超厚淤泥層鉆孔灌注樁樁位控制技術(shù)

■彭文勇 趙云峰 李國亮 袁繼東

(1.浙江工程管理有限公司，杭州 310006；2.中鐵一局集團橋梁工程有限公司，重慶 401121)

由于超厚淤泥層處于流塑狀態(tài)，護筒受側(cè)向力作用后易發(fā)生整體位移，超厚淤泥層鉆孔灌注樁施工很容易造成樁位偏差大大超過規(guī)范標準，某橋梁20根鉆孔灌注樁樁位只有6根偏差在70mm以內(nèi)，不能滿足設(shè)計要求。因此超厚淤泥層鉆孔灌注樁樁位控制技術(shù)研究對保證橋梁工程鉆孔灌注樁質(zhì)量具有十分重要意義。

1 工程概況

蒼南縣龍港新城巴曹大橋工程項目位于鰲江口，主要內(nèi)容包括主橋(Pm18～Pm21)、陸上段引橋(Pm1～Pm17)、海上段引橋(Pm22～Pm40)及Ps1、Ps2匝道。主線橋梁全長1799.74m，兩對匝道全長513.97m。橋樁基處于沖海積平原亞區(qū)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)從上往下依次為39～45m厚的淤泥，45m～50m厚的粘土層，5～15m厚的粉砂層，粉砂層下部均為黏土層。由于淤泥層厚度為39～45m，淤泥層處流塑狀態(tài)，地基承載力43～48kPa，受側(cè)向力作用后易發(fā)生整體位移。樁基施工要求鋼護筒穿透所有淤泥層并進入下臥層2m以上，淤泥層下部的粉砂層易造成塌孔、縮孔事故。這種特殊地質(zhì)情況造就樁基施工極為困難，對于樁基的樁位的精度控制也極為復(fù)雜。

2 引起鉆孔灌注樁樁位偏差因素分析

對鉆孔灌注樁樁位影響比較大的因素有：測量人員的技術(shù)、測量設(shè)備的精度、樁機的完好程度、樁機平臺的穩(wěn)定性、護筒的剛度、護筒就位的準確性。在保證人員設(shè)備符合施工規(guī)范要求的前提下，樁機平臺的穩(wěn)定性、護筒就位的準確性、護筒的剛度成為影響超厚淤泥層鉆孔灌注樁樁位偏差的主要因素。

(1)樁機平臺的穩(wěn)定性

施工區(qū)域位于蒼南龍港新城江南圍墾地區(qū)，圍墾區(qū)為2013年新吹填的灘涂區(qū)，吹填采用吹海泥造地，海泥流動性大、沉降量大，整體穩(wěn)定性差。吹填區(qū)域表層經(jīng)過了簡單處理，承載力小，地表沉降還在沉降期內(nèi)，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況和周邊可利用填筑材料情況，采用宕渣進行施工平臺填筑，填筑尺寸為15m×15m，護筒位置填筑海沙，確保鋼護筒能夠插打。為了觀測宕渣填筑施工平臺的位移，在填筑施工平臺及施工平臺周邊吹填區(qū)域設(shè)置沉降及位移觀測樁。

表1 施工平臺擺動情況測量數(shù)據(jù)表

施工平臺主要材料為宕渣，填筑在吹填土上，由于地質(zhì)條件差宕渣平臺位移大，沉降大，表1表明在宕渣鋪筑的地基上直接搭建施工平臺，極易產(chǎn)生移動及沉降。

(2)鋼護筒就位的準確性

根據(jù)地質(zhì)勘探資料，所處地層結(jié)構(gòu)從上往下依次為39～45m厚的淤泥，2015年9月對5節(jié)鋼護筒進行了插打試驗：

表2 鋼護筒入水后垂直度檢查記錄

鋼護筒插打時，由于在淤泥層中受力不均勻，現(xiàn)場驗證表明鋼護筒偏移較多，無法保證鋼護筒在下沉過程中的垂直度控制。

(3)鋼護筒的剛度

鉆孔灌注樁所處位置為39～45m厚的淤泥，鋼護筒要求貫穿淤泥層往下2m。淤泥產(chǎn)生的側(cè)向土壓力較大，鋼護筒受外力作用大，剛度不夠容易變形。一般鋼護筒板厚12mm，根據(jù)計算，參考國內(nèi)同類工程經(jīng)驗，12mm厚鋼護筒在振動下沉過程中會發(fā)生底口擠扁變形，會影響鋼護筒就位精度。

3 技術(shù)措施

(1)減小施工平臺的不穩(wěn)定性

宕渣施工平臺自身具有不穩(wěn)定性，再加上淤泥受外力后產(chǎn)生位移，使得原施工平臺穩(wěn)定性差，容易沉降和偏位，現(xiàn)在在原有平臺上鋪設(shè)大塊鋼模板，使得平臺整體性好，淤泥局部沉降對平臺影響較小，平臺穩(wěn)定性增加。

表3 宕渣平臺鋪設(shè)大塊鋼模板前后擺動情況對比表

(2)利用“增重法”保證鋼護筒入淤泥的垂直度

為保證鋼護筒進入淤泥層后的垂直度，在進入淤泥層后，根據(jù)計算淤泥層的粘附力、偏移力，依次增加每節(jié)鋼護筒的下放配重，采用頂端“增重法”增大鋼護筒下放的沖擊力，在增大慣性的作用下確保鋼護筒下放過程中垂直度的控制。使用“增重法”下放鋼護筒后，鋼護筒進入淤泥層后的垂直度均已滿足設(shè)計要求和允許誤差范圍，符合鋼護筒下放對垂直度的要求(＜1%L)。

表4 實施后鋼護筒入淤泥層垂直度偏差統(tǒng)計表

(3)增大鋼護筒壁壁厚

由于δ12mm壁厚的鋼護筒無法滿足施工需要，通過計算決定鋼護筒選用δ16mm的壁厚鋼護筒，防止下沉時鋼護筒被淤泥層側(cè)向力擠扁，同時在刃口處1m范圍補焊鋼板，來保證刃口處有足夠的切削力。

施工結(jié)果表明，板厚的改變是正確的，鋼護筒跟進到了基巖頂面，沒有發(fā)生過大的變形及位移，保證了鋼護筒的就位精度。

表5 已入淤泥層的6節(jié)鋼護筒變形量

4 施工結(jié)果

(1)施工結(jié)果表明，通過在原有平臺上鋪設(shè)大塊鋼模板、利用“增重法”保證鋼護筒入淤泥的垂直度、增大鋼護筒壁壁厚能夠保證鉆孔灌注樁樁位滿足規(guī)范和設(shè)計要求。

表6 樁位偏差

(2)比計劃工期提前19天完成，為承臺、墩身贏得了寶貴時間；節(jié)約機械使用費：0.26萬元×19天=4.9萬元，節(jié)約人工費用：0.2萬元×19天=3.8萬元，共計節(jié)約費用：4.9+3.8=8.7萬元。