沿江特殊地段桩基双护筒施工探讨

陈晓逞

(福建省第一公路工程公司，福建泉州 362000）

1 工程概况

某工程匝道桥上部构造采用钢筋混凝土连续箱梁，全桥共 5 联，墩台号为 E1#～E18#。该桥跨径布置为 3×200 m+2×20 m+19.8 m+4×20.1 m+3×20.8 m+4×19.5 m,桥面宽度为 11.5 m。下部结构采用花瓶墩，轻型桥台；基础采用筏形承台+钻孔灌注桩形式，其中桩基采用嵌岩桩，桩径为φ1.5 m，全桥共计桩基 36 根，其中水中桩基 32根。桥位处退潮时水深为 3～7 m,涨潮时为 9～13 m。原址为旧码头，受旧码头建设影响，工程区域内存在大面积形状不规则、厚度不一的抛石以及用于码头基础的钢筋混凝土方桩。

2 场区地质情况

桩位地质结构层实地分布情况从上到下大部为：（1）人工回填块石层，层厚 2.3～3.5 m；（2）淤泥层，层厚 0.8～17.2 m；（3）中砂层，层厚 1.1～15.1 m；（4）粉质黏土层，层厚 0.7～5.1 m；（5）卵石层，层厚 0.56～18.6 m；（6）强风化岩层，层厚 0.7～15.2 m；（7）中风化及微风化岩层，层厚 3～12.79 m。

3 水中桩基施工方案的选择及工艺流程

影响水中桩基施工方案的选择主要有以下因素：（1）桩位范围内存在抛石及钢筋混凝土方桩，极易造成护筒埋设深度不够，甚至倾斜，出现漏浆；（2）大桥对施工质量要求高，工程区域水位每天两次涨落潮，涨落水位最大高差达 6 m，极易造成穿孔或反穿孔，如何保证河床以上桩基混凝土的施工质量；（3）水上作业空间小，泥浆循环排放困难，如何保证泥浆正常循环而不污染环境；（4）混凝土浇筑后，钢护筒无法回收，如何优化方案降低成本。

综合考虑以上因素，结合现场现有材料，拟定采用钢管桩搭设施工平台进行桩基施工，详见图1。

图1 钻孔平台示意（单位：cm)

双护筒施工工艺有以下 3 种选择：（1）双护筒一次性使用，但用钢量过大，投入大。（2）内外护筒循环使用。该方法的缺点是在水较深时有一定难度，无法保证进度，尤其在护筒较长时需分段切割拔除护筒，增加了切割内护筒工作，延长混凝土浇筑时间，对孔壁保护、成孔质量有影响；另外在循环使用时需再次焊接，加大了工作量。（3）外护筒采用较厚的钢护筒循环使用，较薄的内护筒作为混凝土浇筑模板一次性使用。

从质量、进度和经济等方面考虑，最终采用第三种双护筒施工工艺。

主要工艺流程如下：搭设施工平台→导向架安装→外护筒加工及下放→安装 JK-8 型钻机及φ1.8 m钻头→钻孔至淤泥层→内护筒加工及下放→护筒间回填土→更换φ1.5 m 钻头→钻进成孔→清孔→下放钢筋笼→浇筑混凝土→拔除外护筒。

4 双护筒施工过程

4.1 护筒制作

施工中制作 8 只外护筒，循环使用并回收，内护筒制作 32 只，一次性投入。护筒均采用 Q235 钢板在施工现场卷制而成。外护筒直径 2 m(主要以能包住抛石与方桩、确保桩位为准)，厚 12 mm；内护筒直径 1.7 m，厚 10 mm。为防止护筒刃角在进入河床时出现卷边，在最底层内、外护筒刃角处采用与母材等厚的钢板进行加强处理。为保证护筒接头质量，护筒间接长采用双面焊接，并加焊 6 块加强筋板，见图2。

图2 加强筋板示意（单位：cm)

4.2 护筒埋设

（1）外护筒埋设。在每个平台上精确放出护筒位置，利用钻孔平台上纵横工字钢安设护筒导向架（见图3），导向架为比护筒外径大 10 cm 的四边形，平面尺寸为 2.112 m×2.112 m。为保证钢护筒沉放的质量及施工过程中的安全，该工程的钢护筒采用移动式坐地式导向架，上下节钢护筒对接时严格要求轴线在一条直线上，按水上接高的施工顺序进行沉放。

图3 导向架示意（单位：cm)

为保证汛期江水不进入护筒，护筒顶高与平台面同高。外护筒在平潮水停止流动的时候由 50 t履带吊通过导向架缓慢下放，直至其刃角自然下沉到河床面。在校正垂直度小于 0.5%及平面位置偏差在合理范围后，采用 60 kW 振动锤振动下沉，并按需要焊接接长护筒。

（2）内护筒埋设。内护筒利用已施工的外护筒作为导向架，通过在内护筒顶、底部 4 个方向焊接定位钢板，利用振动锤下沉到位（内护筒埋置深度宜比外护筒超深 0.5 m 以上）。内护筒顶应比外护筒高 0.3 m，以利泥浆循环。

5 钻孔

钻孔过程分为两次进行。第一次利用 JK-8 型钻机采用φ1.8 m 冲击锤在外护筒内进行钻孔；当钻至淤泥层不少于 3 m 时下放完内护筒后改用φ1.5 m 冲击锤钻至设计标高。

（1）钻孔前准备工作。为防止由于抛石和方桩的存在导致钻锤在钻孔中出现倾斜的情况，在钻进前需提前往孔内抛填片石和黏土。

（2）初次钻进。钻进采用小冲程，按照低锤重击的方法将抛石或方桩冲击破碎成小块，渣块经泥浆循环排出。由于区域内地质条件的差异，外钢护筒实际入土深度不一，过程中经常出现穿孔漏浆现象，主要通过两种方法解决：一是抛填碎石、黏土和草绳；二是随着进尺的加深，加长外护筒。

（3）二次钻进。当内护筒下放到位后，为防止穿孔，确保内护筒入土深度，需在双护筒间回填黏土，回填高度宜达到原河床面。钻孔宜采用中小冲程（1.5～2 m），反复冲击使内护筒刃角周围孔壁坚实，钻进过程中应注意控制进尺，必须经常对泥浆性能指标进行检测调整。钻孔过程中需密切关注内护筒的泥浆面与内、外护筒间的水位差，内、外护筒隔离层空隙间水位与江水水位差，判别是否发生穿孔。如回填片石和黏土无效，则接长内护筒。

成孔后的清孔、钢筋笼安装、二次清孔、混凝土灌注等应紧凑，尽量缩短各工序的施工作业时间，混凝土灌注过程中尽量达到快速、不间断。

6 外护筒拔出

外护筒拔出时，必须满足桩身混凝土已成形，有一定强度抗水流冲击力，避免影响桩身混凝土质量。外护筒拔出时，因为外护筒和内护筒间摩擦力和起吊重量不明，必须于外护筒外壁焊接牛腿，与平台或千斤顶连接，缓慢顶升，使外护筒松动后，采用履带吊拔出，不能盲目起吊外护筒。

7 结语

大桥匝道桥的钻孔灌注桩施工，在确保施工进度和工程质量的前提下，利用内、外护筒法施工，降低了施工成本，加快了施工进度，质量检测均为 I 类桩。该方法对于水位较深且河床面存在抛石等不良地质的水中桩基施工具有一定的指导作用。

[1] 徐维钧.桩基施工手册［M].北京：人民交通出版社，2007。

[2] 刘延娥.曾家特大高架桥桩基施工技术［J].山西建筑，2005,31（9）：48-49.

[3] 李先.公路桥梁桩基施工中的常见事故及处理方法[J].山西建筑，2008,34（36）：307-308.