深水基礎(chǔ)大直徑鉆孔樁施工技術(shù)
關(guān)鍵詞：二七大橋；地質(zhì)復(fù)雜；大直徑鉆孔樁；鉆進參數(shù)；400噸浮吊
1工程概況
武漢二七長江大橋為三塔雙索面結(jié)合梁斜拉橋，斜拉橋橋式布置為（90m+160m+2×616m+160m+90m）。武漢二七長江大橋距上游長江二橋3.2km，距下游天興洲大橋6.8km，路線沿京廣鐵路下行線，穿解放大道及江岸貨場鐵路疏解區(qū)，過長江后經(jīng)武昌羅家港泵站，沿羅家港排水明渠至和平大道。擁有“世界跨度最大的三塔斜拉橋”和“世界跨度最大的結(jié)合梁橋”兩項世界第一，集新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備“四新”技術(shù)于一身。
5#墩為斜拉橋武昌岸邊主塔墩。其下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為28根φ2.8m鉆孔灌注樁，鉆孔樁采用行列式布置，縱橋向布置4排，橫橋向布置7列，鉆孔樁樁頂標(biāo)高+4.50m（黃海高程，下同），樁底標(biāo)高-95.5m，樁長100m；承臺平面為帶圓角的矩形，平面尺寸30.75m×52.50m（順橋向尺寸×橫橋向尺寸），其四個角上設(shè)置半徑R=4.5m圓弧，承臺頂標(biāo)高+10.5m，底標(biāo)高+4.50m，承臺高6m；承臺頂為3m高的塔座。
2工程地質(zhì)及施工環(huán)境
2.1地質(zhì)情況
5#墩基礎(chǔ)位于武昌岸灘地坡腳處，基礎(chǔ)范圍內(nèi)河床面高程+10.5m～+14.3m。標(biāo)高-21.5m以上為覆蓋層，主要為人工填筑土及全新統(tǒng)河流相新近沉積物，其地質(zhì)情況從上向下依次為：河床表面為填筑土，5#墩上游幅表層存在片石層，厚1～4m，塊徑10～30cm，是修建羅家港泵站排水渠時拋的護坡石，往下分布有淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、細沙、粗砂等，無明顯的分層；標(biāo)高-21.5m以下為下伏基巖，主要為擠壓破碎嚴(yán)重粉砂質(zhì)泥巖和擠壓破碎較嚴(yán)重粉砂質(zhì)泥巖，基巖無明顯的自上而下由強風(fēng)化～弱風(fēng)化的特征，主要表現(xiàn)為不同破碎程度的巖體呈高角度條帶狀相間分布，5#墩樁尖位于擠壓破碎嚴(yán)重粉砂質(zhì)泥巖中，樁基按照摩擦樁設(shè)計。
5#主塔墩基礎(chǔ)平面尺寸30.75m×52.50m（順橋向尺寸×橫橋向尺寸），從圖中可以看出，5#墩基礎(chǔ)位于武昌岸灘地的坡腳處，緊鄰羅家港排水走廊的出口，整個基礎(chǔ)完全埋置于河床覆蓋層中�；A(chǔ)長邊與武昌岸灘地岸坡線不平行，約有7°的夾角。灘地斜坡坡比約1：3，斜坡頂標(biāo)高約+22.2m，基礎(chǔ)南側(cè)邊沿距灘地斜坡坡頂水平距離約35m。整個基礎(chǔ)范圍內(nèi)河床面標(biāo)高+10.5m～+14.3m，高差約4m，基礎(chǔ)往北向主河道的坡降比較緩，從距基礎(chǔ)北邊沿向北約40m，河床面高程從+10.5m降至約+8.0m以下。
2.2施工環(huán)境
5#墩承臺上游有長航鳳凰集團碼頭及船只，漢口側(cè)有中長燃余家頭加油船，武昌側(cè)為大堤江灘，斜坡頂標(biāo)高約+22.2m，承臺南側(cè)邊線距灘地斜坡坡頂水平距離約35m。鉆孔樁施工期間長航鳳凰碼頭及中長燃加油站一直未搬遷，造成5#墩基礎(chǔ)施工水域狹小（見圖3），資源設(shè)備配置條件有限，施工安全隱患大。
3基礎(chǔ)施工中的重點與難點
5#墩鉆孔樁施工受地質(zhì)、周圍壞境及水位限制，決定鉆孔樁施工的成敗及順利與否的關(guān)鍵因素主要有樁位處地質(zhì)情況、鉆進參數(shù)的選擇、泥漿、鋼筋籠的制作、對接下放。
3.1鉆進參數(shù)和地質(zhì)情況的匹配
由于5#墩地質(zhì)情況復(fù)雜，巖層傾斜角度大，造成同一個樁位處巖層的軟硬不均，為保證鉆進的順利進行及成孔質(zhì)量，要根據(jù)地質(zhì)情況隨時調(diào)整鉆機鉆進參數(shù)。
鉆頭的鉆壓、轉(zhuǎn)速和進給量是鉆孔鉆進技術(shù)中的三項主要技術(shù)參數(shù)，簡稱鉆進參數(shù)。鉆進速度是鉆頭和刀具破巖效果的綜合反映，是鉆孔技術(shù)中一項主要的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。鉆進參數(shù)直接影響鉆進速度，同時對孔的偏斜、孔徑刷大等孔的鉆進質(zhì)量指標(biāo)也有很大影響，因此合理選擇鉆進參數(shù)，是實現(xiàn)高速優(yōu)質(zhì)鉆孔的重要條件。
在鉆孔中采取減壓鉆進，即鉆桿始終處于懸吊狀態(tài)，鉆頭只有一部分重量作為鉆壓使用。一般取鉆頭及鉆桿在泥漿中總重量的0.3—0.8作鉆壓值。當(dāng)鉆頭及鉆桿在泥漿中的重量不能滿足鉆壓要求時，要進行配重。
鉆頭的轉(zhuǎn)速與巖性、轉(zhuǎn)盤能力、鉆頭構(gòu)造、刀具類型等有關(guān)。鉆頭的實際轉(zhuǎn)速，應(yīng)使刀具磨損控制在合理范圍內(nèi)。一般在松散的砂層中采用低轉(zhuǎn)速，形成的最大切線速度應(yīng)＜0.7m/s，在巖層中采用稍高的轉(zhuǎn)速。
3.2泥漿的配置及循環(huán)
為提高鉆孔效率，確保護壁質(zhì)量，5#墩鉆孔施工采用由膨潤土、Na2Co3和PAM水解液調(diào)制而成的復(fù)合泥漿，鉆孔泥漿指標(biāo)應(yīng)達到：
相對密度：1.05～1.15，粘度：16～22s，含砂率：≤4%，膠體率：≥95%，PH值：7～10，
為及時排除孔內(nèi)鉆渣，提高鉆孔效率，泥漿循環(huán)系統(tǒng)中采用先進的泥漿處理器。泥漿循環(huán)系統(tǒng)由鉆桿、出漿管、泥漿處理器、回漿管及供風(fēng)系統(tǒng)組成，每臺鉆機配壓風(fēng)機和泥漿處理器各一臺。鉆孔施工過程中，在壓風(fēng)機送出的高壓空氣作用下，泥漿順著鉆桿從孔底抽出，沿出漿管進入泥漿分離器，將砂石篩分排除，處理后的泥漿沿回漿管流入樁孔內(nèi)循環(huán)。凈化時排出的鉆渣通過溜槽排放到指定的運渣船舶上�！�
3.3鋼筋籠的制作、對接下放
由于鋼筋籠長度大、分節(jié)多，且主筋接頭采用機械連接接頭，對鋼筋籠制造的質(zhì)量要求很高。鋼筋籠制造采用長線法施工，長線法臺座是長線法制造鋼筋籠的胎具，由一系列間距2.0～2.5m的底座組成；底座由混凝土支墩和鋼底模構(gòu)成，在鋼底模上按鋼筋籠的設(shè)計尺寸設(shè)置有主筋定位裝置（在鋼底模上按照主筋直徑用細鋼筋彎制“U”形卡焊接在底模上），長線法臺座工藝如下圖。
由于鋼筋籠直徑大、重量大，鋼筋籠對接時不可能采用常規(guī)的設(shè)置孔口扁擔(dān)梁的方式來支撐已放入孔內(nèi)的鋼筋籠。為此，需設(shè)計“鋼筋籠懸掛環(huán)”來解決鋼筋籠的支撐及懸掛定位問題。“鋼筋籠懸掛環(huán)”由卡板和支撐圓環(huán)兩部分組成，支撐圓環(huán)由兩個半圓環(huán)通過螺栓連接成一個完整的圓環(huán)，卡板可在支撐圓環(huán)內(nèi)前后抽動。安裝鋼筋籠時，先將“鋼筋籠懸掛環(huán)”安裝在孔口平臺頂面，將吊入孔內(nèi)的鋼筋籠通過加強后的加勁箍支撐在“鋼筋籠懸掛環(huán)”上，然后，起吊下一節(jié)鋼筋籠與之對接，
鋼筋籠對接時的主要注意事項：
a.鋼筋籠主筋對接一定要保持預(yù)制和安裝的統(tǒng)一，即預(yù)制時對接在一起的兩根主筋，在安裝時必須保證也是這兩根主筋對接（在鋼筋車間分節(jié)拆除接頭時應(yīng)事先做好對應(yīng)的標(biāo)記）；
b.主筋對接時，同一接頭兩個絲頭之間的間隙不得超過1mm，若間隙太大，可用導(dǎo)鏈葫蘆將這兩根主筋進行對拉。
4施工組織
5#墩鉆孔樁施工作業(yè)面小，施工設(shè)備多，吊重作業(yè)頻繁，需要精心組織，精細化管理，做到施工忙而不亂，按照既定工序及工期施工，保證現(xiàn)場施工組織的嚴(yán)密及后續(xù)施工的連續(xù)性。
5安全環(huán)保
二七長江大橋5#墩所在水域交通繁忙，大型船只較多，橋位附近分布有眾多的港口、碼頭、加油船，通航情況較為復(fù)雜，施工期間施工水域受到限制，因此必須根據(jù)水上工程狀況，編制有針對性的水上施工防撞、防火方案，主要以防為主。
1、制訂水上施工安全作業(yè)方案
制訂周密、詳細的施工組織方案，報送海事機關(guān)審查，并請建設(shè)單位召開航運、港務(wù)、航道等有關(guān)單位協(xié)調(diào)會，由海事部門發(fā)布航行通（警）告，頒布實施。按航道部門要求，在施工水域上、下游一定范圍內(nèi)設(shè)置航標(biāo)。根據(jù)施工需要，劃定施工區(qū)域并與港監(jiān)部門協(xié)商，委托港監(jiān)監(jiān)督指揮航運，日夜值班，確保安全。
2、落實和完善水上救援組織體系，作到領(lǐng)導(dǎo)負責(zé)、機構(gòu)健全、分工明確、責(zé)任到位和聯(lián)絡(luò)通暢。要制定應(yīng)急方案和防范措施，并組織具有快速反應(yīng)能力的搶險救助隊伍，落實通訊、船舶、裝備等各項保障措施，做到隨時隨地能根據(jù)需要實施緊急救助。
3、施工期間水上海事管理
與航務(wù)、港監(jiān)、水上公安等部門簽訂施工期間水上管理協(xié)議。加強水上航務(wù)和安全管理。
在油船碼頭未遷移的情況下，鉆孔樁施工要在平臺上設(shè)立警示帶，嚴(yán)禁隨意向江中亂丟廢棄物保證油船安全。
7結(jié)語
�。�1）在施工作業(yè)面狹小、工期緊張、地質(zhì)情況復(fù)雜、安全隱患大的情況下，配備大功率高性能鉆孔機械，精心組織，合理安排，組織快速有效的生產(chǎn)。
�。�2）根據(jù)不同的地質(zhì)情況合理選擇鉆進方式及鉆進參數(shù)，最大限度的減少鉆進過程中孔內(nèi)事故的發(fā)生。
參考文獻：
[1]汪芳進.武漢二七長江大橋?qū)嵤┬允┙M.
[2]楊文淵，徐犇.橋梁施工工程師手冊[M].人民交通出版社，1995.
[3]交通部第一公路工程總公司橋涵（上冊）人民交通出版社，2000.
