長江陡坡裸巖灌注型嵌巖樁關鍵施工技術一公司：齊應明、郭信鋒

1、長江陡坡裸巖灌注型嵌巖樁關鍵施工技術一公司齊應明郭信鋒摘 要： 通過采用輔助樁做平臺基礎搭設平臺，解決長江裸露巖層下灌注型嵌巖樁施工平臺的問題。采用巖面 理坡栽樁、框式導向架及鋼制替打跟進技術解決在長江裸巖、急流的條件下，下沉超長、超大直徑鋼護筒的施工問題。 采用氣舉反循環(huán)、正循環(huán)配掏渣筒技術解決大直徑深樁快速清孔的問題。關鍵詞：輔助樁平臺 裸露巖層 導向架 替打 沉樁1概述工程概況該工程為高樁梁板式碼頭，樁基采用灌注型嵌巖樁，樁徑達 1.8m,共36個排架，每排架4根樁， 累稔f 144根，樁長在3245m,樁外設鋼護筒，鋼護筒規(guī)格為18008 14,護筒長在10.532.5m,護筒單根重在

2、 6.420t。施工區(qū)域位于長江武漢陽邏水道的左岸，該處基巖裸露，地形陡峭，坡度最大 處達到12.9:1.8 ,裸露基巖多為中風化泥質(zhì)砂巖。施工期間需考慮安全度汛，此處河道洪水位較高， 河道較寬，主河流游蕩不定；碼頭區(qū)水深流急、回流嚴重、安全隱患較多等因素導致建設條件復雜，施 工技術要求高。工況條件1、本工程上游端位于陽邏磯頭附近，長江主流常年頂沖， 可能使碼頭前沿附近局部產(chǎn)生不良流態(tài)，流速在1.672.14m/s之間。2、該施工區(qū)域地形坡比情況為：小于1:1的樁有5根；大于1:1 ,小于2:1的樁有16根；大于2:1 ,小于3:1的樁有70根；大于3:1的樁有53根。假設1800鋼護筒經(jīng)過錘

3、擊無法進入巖面，那么在坡 度為1:1的情況下，鋼護筒底口最大懸空高度為1.8m。根據(jù)地質(zhì)條件本工程需解決的幾大問題在沒有覆蓋層的斜坡、裸露巖層條件下打樁，鋼護筒難以跟進，且跟進后護筒內(nèi)會漏漿、漏水；鉆 進時鉆錘沖擊巖面為點受力，鉆錘容易偏錘、倒錘，護筒隨之產(chǎn)生偏移，鉆孔無法實施，采用工程樁做 平臺基礎，難以滿足施工要求。1、灌注型嵌巖樁采用輔助樁做平臺基礎搭設鉆孔平臺，再進行工程樁施工。如何在斜坡、裸露條 件下進行平臺搭設，保證平臺的穩(wěn)定性是首要解決的問題。2、施工區(qū)域基巖裸露，且水流流速較大，下沉超長、超大直徑鋼護筒如何保證鋼護筒內(nèi)不漏漿、 其平面位置及垂直度滿足要求是第二大問題。3、如何解

4、決大直徑深樁快速清孔，提高工效；減少中風化泥質(zhì)砂巖遇水軟化時間，提高施工質(zhì)量 是本工程需解決的第三大問題。.關鍵施工技術輔助平臺搭設設計思路1、將平臺設計為框架式馬凳結構，在輔助樁上部通過平聯(lián)及剪刀撐使平臺連接成整體，平臺基礎 為多點受力，中間部分區(qū)域采用平聯(lián)將輔助樁與工程樁聯(lián)接，以增加平臺穩(wěn)定性。2、鋼平臺樁基采用直徑 。800 8 10鋼管樁，利用振動錘下沉，人巖可在100400mm平臺及棧橋頂標高為+23.0m。在+20.5m及+16.5m位置設426 8 6mmzR平聯(lián)及雙拼槽 25剪刀撐連接輔助樁，使平 臺形成框架式馬凳。結合地質(zhì)、地形條件，分別在輔助樁3#5#排架、12#14#排架

5、、20#24#之間，利用。426 8 6鋼橫撐將輔助樁與。1800鋼管樁聯(lián)接，使平臺整體受力。通過框架式馬凳結構及輔助樁與 工程樁連接，避免因局部單樁不穩(wěn)造成平臺不穩(wěn)。搭設思路鋼平臺施工思路如下：在整個施工區(qū)域?qū)ふ矣欣匦翁庍M行平臺起始點搭設，經(jīng)分析研究D軸1#7#樁基所處位置地勢較高，高程在14.516.3m之間，通過部分區(qū)域回填，枯水期有條件進行陸上干施工，因此可利用工程樁為依托進行平臺輔助樁施工，從而形成平臺起始點，然后將其與輔助樁連接，依此為依托，進行平臺展開施工。輔助樁采用浮吊船配合振動錘施打，采用吊機船配合連接平聯(lián)，使輔助樁與輔助樁之間有聯(lián)接點，避免斜坡裸巖下產(chǎn)生護筒傾覆。平臺尺寸

6、及使用時變形監(jiān)測1、平臺平面尺寸為 363mx 31m,樁基橫向間距 5m和12m,縱向間距統(tǒng)一為 10mo橫向排架設一層 426X6mm平聯(lián)，縱向設兩層 426X 6mmiF聯(lián)。鋼平臺從上至下依次：面層為鋼板網(wǎng)，橫向分配梁采 用工25a,間距750mm主縱梁工56a,下橫梁為2工56a。2、變形監(jiān)測結果鋼平臺搭設完成后， 在平臺上每20m布置穩(wěn)定性監(jiān)控點，工程樁施工過程中每日對監(jiān)控點的三維坐 標測定2次，對測量數(shù)據(jù)分析結果為單點的平均偏差值在土4mmA內(nèi)。各焊縫巡查結果良好，無明顯變化。經(jīng)驗總結斜坡裸巖條件下平臺搭設，對平臺的承載力及穩(wěn)定性是個重大的考驗。將平臺設計為框架式馬凳結構，在結構上

7、層設置平聯(lián)及剪刀撐，選取工程樁聯(lián)接點，通過對平臺監(jiān)控點的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析及平臺日常 訝善心 口匕 物山恒心。|通 ?？?仰 小春口修口轎事修*- 1 2rr的使用結果，此方式是個成功的案例。圖2-1鋼平臺及棧橋平面布置圖、一l.Hrr*淳也北電二工Ct.科Q平通裝，北等二息他3利，-I J.Gmuii* 上AW*工整SEB- 1! Al1 fi f , 1 tJ*JrUti.。.3E2EH9.：HEr-39i3!9EB3ilHEM，iLTJEE配1/?圖2-2工況條件下ANSY艘擬鋼護筒施沉裸巖條件下施工超長、超大一般地質(zhì)條件下鋼護筒施沉，國內(nèi)外已形成了成熟的經(jīng)驗，但在斜坡、 直徑鋼護筒，卻屬罕見

8、，對此采用試沉工程樁，通過分析對比以制定施工對策。試樁1、試樁思路：此區(qū)域水流流速較大，局部有回流。若采用先鉆進后下鋼護筒方式施工，則在鉆進過程中沖擊錘及吊繩在自由下落時受水流影響容易產(chǎn)生偏位，局部為裸巖或陡坡，不利于樁基成孔。試樁采用先下鋼護筒，再進行鉆進成孔方式進行嵌巖灌注樁成孔施工。表1 試樁過程記錄表序號問題分析C-3C-2先下鋼護筒，再鉆進成孔施工；護筒下沉采用鉆頭錘擊護 筒頂口的方式進行施工。外部采用-14 X 100X 100鋼板在平臺型鋼上4個點限 位（局部焊接） 先沉鋼護筒，再鉆進成孔方 式進行施工；護筒下沉增設30mm#鋼板 作為替打，采用沖擊錘沖擊替 打下沉鋼護筒。外部采

9、用-14 X 100 X 100鋼板在平臺型鋼上6個點限 位（局部焊接）鋼護筒擱置在巖面后自動下沉1.4m；護筒頂面有局部變形；護筒跟進過程中存在漏漿的問題；護筒有傾斜，但滿足規(guī)范 允許每米10mm差要求。底口容易卷邊；鋼護筒跟進過程中容易順著巖面傾斜，鉆進過程中 存在輕微漏漿。通過測錘測量局部為伸出裸 巖，護筒在擱置面受水流影響移 出巖面，且水流流速較大；采用鉆頭錘擊護筒頂口的方 法，使其偏心受力，容易產(chǎn)生傾 斜、漏漿及難以跟進的問題；巖面傾斜度較大，多處坡比超過了 1:1 ;河床基巖裸露；鉆進過程中鉆頭容易碰擊護筒 底口，從而產(chǎn)生卷口；鋼護筒采用頂口限位，中部及 以下未限位，護筒偏移。備注

10、：此外通過 C-1, A-1, B-2試樁，產(chǎn)生類似問題，表現(xiàn)為護筒滑移，護筒漏漿，施工效率低下。2、通過試樁分析，鋼護筒下沉存在諸多問題，前期樁基平均完成時間為12.6天，護筒跟進效率低,試樁方案不能滿足施工要求。制定對策表2對策制定表對策11巖面傾斜較 大提前鑿平巖面。減小巖面傾 斜對垂直度 的影響，避免 鋼護筒卷邊。 沖擊,安排兩臺鉆機在開孔前專門對巖面進行自由 使巖面平整。下放鋼護筒，再沖孔。使鋼護筒在制作框式導向架，導向架上設三層導向系統(tǒng)。2對鋼護筒限位不足增加限位的數(shù)量。施工過程中斜率保持在將導向架安裝在鋼平臺上對應的樁位處。在水流較急的上游增設底層“井”字形導向1%Z 內(nèi)。架。3

11、豎向壓力不平衡改進工藝，使鉆 頭的錘擊力均 勻傳遞給鋼護 筒。確保鋼護筒順利跟進。 頂口,采用厚30mm勺鋼板，制作餅狀替打。當孔鉆進深度達到1m時，將替打安裝在護筒 然后采用沖擊鉆機的鉆頭短程沖擊替打。對策實施巖面理坡1）采用直徑比鋼護筒的大100m也上的鉆頭對巖面理坡。2）對理坡成果驗收，觀察沖擊錘自由下落時鉆頭是否平穩(wěn)，類似于正常鉆進過程，采用測深錘對巖面鑿平的效果進行檢查，當樁位處的巖面最大高差小于100mmW視為合格，則可進行下放鋼護筒施工。3）巖面理坡預先對裸巖、斜巖進行清理，使鋼護筒擱置于平面上。解決了鋼護筒在裸巖、斜巖上 因水流影響產(chǎn)生滑移、傾斜。圖2-3預先鑿平巖面工藝及裸巖

12、圖示2、框式導向架設計及施工1）框式導向架采用25a雙拼制成，共有三層限位架，每層成“口”字型，尺寸為 3800X 2192X 4000mm框式導向架頂口懸臂部分與平臺型鋼焊接，以保證護筒安放后的整體穩(wěn)定性。 框式導向架限位架距鋼護筒壁50mm以方便鋼護筒下放。2）框式導向架安裝在樁孔位處，然后在頂層限位架上測量出鋼護筒的“東西南北”四個邊點坐標，護筒下放過程中通過四點坐標及吊錘法調(diào)直其平面位置及垂直度，滿足要求后在坐標點外焊接限位板， 然后采用吊錘的方法，測出下兩層的限位點，并焊接限位板。3）在水流較急的上游增設底層“井”字形導向架，擱置于平臺平聯(lián)位置，同樣采用吊錘法，焊接 限位板。4）框式

13、導向架通過三層限位層對鋼護筒進行限位，在護筒下沉過程中能有效控制鋼護筒平面位置及垂直度。3、替打設計及施工1）替打共分三層，上、下層為圓形鋼板，厚 30mm直徑比鋼護筒大 400mm中層為厚30mmi接 上下層的圓形加強板及十字加強板，下層以下為限位板， 加強板從替打中點向四周發(fā)散式制作，以傳遞替打豎向力，使護筒受力均勻，避免護筒下沉過程中產(chǎn)生傾斜及頂口底口產(chǎn)生卷邊，下層的限位板避免替打在使用過程中跑偏。2）當孔鉆進深度達到1m左右時，將替打安裝在護筒頂口，然后采用沖擊鉆機的鉆頭短程沖擊替 打，達到護筒跟進。3）替打設計優(yōu)點：上層板受沖擊錘集中力， 通過圓形加強板及十字加強板傳遞與下層板，下層

14、板受力類似于均布荷載，鋼護筒豎向受力均勻， 鋼護筒在跟進過程中不易產(chǎn)生傾斜。 鋼護筒斜率大時，容 易產(chǎn)生孔內(nèi)漏漿。圖2-4預先鑿平巖面工藝及裸巖施工圖4、孔內(nèi)漏漿檢測護筒跟進后可采用向護筒內(nèi)注水形式檢測護筒內(nèi)是否漏漿，若注水一定高度后護筒內(nèi)水位保持不變化，則護筒底口不漏漿，護筒達到深度后無需再跟進；若注水一定后護筒內(nèi)水位有下降，則護筒底口有漏漿，護筒還需再跟進。實施結果通過采用巖面理坡栽樁技術解決了樁位斜坡、裸露巖層問題，避免護筒下放后產(chǎn)生滑移及傾斜， 其效果明顯；采用框式導向架對鋼護筒進行三層限位， 能保證護筒下沉跟進過程其平面位置及垂直度滿 足要求；采用鋼制替打跟進技術使護筒跟進過程中能均

15、勻受力，使護筒底口不卷邊、不漏漿。通過以上處理方式使超長、 大直徑灌注型嵌巖樁得以實施，使鋼護筒的平面位置誤差全部控制在3cm以內(nèi)，垂直度精度達到了 0.3%以內(nèi)，平均單樁成孔時間縮短2.1天。氣舉反循環(huán)、正循環(huán)配掏渣筒施工本工程為灌注型嵌巖樁，由于樁孔直徑大、樁長較深，常規(guī)正循環(huán)鉆進時，泥漿上返速度低，挾帶 泥沙顆粒直徑小，排渣能力差，在孔底巖層出現(xiàn)重復破碎，孔底的泥漿粘度較大，鉆進時進尺較慢，甚 至沒有進尺，施工功效低。二次清孔后孔壁及鋼護筒壁會附著泥皮，影響樁身質(zhì)量。鋼護筒入巖一定深度， 護筒內(nèi)不漏漿后便可進行護筒以下巖層的鉆進施工，鉆進過程中對泥漿護壁要求較低，清水孔能滿足施工要求，

16、最終清孔以孔底沉渣厚度為主要控制指標。針對以上問題，可采用正循環(huán)配掏渣筒及氣舉反循環(huán)方法施工。正循環(huán)配掏渣筒施工1、設備：采用長2000mm直彳仝為800mdW管，在其底部設置單向翻板活門，將掏渣筒下沉至孔底 后便可進行掏渣。2、鉆進：粘度是反映泥漿流動時內(nèi)部摩擦力大小，當粘度增加時，其內(nèi)摩擦力增大，鉆孔鉆進一 定深度時，孔底粘度變大，此時鉆進進尺慢、功效低，需要對孔底進行清渣。通過掏渣筒能快速清除孔 底內(nèi)沉渣，泥漿循環(huán)后能有效調(diào)整孔內(nèi)泥漿指標，泥漿粘度在1518s時鉆巖速度快。3、清孔：常規(guī)清孔采用正循環(huán)配備旋流除砂器過濾沉渣，由于樁徑大，樁長深，單孔清孔時間為24小時左右。掏渣筒單筒能掏渣

17、為 1ms泥漿，采用掏渣筒掏渣，置換優(yōu)質(zhì)泥漿后，再進行二次清孔，單 孔清孔時間為8小時左右。4、采用正循環(huán)配掏渣筒施工，能較大提高施工功效，節(jié)約成本；通過對比分析，鉆進及清孔過程 中勤清孔，清孔時間快時孔壁泥皮附著較少；中風化泥質(zhì)砂巖遇水后容易軟化，通過減少清孔時間，縮短中風化泥質(zhì)砂巖遇水時間，對樁身質(zhì)量有一定提高。氣舉反循環(huán)施工圖2-5氣舉反循環(huán)清孔1、工作原理：通過風管，將空壓機的壓縮空氣送至孔底的輸送管內(nèi)，排出的氣體與循環(huán)液混合形成的大量氣泡的漿氣混合液，漿氣混合液因其比重小而上升，在導管內(nèi)混合器底端形成負壓，下面的泥漿在負壓的作用下上升，并在氣壓動量的聯(lián)合作用下，不斷補漿，泥漿與氣體形成漿氣混合液后繼續(xù)上 升，從而形成流動，將巖渣由孔底通過輸送導管攜帶至泥漿池。2、氣舉反循環(huán)裝置：1.3MPa空壓機，排氣量為10m3/min ;送風管直徑（水管）。25mm漿氣混合器用200mm/K管制作，在距管底 0.5m左右長度范圍內(nèi)打 6個8mmE。3、氣舉反循環(huán)可形成清水孔