影響鉆孔灌注樁施工的老橋基礎(chǔ)處理（唐謙,郝智明）

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1.工程概況

阜陽市泉河新大橋位于阜陽市區(qū)內(nèi)，是在拆除老橋的基礎(chǔ)上進行擴建，設(shè)計全長73995m，由主橋、引橋及兩頭引道組成，其中主橋為8孔30m預(yù)應(yīng)力T梁，直徑16m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。兩岸引橋共18孔，為144m～160m不等跨預(yù)應(yīng)力空心板梁，直徑12m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。南北兩岸分別有引道10010m和11457m。該橋址處地質(zhì)狀況較好，主要為亞粘土層，主跨14號、15號、16號橋墩座落在主河道上，墩址處常水位水深50m～90m。受橋梁布局的影響，新橋14號、16號橋墩座落在老橋1號、3號墩址處。原有橋梁為凈跨20m的鋼筋混凝土桁架拱橋，新橋施工前老橋上部結(jié)構(gòu)已被拆除。通過施工實測和多方調(diào)查，確定老橋墩墩身以下為鋼筋混凝土承臺，承臺長82m，寬60m，厚20m，承臺以下為打入樁基礎(chǔ)，樁長150m～170m，截面45cm×45cm的方樁，每墩打入樁數(shù)量18根，墩身方向分3排，樁間距10m～120m不等。新橋施工前，已通過水下爆破拆除墩身，爆破后，部分混凝土殘渣散落在河床表面，也給新橋基礎(chǔ)施工造成一定難度。具體施工時發(fā)現(xiàn)新橋14—2號、14—3號、16—2號樁分別有老橋打入樁基礎(chǔ)占據(jù)樁位，致使鉆孔工作不能進行。

2.施工方案擬定

根據(jù)墩址處地質(zhì)水文文件，考慮后序工序施工要求，老橋樁基礎(chǔ)清除必需做到以下幾點：①一次性成功，樁體須全部消除，以利鉆孔灌注樁施工，不能出現(xiàn)斷樁，使部分樁體留地下。②拔除方樁過程中，盡可能保持樁四周土體的穩(wěn)定性，以確保灌注樁施工質(zhì)量。③新橋主跨橋墩為三樁式墩身，樁間距75m，待清除老橋打入樁距新橋灌注樁最近距離58m，因此，在樁體清除過程中，盡可能減少對附近土體產(chǎn)生沖擊力，避免對新橋已成樁體造成損害。所以，施工方案擬定采取從土體中剝離樁體，施加外力拔除的方法。該方案實施安全可靠，一次性拔除，對已成樁及周邊土體影響較小。打入樁拔除后，及時封填土，短期內(nèi)可進行鉆孔灌注樁施工。

3.施工方法

3.1待拔樁位

設(shè)鋼護筒，待拔樁在鋼護銅內(nèi)，以偏移鋼護筒中心40cm為佳(圖1)。鋼護筒打入河床表面以下，打入深度根據(jù)河床土質(zhì)密實狀況而定，使鋼護筒在鉆孔過程中能隨承受一定高度的靜水壓力。

3.2待拔樁與鋼護筒壁

在待拔樁與鋼護筒壁距離最大處鉆大直徑孔，孔深超過待拔樁尖以下不少于20m，孔徑不小于80cm，并使待拔樁側(cè)面緊貼孔壁上，以便潛水員從大直徑孔孔口處入水，檢查待拔樁周邊土質(zhì)剝離狀況，固定捆綁千斤繩。在待拔樁周邊，與大直徑孔壁接合處起，連續(xù)鉆小直徑孔，小直徑孔深不少于待拔樁長，孔徑20cm～40cm，先后孔位應(yīng)連續(xù)，以保證待拔樁與四周土完全分開。

3.3待拔樁側(cè)四周孔位連通

連通后，進行清孔作業(yè)。清孔主要目的是促進待拔樁側(cè)土完全剝離，減小拔樁摩阻力。清孔由鉆桿或其它管具送進高壓水，水流出口向著樁側(cè)，順序由上向下進行。沉淀在孔底的沉渣隨行泥漿由護筒口流進沉淀池，部分沉積在大直徑孔底。清孔時泥漿濃度操縱在120g/cm3，并注意保持護筒內(nèi)承壓水頭高度，以防清孔過程中坍孔現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4清孔終止

清孔終止，潛水員由大直徑孔內(nèi)下潛一定深度，檢查樁四周土剝離狀況，固定捆綁千斤繩，進行拔樁作業(yè)。

華東馬路2022年第4期2022年第4期唐謙，郝智明，劉洪：影響鉆孔灌注樁施工的老橋基礎(chǔ)處理圖1待拔樁施工示意單位：mm

4.實施步驟

4.1搭設(shè)拔樁工作平臺

工作平臺是樁體拔除過程中主要承重體系，本身應(yīng)有足夠的承載力和穩(wěn)定性。工作平臺采用打入鋼管樁作基礎(chǔ)，鋼管樁用直徑180mm，壁厚6mm鋼管加工制成。鋼管樁沿新橋橋墩中線兩側(cè)分雙排布置，每排樁間距15m～20m，排間距160m。近墩身兩排樁間距40m，滿足鉆孔灌注樁和拔樁施工要求。鋼管樁樁頂用槽鋼連成一整體，槽鋼焊接在樁頂上，增加施工平臺整體穩(wěn)定性。槽鋼頂面縱向布置“工〞字鋼，作為荷載分派梁。為滿足鉆孔灌注樁施工需要，整個施工平臺搭成長220m，寬750m，共打入鋼管樁44根，根據(jù)河床土質(zhì)狀況計算和經(jīng)驗估算，施工平臺能承受豎向荷載約350t，滿足施工需要。拔樁實施前，用10m×055m×440m立體桁架置于平臺“工〞字鋼上，作為承重梁，高度根據(jù)施工需要，平面疊放增加。

4.2埋設(shè)鋼護筒

鋼護筒采用厚度10mm鋼板卷制而成，內(nèi)徑20m，為便利使用，護筒加工成單節(jié)長20m，各節(jié)之間法蘭連接，最底節(jié)底口。鋼板切割成45°坡口，以利護筒夯擊下沉。護筒就位應(yīng)確切，滿足大小直徑孔鉆孔需要。就位前應(yīng)用沖抓錐清除待拔樁四周河床混凝土殘塊及其它雜物、淤泥，使待拔樁頂高出護筒內(nèi)河床面30cm～50cm，以利鋼護筒確切就位。就位時，鋼護筒由鉆架吊起，直立拼接下沉，待護筒底口切入河床后，再整體吊起，由潛水員引導(dǎo)護筒確切就位。夯擊下沉過程中應(yīng)采取措施確保鋼護筒不偏位，就位后最大傾斜度不得大于1%。護筒底口穿過河床表面淤泥，切入較穩(wěn)定亞粘土層15m～20m，根據(jù)經(jīng)驗?zāi)軌驖M足鉆孔需要。鋼護筒就位后，用直徑50cm沖抓錐沿鋼護筒內(nèi)壁四周抓撈護筒內(nèi)淤泥層中混凝土殘塊，沖抓錐落距不能太大，操縱在25m左右。沖抓過程中，應(yīng)避開待拔樁，以防造成樁頭混凝土破碎，樁體鋼筋向四周散開，增加水下切割難度。若護筒內(nèi)淤泥層太厚，沖抓效果不夠理想，應(yīng)清除護筒內(nèi)淤泥。

4.3鉆孔剝離待拔樁四周土層

護筒就位并固定后，進行鉆機就位和校正。先在樁一側(cè)鉆大直徑孔，鉆孔前應(yīng)有潛水員引導(dǎo)，確切定孔位。大直徑孔壁與待拔樁側(cè)面應(yīng)有不小于5cm的間隔，避免鉆孔過程中鉆頭碰及樁體，造成斜孔和機械事故發(fā)生。為確保護壁效果，泥漿濃度一般操縱在130g/cm３～140g/cm3之間，或采用膨潤土造漿護壁。鉆進過程中，應(yīng)根據(jù)具體狀況，合理操縱鉆孔進度。小直徑孔鉆孔方法，也采取泥漿正循環(huán)，成孔直徑30cm，孔壁距相鄰孔及待拔樁側(cè)面應(yīng)有5cm左右間距，避免鉆孔過程中鉆頭偏移或碰及混凝土樁身。發(fā)生此狀況，應(yīng)移動鉆機偏離相鄰孔位或待拔樁一定距離，再繼續(xù)鉆進。每一孔成孔后，即時清除孔內(nèi)沉渣，清孔采用鉆機自配設(shè)備，從鉆桿底端射水，由上至下，鉆桿下移速度05m/min左右。水流盡可能射向待拔樁側(cè)，流向與樁側(cè)面成45°角向下，防止水流直接沖擊待拔樁側(cè)相對孔壁，造成坍孔，影響樁側(cè)土剝離效果。四周孔清孔完畢，進行拔樁準(zhǔn)備工作。

4.4拔除鋼筋混凝土方樁

4.4.1拔樁要戰(zhàn)勝的阻力

（1）樁側(cè)摩阻力，可由公式P＝ULiIi估算。

式中U——為樁的周長，m；

Li——為樁側(cè)各土層中第i層土層厚度，m；

Ii——樁側(cè)面土層第i層對樁側(cè)極限摩阻力，kPa；

P——為極限樁側(cè)摩阻力，kN。

由于樁側(cè)摩阻力與樁側(cè)土剝離狀況有關(guān)系，估算樁側(cè)摩阻力，要弄清樁側(cè)土層剝離效果。從具體施工中知道，采用樁側(cè)鉆孔閉合方法剝離土層，剝離效果一般在50%～60%，且樁體上半部分剝離效果較好，在80%以上，下半部因土質(zhì)堅硬，并夾有大量結(jié)核性物質(zhì)，造成鉆位偏離，影響剝離效果。

（2）待拔樁體及附著土自重，根據(jù)樁體截面外形和長度計算。

（3）樁體拔動瞬間，在樁尖及樁側(cè)四周形成真空，產(chǎn)生真空引力。這是一個變力，隨著樁體拔動，樁側(cè)土被破壞，真空引力減小消失。在具體實施過程中，不計真空引力，根據(jù)樁側(cè)土層剝離狀況，估算待拔樁摩阻力及樁體和附著土重之和約為600kN～750kN。所有設(shè)備提供的總牽引力不得小于樁側(cè)摩阻力和樁體自重之和的15倍～20倍。

4.4.2拔樁具體步驟

(1)在工作平臺上組拼兩排平行的立體桁架梁，桁架梁跨越樁位，間距70cm，其上布置4排20cm×20cm×220cm雙層方木，作為拔樁時施工加上拔力的作用點。拔樁采用4套20t手拉葫蘆和1套牽引力為35t的滑輪組共同施加。

(2)在已剝離土層的方樁上端固定捆綁千斤繩，千斤繩應(yīng)捆綁穩(wěn)固，防止上拔樁過程中上脫。同時根據(jù)千斤繩的位置和方向固定手拉葫蘆及牽引滑輪組。在每一根受力千斤繩同一平面位置拴一根紅色信號繩，判定拔樁過程中方樁的位移狀況。

(3)手拉葫蘆施力應(yīng)均衡。施加總的牽引力達到估算的樁側(cè)摩阻力和樁體及附著土自重之和時，中止施力，持荷10h