深水鉆孔樁樁基施工分析論文

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摘要：本文簡要地介紹了南京長江第二大橋北汊橋大直徑深水鉆孔樁的施工工藝、穿孔等事故的原因分析及處理。

關鍵詞：大直徑鉆孔樁事故處理

一、工程概況

南京長江第二大橋橋位處的長江被八卦洲分為南、北兩汊，北汊地形總體上傾向于長江，地面高程2.59～7.29m，橋位處水面寬955m，河床地形微向南傾，平均坡度＜l°，深泓靠近南側，最大水深13.15m。

北汊大橋全長為2172m，橋面寬32m，中央分隔帶為15m，主橋為90+3*165＋90m五跨變截面P.C連續箱梁，主墩基礎采用18根φ2.5m的鉆孔灌注樁。

二、水文、地質概況

水文：該河段位于下游感潮區，以雨洪徑流為主，同時受潮汐影響，每年5～10月為汛期，洪峰出現在6～8月。一般沖刷4.36m，主墩局部沖刷13.70m，最大沖刷深度18.06m。

工程地質：覆蓋層為沖積層，主要為粉細砂、淤泥質亞粘土和亞粘土，巖層為沉積巖，主要為泥巖、粉砂鈣質巖及砂巖，巖層中有少量裂隙水存在。橋位不良地質為軟土和可液化砂土，樁進入覆蓋層深度約33m，進入全風化巖深度為35m，嵌入微風化層9.65m。

三、鉆機與泥漿

由于覆蓋層較厚，嵌巖較深，經比較分析，選用了KP3500型全液壓轉盤式鉆機。

此鉆機性能優良，在鉆孔施工中較好地完成了施工任務。

泥漿在鉆孔中起著懸浮和攜帶鉆渣、清洗孔底、維持孔內外壓力平衡、增加孔壁穩定性、防止塌孔、潤滑和冷卻鉆頭等作用。由于覆蓋層以易塌孔的粉細砂為主，因此泥漿質量要求較高。

泥漿用水、粘土、膨潤土和碳酸鈉按1000：200：50：3.75（kg）配制，泥漿的循環充分利用了相鄰的三個護筒，用φ30聯通管串聯起來，使泥漿循環路線增長，容納泥漿量增大，也使鋼護筒形成整體，增強抗潮涌能力，同時每臺鉆機配一個大沉渣筒，便于及時清渣，以保證泥漿質量及正常施工。

四、鉆孔與沖孔

鉆孔時應避免兩部鉆機在相鄰孔位同時操作，每部鉆機完成鉆孔后要隔一個孔就位。

由于正循環對泥漿護壁較為有利，因而覆蓋層采用正循環，用梳齒鉆頭，保持孔底承壓不超過5t，低壓慢速鉆進；當進入強風化層后換用滾齒鉆頭，采用氣舉反循環，鉆壓可加至20～30t功壓鉆進。由于長江水位變化較大，因而在鉆進過程中要經常檢查水頭高度，隨江水位調整。覆蓋層進尺約10m／d，風化巖進尺約s5m／d，微風化巖層進尺約2m／d，一般成孔用10～15do

在鋼筋籠和導管吊裝完畢后進行沖孔，其目的是將孔底沉渣沖起，使沉淀厚度滿足《施工規范》要求。但《施工規范》中規定的沖孔泥漿比重小于1.05t／m3（接近于長江天然水的比重），這樣勢必造成泥漿稠度降低，排渣能力下降，沉渣速度加快，沖孔時間延長。由于稠度降低，其護壁作用也隨之降低，塌孔的機會增大。故沖孔的泥漿比重應視具體情況而定，如覆蓋層為粘土質地層，可將泥漿的比重定得較低（如1.05左右），如覆蓋層為砂質地層，且施工水位較高，砂層液化限較高，這時沖孔泥漿不宜過稀，比重可在1.15～1.25之間，稠度也相應增大，有利于浮起沉渣，增強泥漿護壁的作用，減少塌孔的危險。但泥漿的比重越大，則對水下混凝土灌注愈不利，二者是一個辯證的關系，要視具體情況而定。

五、穿孔原因分析及處理

穿孔是北汊橋鉆孔施工中出現較多的事故，穿孔實際上是一種管涌現象，現分析如下：

設L為護簡埋深，h1為泥漿頂至護簡底深度，h2為水深，Δh為水頭高度。穿孔時泥漿從護筒底垂直向上穿出。切取護筒底至

河床的一段垂直立柱體ab，將柱體內的水作為脫離休，考慮作用在水上的力系。因為水流速度變化很小，其慣性力可以略去不計。這樣可求得這些力在垂直方向的分力分別為：

采取壓入水泥漿方法，水泥漿從鉆桿灌入，邊灌漿邊徐徐提升鉆頭，如灌注水下混凝土，水泥漿灌至超過漏漿處2m即可，這時水泥漿在靜壓作用下會流人穿孔處，硬化后可將穿孔堵住，且會形成一層較堅硬的水泥皮護壁，也減少了塌孔的危險，壓入水泥漿24h后即可重新開始。此法對處理穿孔漏漿還是比較有效的。在處理穿孔漏漿事故中，也采用了在漏漿護筒周圍回填碎石以增加護筒埋深的方法。根據對穿孔原因分析可知，合理地控制水頭高度，是防止穿孔的重要措施均護筒埋深較大時，水頭可以高一點檔護筒埋深較淺時，可以沒有水頭或負水頭，要根據具體情況具體分析，不能死搬硬套。

護筒裂縫：主墩護筒，由于下沉后不垂直，用160t振動錘強行糾偏時，致使河床位置處焊縫出現了一條長約10cm、高2～3cm的裂口，在鉆孔時泥漿從此孔泄漏。先是潛水員水下焊接，但效果不理想，后采用在原護簡處再下沉一個直徑比原護筒大20cm和大護筒，埋入土中約2m，內外護筒間用粘土填實，堵住裂口，效果很好。

打撈鉆頭：采用滑決式打撈器。其工作原理是：打撈器進入鉆頭中心管時，滑塊上移，使打撈器頭能插入中心管，上撥時滑塊下移漲緊，利用摩擦力將鉆頭提起，撈出后再松動滑塊，通過沿塊上的連接繩將滑決收緊，撥出中心管即可，但在打撈前首先要確定鉆頭在孔底位置，可將一薄板用螺栓緊圍在鉆桿底，將鉆桿落到孔底，壓到鉆頭上，等待片刻后提出，通過觀察鉆頭中心管在木板上留下的壓痕來確定孔底鉆頭與鉆機轉盤中心的相對位置，再移動鉆機或轉盤，使轉盤中心正對傷頭中心管，則可保證打撈器能準確插入中心管。

六、質量控制

成孔后通過鉆桿用測斜儀檢測孔的垂直度，再用井徑儀控制孔徑和孔壁情況。在所有主墩鉆孔中，孔深、孔徑、垂直度、孔軸線和孔壁質量均符合《施工規范》要求，擴孔一般在10％左右。每根樁身全部預埋三根通長的聲測管，采用超聲波檢測，并按比例取芯檢測與其對照，所有樁合格率100％，優良率90％以上。

七、結束語

大直徑深水鉆孔樁的施工因其難度較高、風險大而存在其特殊性的一面，但只要具體問題具體分析，做到早預防早處理，是能夠順利地保質保量完成施工任務的。通過嚴格控制泥漿指標、鉆進速度，合理控制水頭高度，是可以防止和避免塌孔事故的；通過對穿孔洞漿等事故的處理，探索和積累經驗，培養和鍛煉了隊伍，提高了隊伍整體素質。