低凈空下軟土層新增樁基施工方法介紹

翟明　張紹才　肖一文

[摘 要]介紹了一種低凈空條件下，在深厚軟土層中新增樁基加固橋梁的施工方法，該法具有對(duì)周邊底層影響小，施工操作方便等特點(diǎn)，以期為類似項(xiàng)目提供參考。

[關(guān)鍵詞]樁基工程；新增樁基；低凈空；軟土層；施工方法

中圖分類號(hào)：TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）17-0258-02

1.橋梁概況

某大橋位于沿海高速軟土地區(qū)段，于1997年底建成，中心樁號(hào)K2343+439；全長235.42m，橋跨組合為31.6m+3×50m+45.8m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，橋墩采用單柱式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，支座類型為板式橡膠支座，伸縮縫為毛勒式伸縮縫。

根據(jù)某檢測單位2015年12月1日對(duì)某大橋的病害檢測結(jié)果如下：外觀檢查中發(fā)現(xiàn)該橋左幅1、2、3、4、5跨、右幅1、2、3、4、5跨箱梁箱內(nèi)、箱外梁端腹板位置新增較多斜向裂縫、約三分之二裂縫縫寬超限，部分腹板斜向裂縫為箱內(nèi)外對(duì)稱分布，同時(shí)，發(fā)現(xiàn)在建成后，逐年交通壓力倍增情況下，原橋的樁基發(fā)生沉降，根據(jù)橋梁檢查結(jié)果，某大橋左、右橋被評(píng)定為四類橋。

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，采取如下加固措施：（1）增加樁基、托梁，在原橋樁基兩側(cè)增加1.8m樁基，樁頂接托梁與原橋樁基連接。樁基、托梁采用C30鋼筋混凝土。（2）橋墩墩身、蓋梁加厚（3）增加防撞護(hù)欄（4）箱梁腹板加厚、增設(shè)腹板預(yù)應(yīng)力鋼束（5）箱內(nèi)腹板頂增設(shè)混凝土倒角。

施工要求：在原橋樁基中心兩側(cè)3米處增加直徑1.8m樁基，樁頂接托梁與原橋樁基連接。樁基采用C30水下混凝土澆筑。左、右幅1#～4#墩新增樁基16根，每根樁基孔深40m，樁基直徑為1.8m。根據(jù)某大橋橋梁加固設(shè)計(jì)圖紙，擬按照“先下部后上部”的原則進(jìn)行舊橋加固施工。

某河河道水流平緩，水位差約1.0m。經(jīng)現(xiàn)場對(duì)1#墩、2#墩勘探，地下地層分層及各土層深度如表1所示?，F(xiàn)場測得地勘結(jié)果：

2.成孔方法選擇

本項(xiàng)目新增樁基按摩擦樁設(shè)計(jì)，根據(jù)地勘結(jié)果，表層以下20米范圍內(nèi)均為淤泥層或者淤泥夾砂，因新增的樁基靠近原有樁基（中心距為3m），且橋下凈空僅7米。既有成樁方式有：

①人工挖孔樁：目前翠林大橋橋址處實(shí)測地下水位高程約+1.20m，由于新增樁基處緊臨河道，且周圍土壤中含砂量較高。鑒于地下水位過高，人工挖孔40m深風(fēng)險(xiǎn)太大，故無法采用人工挖孔樁成孔。

②回旋鉆或旋挖鉆孔成樁：目前市場上回旋鉆機(jī)機(jī)架最小高度均為10.8m，且回旋鉆配反循環(huán)鉆孔施工要求卵石粒徑≯5cm（根據(jù)勘察資料，卵石層粒徑15.8～16.5m），以保證泵吸排渣時(shí)不堵塞鉆桿。另回旋鉆、旋挖鉆成孔在清孔后，孔壁的穩(wěn)定性較差。

綜合上述原因，回旋鉆鉆孔不適宜本項(xiàng)目。

③沖擊鉆鉆孔灌注樁：擬采用的JK-8型沖擊鉆機(jī)長度約7.2m、寬度約2.0m、地面至桅桿頂高度7.2m，底盤自重約9.5t，沖擊錘重約6t，設(shè)備不改裝即可直接用于本項(xiàng)目鉆孔施工。

正循環(huán)沖擊鉆機(jī)利用不斷地提鉆頭、落鉆反復(fù)沖擊孔底土層，把土層中的泥砂、石塊擠向四壁（即成孔后孔壁穩(wěn)定性好）或打成碎渣，鉆渣懸浮于泥漿中，利用泥漿泵將鉆渣返出孔外。

鑒于翠林大橋處卵石層較厚，考慮樁基鉆孔、灌注施工安全等多方面因素，擬選用沖擊鉆正循環(huán)排渣進(jìn)行樁基施工。經(jīng)過討論，研究和比較，最終選擇采用在淤泥層采用全護(hù)筒跟進(jìn)的方式進(jìn)行施工，由于原橋橋底凈空較低，將護(hù)筒分節(jié)制作加工，從而減少對(duì)周邊底層的影響.采用低幅高頻振動(dòng)錘進(jìn)行下沉鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒直徑2米，護(hù)筒埋設(shè)完成后，

進(jìn)行沖鉆施工過程中對(duì)原有樁基的幾何位置進(jìn)行監(jiān)控，以判斷該施工方法的效果。

3.施工方法

1、施工放樣

（1）沿原橋墩柱橫橋向外輪廓點(diǎn)拉線，然后用測距交會(huì)法測量樁基橫橋向的位置，并打入標(biāo)樁。

（2）在距樁中心約2.5m的安全地帶設(shè)置“十”字護(hù)樁。以四個(gè)控制護(hù)樁為基準(zhǔn)控制護(hù)筒的埋設(shè)位置和鉆機(jī)的準(zhǔn)確就位，并用于以后控制鋼筋籠的吊裝定位。

2、搭設(shè)護(hù)筒

鋼護(hù)筒采用12～16mm厚的鋼板Q235鋼板卷制拼焊而成，護(hù)筒直徑為200cm。根據(jù)現(xiàn)場凈空要求，鋼護(hù)筒在現(xiàn)場分節(jié)段加工成6m、4.5m、3m節(jié)段。

鋼護(hù)筒的制作流程為：劃線、號(hào)料和切割→矯正鋼板邊緣加工→卷板→單件組裝→裝配→焊接→分段接長。

鋼護(hù)筒沉入主要機(jī)具設(shè)備采用DZ90型振動(dòng)錘及50t汽車吊。

（1）采用挖掘機(jī)埋設(shè)鋼護(hù)筒，護(hù)筒埋入較堅(jiān)實(shí)的土層中至少0.5m。護(hù)筒在豎直方向的傾斜度不大于1%，護(hù)筒頂部高出地面30㎝，且護(hù)筒中心與樁中心的平面位置偏差不超過50㎜。

（2）護(hù)筒就位后，其外側(cè)開挖分層回填搗密。

（3）啟動(dòng)DZ90振動(dòng)錘電源開關(guān)，以10秒為一振動(dòng)間隔，量測鋼護(hù)筒偏位，并通過汽車吊主鉤及吊臂變幅微調(diào)。

（4）鋼護(hù)筒沉入距原地面50cm時(shí)停止錘擊，按接長順序吊起第2節(jié)鋼護(hù)筒，并按試拼時(shí)的油漆標(biāo)記與前一節(jié)護(hù)筒對(duì)接，保證鋼護(hù)筒的軸線偏差在允許誤差范圍內(nèi)，采用焊接方式連接。焊接要求如下：

①割除樁頂變形部分；

②接頭處浮銹及油污清除干凈；

③上、下節(jié)護(hù)筒焊接時(shí)校正垂直度，對(duì)口間隙2～3mm；

④接頭焊接完畢冷卻10min后繼續(xù)錘擊。

2、鉆機(jī)安裝

鉆機(jī)安裝主要應(yīng)控制鉆機(jī)及鉆架的穩(wěn)固可靠性，保證位置準(zhǔn)確。

（1）鉆機(jī)就位后用枕木支墊牢固，然后檢查鉆機(jī)鉆頭中心及樁位，確保在同一鉛垂線上，要求垂直度偏差不大于1%。

（2）鉆機(jī)及鉆架穩(wěn)定牢固，不產(chǎn)生位移及沉降。

（3）對(duì)護(hù)筒的位置及直徑進(jìn)行復(fù)查，鉆頭鋼絲繩中心與護(hù)筒中心的偏差≯5㎝。

（4）電力及機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

鉆機(jī)安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，并檢查下列各項(xiàng)，若不符合要求應(yīng)進(jìn)行調(diào)整、加固。

（1）護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)階段

鉆機(jī)就位之后，開動(dòng)鉆機(jī)在護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行“自造漿”。當(dāng)孔內(nèi)泥漿指標(biāo)符合要求后，再慢速減壓鉆進(jìn)。

3、沖鉆施工

按照要求，進(jìn)行鉆機(jī)檢查，并開始沖擊施工，施工過程安排人員監(jiān)督檢查，確保鉆錘落入鋼護(hù)筒，每天檢查鉆機(jī)垂線是否發(fā)生位移。

4、沖孔樁機(jī)操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

（1）開鉆時(shí)孔內(nèi)應(yīng)先灌注泥漿。如孔中有水，可直接投放粘土，用鉆頭以小沖程反復(fù)沖擊造漿，使護(hù)筒底口以下2～3m范圍內(nèi)的孔壁堅(jiān)實(shí)、不漏，并豎直圓順，能起導(dǎo)向作用。

（2）在圓礫土等松散層開孔或鉆進(jìn)時(shí)，可按1：1投入粘土和小片石（粒徑不大于15cm），用小沖程反復(fù)沖擊，使泥膏，片石擠入孔壁。

（3）鉆進(jìn)過程中，必須勤松繩，少量松繩，防止打空錘，避免鋼絲繩承受過大的意外荷載而遭受破壞。勤取碴，使鉆頭能經(jīng)常沖擊新鮮地層。取碴后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)入新鮮泥漿以保護(hù)護(hù)筒內(nèi)水頭。

（4）起落鉆頭時(shí)，速度宜均勻，不可過猛或驟然變速以免碰撞孔壁。

（5）鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭的轉(zhuǎn)向裝置，使鉆頭在鉆進(jìn)中能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)現(xiàn)鋼絲繩磨損嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。鋼絲繩聯(lián)接不牢固時(shí)及時(shí)加固，以防掉鉆。

（6）鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)使沖程在一定范圍內(nèi)經(jīng)常變動(dòng)，不可長時(shí)間采用同一沖程，以免沖成十字槽或梅花孔，而發(fā)生卡鉆。

（7）經(jīng)常檢測泥漿性能，泥漿性能不好時(shí)，可采用投粘土，摻或，取碴等辦法及時(shí)調(diào)整。

（8）如發(fā)現(xiàn)偏孔，應(yīng)及時(shí)回填粘土和小片石進(jìn)行糾偏，回填高度應(yīng)高出偏孔處0.5m。

（9）鉆頭直徑磨耗超過1.5cm時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換、修補(bǔ)。

（10）因故停鉆時(shí)，應(yīng)將鉆頭提出孔口，再開鉆時(shí)應(yīng)以小沖程沖擊從小逐漸加大，過渡到正常沖程范圍，更換鉆頭時(shí)，應(yīng)檢測鉆頭直徑，以免卡鉆。

（11）為了正確提升鉆頭的沖程，應(yīng)在鋼絲繩上做出醒目標(biāo)記。

（12）為防止鄰孔孔壁坍塌或影響鄰近孔已灌混凝土的凝固，應(yīng)待鄰孔混凝土灌注完畢，并達(dá)到2.5MPa抗壓強(qiáng)度后方可開鉆，以免因震動(dòng)影響混凝土質(zhì)量。

（13）鉆頭進(jìn)出孔口時(shí)，嚴(yán)禁孔口附近站人，防止發(fā)生鉆頭撞擊人身事故。

（14）孔深檢測：孔深通過系有測錘的測繩下放入孔中，將測錘放到孔底，手拉緊測繩，使測繩繃緊，直接從預(yù)先做好尺寸標(biāo)記的測繩上讀出孔的深度。測量時(shí)，在孔內(nèi)選取3個(gè)比較平均的位置連續(xù)測3次，取3次測量值的平均值作為鉆孔深度?？咨畈坏眯∮谠O(shè)計(jì)值要求，否則應(yīng)重新下鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)。

（3）沉渣厚度檢測

沉渣厚度通過二次孔深的比較來檢測，即終孔時(shí)與水下混凝土澆灌前的深度差值。

4.監(jiān)控結(jié)果

現(xiàn)場進(jìn)行第三方監(jiān)控，監(jiān)控結(jié)果如表2，表3：

根據(jù)第三方監(jiān)控結(jié)果，鄰近橋墩的水平、豎直傾角變化最大值僅1.742°，水平位移最大僅0.0004m、豎直位移最大僅0.0008m，均非常小，說明施工過程對(duì)周邊地層的影響非常小，也證明，采用該種施工方案，能有效解決在地表層為深厚軟土地基地區(qū)，低凈空條件，下，新增橋梁樁基施工難題，為同行業(yè)的施工提供了參考。

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