赤道几内亚Mbini大桥深水无覆盖层倾斜岩面钻孔灌注桩施工技术

庞 平 ，张文远

（中交第三公路工程局有限公司第五工程分公司，北京市 100021）

1 工程概况

赤道几内亚Mbini大桥位于赤道几内亚大陆部分的中部Wele河入海口，河水潮差高达4.3 m，退潮时河水最大流速达到6.0 m/s。大桥22号墩为南侧主引桥过渡墩，设计有8根直径为1.8 m的钻孔灌注桩，桩长29 m，按照嵌岩桩设计。

该墩桩基础施工具有如下特点：

（1）墩位处基岩裸露，无覆盖层且岩面呈整体西南侧倾斜状，上表面为一层厚度为0.15～0.3 m不等的强风化岩层，桩基施工控制困难，钢护筒的施工更是一个难题。

（2）岩面倾斜，钻孔平台钢管桩的施沉与稳定性是难题。

（3）受大西洋涨落潮影响，河水水位落差大，钻孔平台的设计和施工要求高。

（4）墩位处wele河水深、流速大，倾斜岩面不适合抛填土袋处理。

2 钢平台的设计施工

考虑钻孔平台承受施工机械和钢护筒的重量，本墩钻孔平台的设计最大荷载取75 t（50 t履带吊+25 t吊重），同时钻孔平台的设计考虑了承台钢围堰施工的影响。

钻孔平台主要材料为：630钢管桩、H400宽面工字钢、工40工字钢、[20槽钢。

钻孔平台的设计如图1所示。

钻孔平台的施工受河水涨落潮的影响很大，同时涨落潮时水流速大，对钢管桩的定位影响大，同时安全隐患大。为此，经过仔细的研究，采用了悬臂导向架对钢管桩进行定位。由于岩面倾斜，钢管桩进入厚度很小的强风化层后，仍有部分没有接触岩面，为此，采用了在钢管桩内部填混凝土袋的办法。首先用混凝土袋将钢管桩悬空未接触岩面的部位堵塞，之后在钢管桩内部灌注混凝土，使钢管桩与岩面接触面积增大形成稳定的支撑。在钢管桩灌注混凝土前悬臂导向架不拆除，支撑钢管桩，防止其在水流冲击下倾斜或倒入水中。钢管桩每打设完成一根立即与就近的钢栈桥钢管桩或者平台钢管桩连接。

3 倾斜岩面钢护筒二次跟进施工

由于河床基岩裸露，岩面呈20°角倾斜，导致钢护筒一侧与倾斜岩面的上端呈点接触，另一侧以及大部分钢护筒边口悬空于倾斜岩面的上方，使得护筒内外联通，孔内泥浆被河水稀释而达不到悬浮钻渣的要求，孔内钻渣也不能及时清除，使钻渣被反复冲钻，钻孔进尺缓慢。同时，由于桩基顶部高出岩面5 m多，对混凝土的灌注和施工质量也带来严重的影响。鉴于此，经过认真的研究，反复论证，采用钢护筒二次跟进的方案解决了该问题。

（1）加大钻锤直径进行扩孔施工。

一般钻孔灌注桩施工，按照规范要求，护筒直径应大于桩基直径30 cm，因此，加大钻锤扩孔施工的目的是使桩孔与钢护筒的直径相同，以便钢护筒的二次施沉入岩顺利。

首先将冲击钻头经过加焊锤牙，使钻锤直径加大到比钢护筒尺寸小8 cm(冲击钻孔在不同土质扩孔一般在4～8 cm之间，也就是双侧8～16 cm之间，因此采取将钻头直径加大到比护筒小8 cm是合适的)；开始扩孔施工，钻进到岩面最低侧以下0.5～1 m后停止钻进，提出冲击钻头，移走钻机。

（2）平台导向架的设置。

图1 钻孔平台立面布置图（单位：cm）

钢护筒二次跟进前应在需跟进的护筒桩位处设置导向装置，以避免护筒跟进过程中桩位倾斜。导向装置高1.5 m，其下部设置支撑梁工40工字钢与平台的分配梁相连接使其固定，导向装置采用[20型钢和工40工字钢制作而成。

（3）跟进护筒与原桩位护筒的焊接。

二次跟进钢护筒与原桩位护筒的焊接采用连续满焊，并加设加劲缀板以提高护筒连接的抗剪能力，具体形式见图2。将钢护筒接长尺寸由扩孔钻进的深度来决定。

图2 钢护筒连接示意图

（4）钢护筒的二次施沉与变形处理。

将接好后的钢护筒沉设入扩孔后的孔中，注意在施工中始终保持钢护筒的竖直状态。施沉到位后，向钢护筒内回填片石和黄泥。回填片石的作用是将二次施沉钢护筒时可能产生的向孔内卷边和变形，利用冲击压力挤回去；回填黄泥的作用是填塞护筒和扩孔岩壁间的缝隙。按照这种方法反复处理2～3次后，开始正常钻进。

22号墩采用护筒二次跟进的方法顺利完成了钻孔施工。实践证明，该方案不但解决了深水无覆盖层倾斜岩面钻孔灌注桩的施工难题，而且与钢套箱围堰方案相比减少了钢材使用量，节省了大量的施工成本和施工时间，在施工平台上操作增加了安全系数。

4 钻孔桩施工质量控制要点

（1）钢护筒二次下沉时，要注意检测护筒的垂直度，并时刻注意护筒的变形，并采用小激振力施沉。

（2）钻机的选型。考虑到墩位处为地质岩石，同时由于桩基按嵌岩桩设计，而且入岩深度达22 m，故选择大功率冲击钻机成孔，可以很好地控制成桩质量。

（3）在施工过程中安排技术、管理人员24小时值班，及时发现问题，及时处理问题，确保施工方案的及时有效实施，同时对钻孔泥浆指标进行频繁检测，确保钻孔过程中和成孔浇筑混凝土前，泥浆指标符合规范要求。

（4）由于赤道几内亚属于热带，雨水较多，为了保证桩基能够在雨天顺利浇筑，采用型钢搭设了临时移动防雨棚，使整个浇筑过程在棚内进行，确保桩基混凝土施工质量。

5 结语

赤道几内亚Mbini大桥22号过渡墩，采用钢护筒二次跟进的方法，有效处理了岩面倾斜无覆盖层河床钻孔灌注桩施工的难题，与钢围堰等处理方法相比节省了大量的时间和费用，同样具有切实可行、安全可靠的实施效果，对类似地质结构的桩基施工具有一定的参考价值。