒能考慮到護(hù)筒沒有完全穿過砂層，抽漿后導(dǎo)致孔內(nèi)漏漿，在此加上潮水的漲落，將大量的海砂帶入孔內(nèi)，給處理卡錘帶來更大的困難，其中設(shè)備不足(如，當(dāng)時(shí)120kw 振動(dòng)錘在廈門沒有地方租)也是延誤了處理卡錘的最佳時(shí)機(jī)，且原因分析不夠明確，在處理卡錘事故時(shí)帶有盲目性，也是導(dǎo)致處理卡錘花如此長(zhǎng)時(shí)間的重要原因之一。經(jīng)過這些嘗試之后，特別值得提的一點(diǎn)是:在出現(xiàn)卡錘事故后，千萬不要超之過急，理清思路，認(rèn)真地分析卡錘的原因、探明情況，應(yīng)該采取有效的清孔降低泥漿濃度，找準(zhǔn)卡錘位置，采取將炸藥放在卡錘位置，拉緊樁機(jī)鋼絲繩，在充分考慮到爆破沖擊波在泥漿中的阻尼作用，適當(dāng)?shù)丶哟笳ㄋ幍挠盟幜?，采用雙雷管引爆，利用引爆的瞬間產(chǎn)生巨大的沖擊波沖開被卡處的砂子、石子或孔底圍巖，這時(shí)通過樁機(jī)鋼絲繩的拉力將錘拉起。有人擔(dān)心這樣會(huì)把錘炸壞了，孔給炸塌了。原先幾次爆破都沒把錘炸起，據(jù)分析，主要原因是由于孔底泥漿濃度大，阻尼作用很大，沖擊波的衰減很快，而炸藥又無法準(zhǔn)確地放置在卡錘位置，致使產(chǎn)生的沖擊波不夠大，沒震開卡在錘頭處的砂石或圍巖，沒有達(dá)到效果。當(dāng)然擔(dān)心炸藥放多了會(huì)炸壞錘頭又沒有考慮泥漿的阻尼作用，而不敢多放炸藥，也是這幾次爆破失敗的原因(其實(shí)，經(jīng)過后面幾個(gè)工地的卡錘孔底爆破證實(shí)，爆破炸壞錘的想法是多余的)。還有人擔(dān)心把孔給炸塌了，其實(shí)經(jīng)過仔細(xì)分析，退一步講，就是孔因?yàn)檎ㄋ幷〝U(kuò)孔了，再將孔內(nèi)的塌孔的巖石用錘擊碎了，通過翻漿，清孔，把孔底清干凈，也不至于影響到樁的質(zhì)量，如果是孔底卡錘的話，擴(kuò)孔了還可以增加樁基的承載力!另外，還有一個(gè)值得一提的問題:就是在水下爆破的威力及沖擊波的衰減速率很大，特別是在濃度高的孔底，更是衰減速率大，它的波及范圍就很小了，不可能造成很大的塌孔。不至于將錘都埋在孔底。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)在后面的幾個(gè)工地的卡錘事故中得到證實(shí)是可行的，成功的。特別是在最近的一次卡錘事故中尤為突出。在廈安高速公路TC1 標(biāo)南山大橋的樁基卡錘事故中得到證實(shí)。當(dāng)時(shí)由于工人的疏忽，從孔底往上七八米出現(xiàn)了梅花孔，又加上停電沒有及時(shí)把錘拉起來，被卡在孔底。有了B1P32 樁基卡錘事故經(jīng)驗(yàn)，處理這次事故的思路特別清晰，先將孔底清干凈，再將泥漿比重降低，找準(zhǔn)卡錘位置，放置炸藥進(jìn)行爆破，每爆破一次加一點(diǎn)炸藥，這樣在短短的一個(gè)星期內(nèi)就將錘拉起來了。通過這幾次卡錘事故的處理得出一個(gè)道理:在處理卡錘事故中，采用爆破處理卡錘事故取到很好的效果。方法如下:首先將孔內(nèi)孔渣清干凈，將泥漿比重降低，在充分考慮泥漿的阻尼作用，適當(dāng)多放點(diǎn)炸藥，并采用雙雷管引爆。由于擔(dān)心錘頭被炸壞、未考慮泥漿的阻尼作用不敢多放炸藥，以及在水下爆破沒有采用雙雷管爆破，是以往爆破拉錘失敗的原因。其實(shí)，退一萬步來講，即使將孔底炸塌了，錘拉出來，在后來把孔底清干凈，下鋼筋籠，灌注混凝土也不會(huì)影響樁基質(zhì)量。這種可以放心使用，錘不會(huì)炸壞的!

(2)水下爆破技術(shù)注意問題。爆破方案的設(shè)計(jì)要請(qǐng)專業(yè)的爆破技術(shù)人員配合;爆破操作如裝藥、引爆必須由專業(yè)爆破人員完成;為確保周圍建(構(gòu))筑物的安全，要嚴(yán)格控制起爆藥量，盡量選用分段起爆;要充分考慮水深的影響;要注意裝藥的準(zhǔn)確性;選用抗水性能較好的炸藥;在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)一定要取得當(dāng)?shù)毓矙C(jī)關(guān)的批準(zhǔn)。

5 結(jié)束語

廈門地區(qū)由于地質(zhì)等原因，卡錘現(xiàn)象嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)錘拉不上來影響工期，卡錘無法拉上來時(shí)還要進(jìn)行補(bǔ)樁又增加成本，還影響工程質(zhì)量。這次卡錘的處理給施工提供了很好的借鑒——通過清孔放炮能非常有效地處理卡錘事故。用炸藥在孔底放炮處理卡錘事故，方便快捷，取得良好的效果。

［1］劉自明，王邦楣，陳開利.橋梁深水基礎(chǔ).人民交通出版社.

［2］飛康，魯浩.復(fù)雜條件下橋梁樁基施工質(zhì)量控制［J］.中南公路工程，2005.

［3］爆破手冊(cè).冶金工業(yè)出版社，2006.

［4］JTJ 041-2000 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.