1 工程概況

廈漳高速公路漳州段擴建工程ZA4合同段為南港特大橋的一部分,主跨跨九龍江南港水域上部采用(85+150+85)m預應力混凝土連續剛構箱梁,下部采用六棱形大體積混凝土承臺(1個半籃球場大),基礎采用16根直徑為2. 5 m鉆孔灌注樁基礎。鉆孔灌注樁120號墩最長為92. 0 m、摩擦樁, 121號墩為嵌巖樁、樁長為74. 0 m,南港特大橋跨九龍江南港河段為感潮河段,潮流為往復式半日潮流,最大水深16. 0 m,設計最高通航水位4. 78 m,最低通航水位-2. 6 m,潮差最大為7. 38 m。鉆孔灌注樁施工采用搭設鋼棧橋及鉆孔平臺,埋設鋼護筒、沖擊鉆成孔的施工方法。

2 施工準備

1)進場后根據現場實際情況確定高潮汐深水大直徑鉆孔灌注樁施工方案,在保證“三通一平”的條件下,各種材料進場。2)各種施工機械、設備進場,人員到位。

3 鉆孔平臺的設計與施工

3.1 鉆孔平臺的設計

鉆孔平臺采用管樁基礎、工字鋼橫梁、工字鋼(貝雷梁)分布梁、槽鋼面板。為保證下部橋梁施工能合理利用平臺,主跨鉆孔平臺采用的鋼管(鋼管樁徑80 cm,壁厚8 mm)跨徑控制在6 m以內(以避開樁基護筒和鋼圍堰施工為原則),工字鋼為橫梁,Ⅰ25b型工字鋼為分配梁(間距50 cm)、面板為20 cm槽鋼(凈距5 cm)。

3.2 鉆孔平臺施工

鉆孔平臺鋼管樁采用50 t履帶吊沉樁,施工時履帶吊副鉤將鋼管先水平吊起,移動到適宜位置,調整鋼管樁使其豎直,再利用履帶吊主鉤吊起的振動錘上的液壓鉗將鋼管固定,并通過液壓鉗調整鋼管樁的豎直度,鋼管樁的平面位置通過全站儀或兩臺J2經緯儀引導下進行定位,利用45 kW振動錘液壓夾具固定鋼管樁,起吊后放入導向架內,開啟振動錘進行插打鋼管樁,履帶吊必須保持鋼管樁垂直狀態下,在振動錘的激振力作用下振動下沉。當樁長度滿足設計長度且貫入量小于5 cm /min時,持荷5 min,鋼管樁無明顯下沉時方可停止振動。當第一節在場地上預制好鋼管樁長度不夠時,采用邊打邊接樁的方法使鋼管樁的長度滿足要求。在樁頂加焊(900×900)mm2,δ=10 mm鋼蓋板,鋼蓋板必須與周邊滿焊,并保證鋼蓋板水平。為確保鋼管樁穩固,在鋼管之間用槽鋼焊接斜撐及平撐。鋼管樁頂鋼蓋板焊接完后,將工字鋼橫梁用吊車吊放至鋼管樁樁頂,橫梁根據設計平臺采用工字鋼或貝雷梁放在樁頂的中心位置調整水平與樁頂鋼蓋板焊接。鋼棧橋橫梁安裝完畢后安裝縱橫梁,縱橫梁相交部位采用焊接或栓接。在鉆孔平臺位置,靠近鋼護筒側工字鋼縱、橫梁嚴格按設計位置安放,防止侵入鋼護筒凈空。鋪設橋面板及護欄,并利用護欄設置夜間反光紙,引導和提示船只通行,保證施工安全。

4 鋼護筒的埋置

鋼護筒的制作安裝符合要求是高潮汐深水鉆孔樁基施工的重要環節,如何進行高潮汐深水鉆孔護筒的制作和安裝將直接關系到能否在最短的時間內成孔,也是成孔的主要技術難題。

4.1 鋼護筒的選材及制作

護筒的選材與鉆孔樁的直徑、水深、水流、地質條件有很大關系。根據現場采用壁厚14 mm、長9 100 mm、寬1 800 mm的鋼板卷制成直徑為2. 9 m鋼護筒。現場卷制成1. 8 m一節,將其焊接牢固并不漏水。

4.2 鋼護筒埋設前導向架的制作及安裝

為了保證高潮汐深水樁鋼護筒的埋設符合要求必須設置導向架。導向架的設置采用25b工字鋼做成雙層井字架形成一個簡易的導向架。

4.3 鋼護筒的安裝

在導向架安裝完成后,復核樁位中心,確定樁中心與導向架中心在同一位置后進行鋼護筒的安裝。第一節安裝時高出鉆孔平臺80 cm~100 cm,用工字鋼焊兩個支撐點固定在鉆孔平臺的工字鋼上,再起吊下節進行安裝,為了使對接吻合,在對接時應四周轉動,尋找最佳位置。當鋼護筒對接長度滿足平臺至河床高度要求后,在平潮時將護筒落至河床,檢查護筒的平面位置和垂直度,保證鋼護筒準確就位。利用振動力為900 kN的振動錘通過液壓鉗將鋼護筒緊緊固定,振動錘通過液壓鉗直接將力傳遞給鋼護筒。

5 鉆孔樁施工

5.1 鉆機就位

鉆機就位時應調整鋼絲繩與樁中心重合,鉆機的底座和頂端必須平整、穩定,確保在施工中不發生傾斜、晃動,并將鉆機用鋼筋焊在鉆孔平臺上。

5.2 高潮汐深水鉆孔樁造漿

造漿材料選用塑性指數大于25,粒徑小于0. 005 mm,顆粒含量多于總量50%的本地紅粘土,開孔前用車拉紅土倒入孔內(數量根據空孔部分的體積確定,摻量為空孔體積的0. 4倍),經過24 h充分浸泡后,用鉆錘在孔內充分攪拌均勻后進尺。鉆孔過程中派專人進行水頭觀測,對可能出現的穿孔現象進行預防;鉆進出護筒1. 5 m~2. 0 m左右投入適量的水泥,用鉆錘沖擊均勻后,每隔半小時左右上下往復提升一次錘, 24 h后即可正常鉆進,目的是防止護筒底腳穿孔。

5.3 鉆孔

樁基采用10 t沖擊鉆機進行鉆孔,在鉆孔過程中,應經常檢測泥漿的各項指標,控制護筒內水頭,確保孔內外壓力差在(0. 02±0. 01)MPa之間,以防穿孔。及時測量孔深,檢查施工原始記錄,注意地質變化,在地質變化處撈渣取樣,判明后進行記錄,并繪制地質柱狀圖,與設計進行比較。鉆孔深度達到設計孔深,地質滿足要求后,采用檢孔器對孔深、孔徑和豎直度進行檢查,符合規范要求后成孔。

5.4 清孔

水中大直徑鉆孔樁清孔質量好壞直接關系到樁基的質量,為保證泥漿的比重和泥漿各項指標滿足要求,采用ZX-100B泥漿凈化器進行清孔。確保孔內排出的泥漿手摸無2 mm~3 mm顆粒,泥漿比重不大于1. 1,含砂率小于2%,粘度17 s~20 s。同時保證水下混凝土灌注前孔底沉碴厚度:嵌巖樁不大于3 cm、摩擦樁不大于10 cm。嚴禁采用加深鉆孔深度的方法代替清孔。

5.5 鋼筋籠安裝

由于鋼筋籠為雙層鋼筋籠、質量大,為防吊裝時變形,在吊裝端用Φ32鋼筋制作“內三角”撐焊在加強筋上,在下沉鋼筋籠時切除。同時為保證鋼筋籠吊裝過程中鋼筋加勁筋能滿足承重要求,在加勁筋兩側加焊一定長度的短鋼筋頭,將加勁筋卡住,隨著鋼筋籠的節數和重量的加大,將短鋼筋頭長度和根數增加,設置雙層加勁筋。鋼筋籠安裝時先用80 t汽車吊起吊第一節鋼筋籠,對準孔位中心后下放,四周工人扶住以防偏位,在鋼筋籠下設到事先安設好的掛鉤位置,人工配合將掛鉤掛到鋼筋籠設置的吊點位置固定,起吊下一鋼筋籠,對準后進行鋼筋籠主筋連接和箍筋綁扎。隨著最后一節鋼筋籠連接完成后,用吊車緩緩將整個鋼筋籠吊起慢慢放入孔內,下到設計標高后設置吊筋將整個鋼筋籠吊在鉆孔平臺上。吊筋采用2點吊,吊筋為Φ28 mm圓鋼與主筋焊接,每根焊接長度不小于40 cm。將吊筋上設置的吊環掛在鉆孔平臺上設置的掛鉤上,鋼筋籠在四個方向用鋼筋頭上焊成三角形保護層,厚度為鋼護筒內徑到鋼筋籠外徑的距離,確保鋼筋籠處于孔樁中心。

5.6 混凝土灌注

為保證灌注的質量,首先對混凝土配合比進行優化設計。考慮混凝土受海洋環境影響,混凝土水泥用量相對陸地上要大,同時為保證水泥混凝土的流動性和初凝時間,在混凝土內加入適量的粉煤灰和外加劑,確保混凝土初凝時間在10 h以上,坍落度控制在18 cm~22 cm。混凝土由混凝土運輸車通過棧橋運送到需要施工的孔位。考慮直徑2. 5 m的鉆孔樁首次灌注混凝土量大,初灌時采用料斗容量為10 m3,由四個支腿支撐在鉆孔平臺上,將整個料斗放滿料后再拔球,保證首盤灌注導管埋深不小于1. 0 m。大直徑鉆孔樁采用直徑為35 cm的導管,整個灌注過程保證導管底埋入混凝土的深度在2 m~6 m,應連續作業,并做好灌注記錄,同時控制好混凝土攪拌時間,對混凝土的流動性、坍落度等指標進行檢測,保證樁基混凝土質量。為保證樁頭質量,樁頭超灌1 m以上。待混凝土還未初凝時開始挖除多余的混凝土, 12 d后進行樁的完整性檢測。

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