椒江特大橋深水長(zhǎng)墩樁基礎(chǔ)工藝性試樁實(shí)施與應(yīng)用

周德卿 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司滬昆鐵路客運(yùn)專線浙江有限責(zé)任公司

1 工程概況

椒江特大橋橫跨浙江省臺(tái)州市椒江，主橋設(shè)計(jì)為（84+156+480+156+84）m雙塔雙索面鋼桁梁斜拉橋，全長(zhǎng)962.7 m（含梁縫），結(jié)構(gòu)為半漂浮體系，梁塔分離。該橋49、50#墩為主墩，處于河床中，埋深分別為8.371 m和10.071 m。下設(shè)42根直徑2.5 m的鉆孔灌注樁，梅花形布置，最大樁長(zhǎng)為116 m（49號(hào)墩）、123 m（50號(hào)墩）。為確保該橋樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量管理，組織了樁基施工前的工藝性試樁工作。

2 工藝性試樁，驗(yàn)證施工工藝，解決存在的安全質(zhì)量問題

（1）對(duì)鋼護(hù)筒插打施工工藝進(jìn)行驗(yàn)證，主要驗(yàn)證鋼護(hù)筒規(guī)格型號(hào)、插打設(shè)備能力，是否滿足工期、安全和質(zhì)量管理要求。

（2）對(duì)XR550D旋挖鉆機(jī)成孔工藝驗(yàn)證，主要驗(yàn)證該鉆機(jī)采用定制鉆桿后進(jìn)行主墩鉆孔樁的成孔能力，并驗(yàn)證工效能否滿足施組要求，保證施工生產(chǎn)安全。

（3）對(duì)主墩鉆孔樁的泥漿指標(biāo)、C50水下混凝土技術(shù)參數(shù)及灌注工藝等進(jìn)行驗(yàn)證，保證混凝土施工質(zhì)量。

3 試樁施工方案

采用XR400D和XR550D旋挖鉆機(jī)接力鉆進(jìn)成孔；預(yù)制鋼筋籠，分節(jié)經(jīng)棧橋運(yùn)到墩位，利用160 t履帶吊機(jī)分節(jié)下放；樁身C50水下混凝土采用內(nèi)徑400 mm導(dǎo)管灌注，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，利用聲測(cè)管及時(shí)進(jìn)行樁基檢測(cè)。

4 施工難點(diǎn)

（1）地質(zhì)條件復(fù)雜，流塑狀淤泥覆蓋層厚，施工難度大。工程范圍內(nèi)地層為第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）素填土，第四系全新統(tǒng)沖海積地層（Q4ml+m）粉質(zhì)黏土，第四系全新統(tǒng)沖海積地層（Q4m）粉質(zhì)黏土、淤泥、淤泥質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4ml+PL）粉質(zhì)黏土、含礫粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、粗砂、細(xì)圓礫土，第四系上更新統(tǒng)沖洪積地層（Q3ml+PL）細(xì)圓礫土、粗圓礫土、粉質(zhì)黏土、含礫粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、粉土，下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)凝灰?guī)r（J3Tu）。

（2）樁基C50水下混凝土灌注難度大。C50水下混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高，工作性能及抗氯鹽環(huán)境等要求高，混凝土粘聚性強(qiáng)，鉆孔樁混凝土灌注難度大，容易導(dǎo)致堵管等情況的發(fā)生。

（3）漲落潮影響下，鉆孔平臺(tái)支撐樁及鋼護(hù)筒插打定位難度大。

5 主要控制要點(diǎn)及措施

5.1 組織編制和審查施工方案

椒江特大橋?yàn)槿€控制性重、難點(diǎn)工程，在實(shí)施前組織施工單位根據(jù)指導(dǎo)性施組、設(shè)計(jì)圖和施工規(guī)范的要求，從工期、機(jī)械設(shè)備、人員、施工工藝、應(yīng)急措施等方面編制《杭紹臺(tái)椒江特大橋?qū)ｍ?xiàng)施工方案》，并組織專家審查。根據(jù)專家意見在樁基施工在旋挖鉆機(jī)和混凝土性能方面對(duì)施工方案進(jìn)了完善。

5.2 認(rèn)真做好技術(shù)交底

根據(jù)施工規(guī)范的要求，從鉆孔、清孔、鋼筋籠安裝、關(guān)注混凝土等分項(xiàng)工程編制具有針對(duì)性、實(shí)用的技術(shù)交底，向作業(yè)人員進(jìn)行一一交底，確保作業(yè)人員明確各道工序的施工方法和要點(diǎn)，保證達(dá)到應(yīng)知應(yīng)會(huì)效果。

5.3 嚴(yán)把人員安全質(zhì)量培訓(xùn)教育關(guān)

按照安全生產(chǎn)法和安全培訓(xùn)管理制度的要求，針對(duì)椒江特大橋樁基礎(chǔ)施工的實(shí)際情況，重點(diǎn)在安全防護(hù)設(shè)備、高空作業(yè)、機(jī)械設(shè)備作業(yè)安全、用電安全等方面對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行全面培訓(xùn)，不經(jīng)培訓(xùn)或培訓(xùn)考核不合格的人員不得上崗作業(yè)，保證施工過程人員和設(shè)備安全。

5.4 落實(shí)作業(yè)人員班前安全宣講

一方面是在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置班前講臺(tái)，工班長(zhǎng)在作業(yè)人員上崗作業(yè)前，將當(dāng)天的作業(yè)內(nèi)容和安全作業(yè)事項(xiàng)向作業(yè)人員交代。另一方面，針對(duì)目前智能化手機(jī)普及的現(xiàn)象，要求以班組為單位，建立微信群（如鉆孔班組、混凝土班組等），將當(dāng)天作業(yè)內(nèi)容和安全注意事項(xiàng)公布到群里，班組成員在認(rèn)真閱讀后做出已明確作業(yè)內(nèi)容和安全注意事項(xiàng)的回復(fù)。實(shí)踐證明，微信群和現(xiàn)場(chǎng)班前宣講相結(jié)合的方式效果明顯。

5.5 重點(diǎn)做好施工過程安全質(zhì)量管理工作

（1）鉆孔平臺(tái)施工

在臨時(shí)墩處建立工藝試樁鉆孔平臺(tái)，鉆孔平臺(tái)采用鋼管樁基礎(chǔ)+樁頂順橋向分配梁+橫橋向貝雷主梁+面板等組成，鋼管樁間設(shè)置縱橫向聯(lián)結(jié)系形成穩(wěn)定體系。鉆孔平臺(tái)搭設(shè)完成，在組織監(jiān)理單位檢查過程中，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域設(shè)計(jì)為“禁止大型機(jī)械行走區(qū)域”，但現(xiàn)場(chǎng)缺少相應(yīng)的警示標(biāo)識(shí)和防護(hù)措施，存在較大安全隱患，立即要求施工單位在該區(qū)域劃出黃線間隔條紋并利用鋼管做好防護(hù)，保證在機(jī)械和鉆孔平臺(tái)的安全。

（2）鋼護(hù)筒的制作與安裝

對(duì)于鋼護(hù)筒的制作與安裝過程安全管理，一是對(duì)焊接人員進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，焊接人員必須為熟練工并持證上崗；二是吊車必須資料齊全、運(yùn)作良好，并必須按程序向監(jiān)理進(jìn)行設(shè)備進(jìn)場(chǎng)報(bào)驗(yàn)，吊裝鋼護(hù)筒時(shí)，必須配備指揮員指揮吊車作業(yè)，同時(shí)施工單位現(xiàn)場(chǎng)安全員必須在崗。

工藝試樁鉆孔樁采用φ2.8 m內(nèi)×22 mm的鋼護(hù)筒，護(hù)筒頂標(biāo)高+7.0 m，底標(biāo)高-43 m，總長(zhǎng)50 m，總重約75 t。根據(jù)河床標(biāo)高和一般沖刷情況以及起重機(jī)械設(shè)備能力，為確保首節(jié)鋼護(hù)筒插打入河床穩(wěn)定，確定鋼護(hù)筒分為三節(jié)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接下放，第一二節(jié)接高后整體起吊，利用平潮期下放入河床至穩(wěn)定深度后，接高第三節(jié)，繼續(xù)插打到位，鋼護(hù)筒底部0.5 m范圍內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)箍。具體分節(jié)及各節(jié)參數(shù)見表1。

表1 鋼護(hù)筒分節(jié)表參數(shù)表

為確保鋼護(hù)筒的沉放精度，在鉆孔平臺(tái)上設(shè)置鋼護(hù)筒導(dǎo)向架，導(dǎo)向架采用雙層導(dǎo)向，兩層導(dǎo)向間距3.5 m，均采用可調(diào)節(jié)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，鋼護(hù)筒插打過程中，采用兩臺(tái)全站儀及線錘法觀察垂直度，根據(jù)測(cè)量情況及時(shí)調(diào)整。

（3）泥漿配備及泥漿循環(huán)系統(tǒng)

泥漿對(duì)于樁孔的穩(wěn)定至關(guān)重要，主要從以下幾方面抓泥漿池和泥漿循環(huán)過程管理：一是技術(shù)上采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁，過程中為保證泥漿性能穩(wěn)定，鉆孔前預(yù)先調(diào)配好泥漿，在杭州側(cè)大堤修建40 m×20 m×2.5 m泥漿池，容積達(dá)2 000 m2。泥漿池底部和四周采取封閉措施，防止泥漿外流。二是做好泥漿制作把控工作，泥漿采用鈉基土泥漿配方，泥漿由膨潤(rùn)土（泥粉）、4%純堿、千分之三纖維素等組成，泥漿制備采用泥漿攪拌機(jī)，造漿后試驗(yàn)全部性能指標(biāo)，鉆孔過程中隨時(shí)檢驗(yàn)?zāi)酀{比重和含砂率，根據(jù)地質(zhì)情況的變化隨時(shí)調(diào)整泥漿的性能指標(biāo)，保證泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求。三是嚴(yán)格執(zhí)行入孔泥漿指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)：入孔泥漿比重為1.05～1.15；黏度：一般地層16 s～22 s，松散易坍地層19 s～28 s。含砂率：新制泥漿不大于4%。膠體率：不小于95%。PH值：應(yīng)大于6.5。四是嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書做好泥漿循環(huán)工作。泥漿池設(shè)置儲(chǔ)漿池及回漿池，在泥漿池邊設(shè)置拌漿機(jī)，拌漿后注入儲(chǔ)漿池，儲(chǔ)漿池與鉆孔平臺(tái)間設(shè)置2根泥漿管路，一根用于補(bǔ)漿，另一根用于回漿，管路布置在棧橋下游側(cè)，通過泥漿泵供漿，并在鉆孔平臺(tái)上配置50 m2儲(chǔ)漿箱，混凝土澆筑過程中，護(hù)筒內(nèi)布置泥漿泵將泥漿抽至儲(chǔ)漿箱后通過回漿管抽回泥漿池。

（4）鉆孔樁成孔

為解決深淤泥中快且穩(wěn)定地進(jìn)行深度鉆孔的問題，采用XR400D和XR550D旋挖鉆機(jī)接力鉆進(jìn)成孔。XR550D原鉆桿鉆可鉆孔深為132 m，經(jīng)特制鉆桿后理論可鉆深度達(dá)146 m。在XR400D鉆進(jìn)至100 m后，更換為XR550D鉆機(jī)。

鉆孔樁成孔后進(jìn)行成孔質(zhì)量檢查，主要檢查內(nèi)容包括：孔位中心、孔徑、孔深、傾斜度等?？咨畈捎脺y(cè)繩直接量測(cè)，孔徑及傾斜度通過超聲波鉆孔孔壁檢測(cè)儀檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)，孔徑2 501 mm～2 699 mm，傾斜度0.215%，滿足設(shè)計(jì)要求。

（5）鋼筋籠安裝

為了保證鋼筋籠焊加工質(zhì)量，要求施工單位落實(shí)鐵路總公司關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)化管理充分運(yùn)用“四化”的要去，建立了“鋼筋數(shù)控加工中心”，引進(jìn)了數(shù)控加工設(shè)備，鋼筋加工實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、智能化、自動(dòng)化，大大提高了鋼筋加工質(zhì)量。

鋼筋籠吊裝過程中，利用吊車和人工控制的方法，保證鋼筋籠安裝質(zhì)量。

（6）C50混凝土的生產(chǎn)與灌注

為防止C50混凝土粘性較強(qiáng)而導(dǎo)致灌注過程中出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，加強(qiáng)C50混凝土配比設(shè)計(jì)，灌注導(dǎo)管的安裝與試驗(yàn)，澆筑過程中檢測(cè)混凝土坍落度、擴(kuò)展度指標(biāo)等方面工作。

一是做好C50混凝土配合比工作，經(jīng)配置與試驗(yàn)，確定其配合比見表2。

表2 C50混凝土配合比

二是做好灌注過程的導(dǎo)管安裝與試驗(yàn)工作。

樁身混凝土灌注采用內(nèi)徑為400 mm壁厚12 mm的快速卡口垂直提升導(dǎo)管。采用無縫鋼管制作而成，底節(jié)長(zhǎng)度5.04 m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度3.04 m，調(diào)整節(jié)長(zhǎng)度1.0 m、0.5 m。導(dǎo)管使用前進(jìn)行水密試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力大于2 MPa，以確保導(dǎo)管的性能滿足灌注混凝土要求。

三是灌注過程加強(qiáng)對(duì)C50混凝土性能檢測(cè)。

澆筑過程中，按要求對(duì)混凝土原材料含水量等進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)入模溫度、坍落度、擴(kuò)展度、含氣量等。

6 工藝試樁效果

通過本次工藝試樁過程中，驗(yàn)證了施工工藝，發(fā)現(xiàn)、解決了平臺(tái)禁止機(jī)械行走區(qū)安全問題、平臺(tái)安全防護(hù)、鋼筋籠下方時(shí)間過長(zhǎng)、混凝土灌注時(shí)間過長(zhǎng)等安全質(zhì)量問題，優(yōu)化了施工方案。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)施工準(zhǔn)備工作，提高鉆孔、清孔、鋼筋籠施工效率，縮短工序轉(zhuǎn)換時(shí)間，確保鉆孔周期滿足總體施工組織要求，保證樁基施工滿足工程進(jìn)度和安全質(zhì)量管理要求。另外，旋挖轉(zhuǎn)機(jī)特制鉆桿解決了鉆孔深度超過132 m的技術(shù)難題，對(duì)類似的施工有積極的參考作用。