论浅覆盖大倾角坚硬岩面双护筒“套娃法”冲击钻成孔施工技术

裴利虎

摘 要 随着国民经济的发展和社会进步，我国基础设施建设不断扩大，其中针对偏远山区的公路建设已成为精准扶贫、促进发展的国家重点基础工程建设。本文以实际工程为例进行分析，论述“套娃法”冲击成孔施工技术的具体应用，对于推进桥梁质量的意义。

关键词 大倾角;坚硬岩面;套娃法;冲击成孔

1工程概况

G345线峰迭至代古寺公路工程设计施工总承包项目地处高山峡谷区，大桥沿白龙江流域来回布线，河道狭窄弯曲、水流湍急、河床岩层多为浅覆盖大倾角坚硬岩面，桩基钢护筒受水流冲击无法定位且易在倾斜岩面滑移而导致入岩困难，采用传统桩基施工工艺已无法满足施工需求。项目根据河流水位情况，对水中桩基施工进行科学合理的设计、采取正确可靠的施工工艺，对桥梁下部结构施工以及建成后的营运安全有非常重要的意义。

2工艺原理

浅覆盖层大倾角坚硬岩面双护筒“套娃法”冲击钻成孔施工技术，就是依靠外侧临时钢护筒为导向强制进尺，在水中桩基施工钢平台上安装多层桁架定位导向架进一步加强稳定、导向作用，为永久钢护筒安装提供一片静水区域，避免水流冲击，然后采用人工控制钻机以高频低幅冲击钻进方式直接进行钻孔作业，冲击钻穿透表面岩石层1m后，浇筑水下混凝土并施打永久性钢护筒，确保永久钢护筒能精准、垂直地入岩达到设计深度，最大化减小水流冲击和大倾角坚硬岩面导致的钢护筒偏位、入岩困难、稳定性较差、易卷刃、易漏浆等问题，且在钻进过程中无须造浆，利用相邻钢护筒作为泥浆池、沉淀池进行泥浆循环，从而使桩基在满足安全、环保条件下实施冲击钻进并保证桩基质量与进度满足施工需求[1]。

3施工操作要点

（1）施工准备与场地规划。开工前熟悉场地工程地质资料、必要的水文地质资和相关工程施工图等。根据测量资料，对相关桥梁位置进行复测，本着因地制宜、永临结合、方便施工和有利管理来统一规划临时设施。

（2）搭建水上钢栈桥与平台。钢栈桥采用常规栈桥结构，桥面宽6m，标准跨径为9m，设计荷载80吨，钢便桥设计为321型贝雷钢桥，设计车速15km/h。钢便桥轴线与桥梁轴线平行，距离8m，标准跨径9.0m，每隔3个标准跨设置板凳桩，跨度5.0m。钢便桥底面设计高度高出洪水位1m。钢平台的设置根据水中桩基位置搭设。

（3）安装多层桁架定位导向架。定位导向架采用桁架结构，根据空桩长度分为多层，上层定位架由I16a工字钢焊接在钻孔平台上的主梁上，下层定位导向架采用I16a工字钢组成“井”字形型钢固定在平台周边的钢管桩的上下平联上，其位置根据桩基中心及桩径确定。导向架安装长度根据空桩高度而定，导向架每节长度2m，可随时加长安装固定。导向架采用吊车吊装移位，并锚固在已完成钻孔平台的预留钢护筒顶口位置。

（4）钢护筒结构设计与加工。永久性钢护筒的设计壁厚为20mm，外表面采用热镀锌处理，镀锌厚度>85μm。根据相关经验和规范，钢管桩的径厚比不宜大于70，而本钢护筒的径厚比达到190，属于大直径薄壁结构，为确保钢护筒锤击沉桩时不发生屈皱破坏，采取以下措施：钢护筒采用材质Q345b的螺旋管，壁厚为20mm，钢护筒每节长1.5m，为方便现场运输及吊装，按照每4节组成一个单元（长6m）在加工厂内卷制焊接，焊接接长采用内外双面焊接。钢护筒焊接采用内外侧双面焊，并在外围焊接至少4块加强块进行补强处理，其焊缝应牢固密实，不允许漏水。

（5）安装大直径导向钢护筒、高频低幅冲击钻进。在钢护筒导向装置安装完成后，根据桩径及空桩高度加工临时大直径钢护筒，并采用50t吊车及DZ160双夹振动锤施打。在临时护筒安装过程中应根据水流速率及水位情况合理计算偏位提前量。开孔前在孔内填筑50cm高黏土，用低冲程钻进，泥浆比重1.4左右，钻进0.5～1.0m，再回填黏土，继续以低冲程冲砸，如发现有失水现象，采取补水投黏土措施。对河床处倾斜岩面采用人工控制钻机进行短距高频次冲击钻进方式进行冲击施工后，将河床处高强斜岩冲击破碎处理，掏渣清孔后采用导管法浇筑水下片石混凝土，片石应在混凝土浇筑过程中同时填入，该工序能够有效封闭因钢护筒底口卷边，避免因水流速过大出现无法造浆钻孔的现象。

（6）施打永久性钢护筒。永久钢护筒是桩基施工过程中导向及孔口护壁，在桥梁运营期间也能有效防止桩基遭受水流冲刷和漂石撞击。只需在安装过程中及时测量中心偏位与垂直度，并在安装完成后将内外钢护筒之间的河水、淤泥等杂物用泥浆泵清除干净，并回填黏土，分层填至离护筒顶0.8m位置处。应保证永久钢护筒埋置深度比临时钢护筒超深0.5m以上，以避免内外护筒间回填土层坍塌造成塌孔。

（7）桩基钻进及泥浆循环。钻孔作业要分班连续进行，经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，在地层变化处捞取样渣保存，随时根据不同地质情况调整泥浆指标和钻进速度。泥浆循环使用相邻桩基永久钢护筒作为泥浆池，并在相邻钢护筒另一侧焊制可移动式沉渣箱，在泥浆口设置滤砂器进行清渣工作，定期将沉淀池内沉渣运至指定弃渣地点进行废弃处理，满足环保要求。

（8）桩基成孔、安裝钢筋笼及灌注水下混凝土。针对部分高墩桥梁钢平台较高、空桩较长、吊筋稳定性较差导致的桩基钢筋笼偏位问题，在钢护筒周围设置定位及复桩装置，在钢筋笼安装过程中使用钢护筒周围定位装置复核中心偏位，及时调整，保证就位准确。混凝土采用导管法灌注，首批混凝土应能满足导管埋置深度1.0m以上的要求，水下混凝土的灌注工作连续进行，不得中途停顿。在灌注过程中保持孔内水头高度，导管的埋置深度应控制在2～6m，随时测探孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深。

4结束语

该施工技术有效封闭因钢护筒底口卷边，避免因水流速过大出现无法造浆钻孔的现象，加快施工进度，降低施工难度，解决了河道狭窄、水流湍急、河床岩层浅覆盖等难题，为今后国内公路桥梁水中桩基施工积累了宝贵的经验，具有广泛的推广价值和应用前景。

参考文献

[1] 卢云辉.沿海大倾角基岩钻孔灌注桩施工方法[J].西部探矿工程，2000（6）：12.