环岛南路互通立交桥桩基施工中问题的处理——就B1P32 桩基卡锤事故的浅析<br/>

环岛南路互通立交桥桩基施工中问题的处理——就B1P32 桩基卡锤事故的浅析

2015-08-15甘黄淮福建泰源建设发展有限公司福建龙岩364000

江西建材 2015年21期

■甘黄淮 ■福建泰源建设发展有限公司，福建龙岩 364000

1 工程概况

厦门市机场路环岛南路立交桥位于功大道与演武大桥交叉处，是进出厦门岛的快速通道。涨退潮时演武大桥边的海岸与鼓浪屿形成壶口狭长地段，造成该处水流湍急、流向复杂。除了受到潮水的影响之外，还经常受到台风的影响。

该立交桥场地地形变化大、地层、地质情况复杂。演武大桥外侧B1、C1 匝道处的地质情况从上往下依次为淤泥层、中砂混淤泥层、亚黏土层、全风化花岗岩、砂砾状强风化花岗岩、碎裂状强风化花岗岩、微风化花岗岩。有些地方的覆盖层厚，有些地方的覆盖层薄(如:B1P28～B1P33 桩基处表面覆盖有2～3 米淤泥，几米到十几米的砂层，5～8 米的亚黏土层，然后才是强风化岩;而在B1P23～B1P25 桩基处的岩层上只覆盖了2～3 米淤泥层)。

2 工程特点

特殊的水文、气候和地质条件给施工平台的搭设、桩基的施工也带来了极大的难度。再加上当时施工条件的限制，申请利用演武大桥的一个车道作为施工便道，再向外海侧延伸搭设施工平台(注:平台采用钢管桩搭设的，平台面标高控制在5 米左右)，B1P32 处海底面标高在-7～-8 米，用t=12mm 的钢板卷制成直径2400mm 的钢护筒，因考虑到吊车的吊重有限分别制成13.5 米和9 米的基本节下放，再用振动锤振动下沉，再接长并继续振动下沉，直至不再沉为止。由于当时用的是90kw 的振动锤，振动力较小，只能振入砂层4～5 米。且由于时间紧迫，而购买和租用都不方便，于是决定先将冲孔冲过护筒脚再振动下沉。在冲至护筒脚往下0.5 米时，护筒内泥浆漏到与海面齐平，再接长护筒，但在振动下沉3 米左右已无法下沉了，又开始冲，在冲至护筒脚时由于离砂层底部还差2 米多。再接长护筒，也无法下沉，只有加浓的泥浆并加入了水泥以提高壁的效果，防止护筒脚漏浆。经过了冲一段加入部分黄土和水泥并减小冲锤的冲程，顺利地穿过砂层进入亚粘土层，穿入亚粘土层后再进入强风化花岗岩，经过了7～8m 强风化花岗岩就直接进入微风化花岗岩。

3 工程事故处理过程及措施

由于冲锤卡在孔下61.5m 处，为了要探明孔底卡锤的具体情况，请来了潜水员到孔底探明情况，但潜水员下潜的深度在40～50m 之间(再深下去便会给潜水员带来极大的危险)。班组因拉锤心切，便私下决定将孔内泥浆抽掉以降低孔内水位达到减压效果。

在低潮时将泥浆抽到持平，待涨潮后，筒外水位比孔内高，在高至2m 左右时出现了海水倒流入孔内(经分析，是由于当时振动锤的振动力不够，护筒只在砂层里，并未穿过砂层，抽到孔内泥浆水位低于孔外水位时，孔外压力大于孔内压力导致了海水倒灌)，在海水倒灌的同时带入了大量砂子，使得已清孔了一段时间的孔内又流入大量砂子，耗费大量人力与时间，也没能清得到孔底。最后，到外地租用120kw 的振动锤把护筒压入亚粘土层，通过反循环将孔底清理干净。

在此过程中，曾有人建议用小加固的护筒并在其下边焊上锤牙，进行扩孔。可结果却是卡在孔的中部了，最后是让潜水员将其割掉拉上来。

曾用过千斤顶，将其一端顶在孔壁一端顶在锤头，靠近锤头处做个套筒，然后沿着钢丝绳下放到锤头，就位后开始顶，结果锤纹丝不动孔壁却被顶进十几厘米(护壁很厚，油缸顶升长度有限)，同时锤上挂拉钩用50 吨的吊车吊，结果拉钩钢丝绳也被拉断。

在尝试着各种方法的同时也用过在孔内用炸药放至孔底进行引爆，在引爆的同时拉紧桩机的钢丝绳，想利用炸药爆炸时的震动，振松锤被砂子石块卡住，或被卡在孔内围岩上，拉起锤头，但由于方法上出了偏差，经过多次尝试没有起到很好的效果，有时还发现有很多处的炸药都没有引爆，通过分析和查找相关资料，在水下爆破要采用双雷管，能确保炸药都能引爆(在后来的几次孔下爆破中证实了其每次都能完全爆炸)，但还是没有把锤炸上来，经过分析，孔底泥浆浓度高，可能是孔底砂子没有清干净，爆炸力衰减快，卡在锤上砂子太多，没有起到很好的效果。还得将孔底清得更干净些。班组为了较好地清孔利用工字钢，并在其腹板处加焊配重块，以增强冲击力，经过对锤瓣之间的冲击使得孔底加深了40～50cm，这就使锤处于半悬空状态，经过长时间的清孔，泥浆已经变清了，沉渣流入加深的孔里。卡在锤瓣边的砂子会流入加深的40～50cm 中使卡在锤瓣上的小石子被清走，只剩下少数几个稍大的石子卡在锤上，最后加大炸药量采用双雷管引爆炸药，顺利地将桩锤拉起立。并进行清孔。

环岛南路立交海上桩基桩径大(φ220cm)、孔深长(最长的达61.5m)，灌注砼的量大，需要的时间长。首批混凝土的灌注量也大。

为此，专门做了一个高3.0m，直径为1.8m 的料斗(可装混凝土8.5m3)，架在护筒上，用50T 的履带吊车吊住。采用砼泵车将料斗内灌满混凝土，然后，再将另一部装满混凝土的运输车开到泵车前，在拔球的同时将砼继续泵入料斗。这样，首批就有两车16 方的混凝土灌入孔底，原本清干净的孔底被冲刷得更干净，保证了桩孔的孔底质量。

在首批混凝土灌注完后，继续进行泵送，直到第一次拆管(在灌注过程中，处于安全考虑:吊车始终吊住料斗)。拆管后考虑了泵送的优点，不再安装小料斗，直接将泵送管插人导管内进行灌注，这样每根桩节约了拆装料斗的时间多达两个多小时，加快了灌注速度，保证了灌注质量。经厦门市质检部门的检测，海上的二十九根桩全都是一类桩。

4 工程事故总结分析

(1)卡锤的主要原因是:由于地质层有砂岩，在冲孔过程中的砂子在循环泥浆的过程中被粘在护壁上，在刮护壁时又被带到孔底，加上在冲孔过程中捞渣不彻底，孔底还留有大量的沉渣，再由于锤边在冲孔过程中会磨损，孔底直径可能会比上面小一点，孔底岩层是花岗岩，硬度高，所以极易造成卡锤。卡锤现象出现后，却由于经验不足，没能理清思路分析原因(当然卡锤的原因复杂多样，并非能完全分析准确，但还是能分析出个大概原因的)，工人就采用抽浆降水位办法，认为这样就可以减轻水压，潜水员可以下到孔底探明情况。却没能考虑到护筒没有完全穿过砂层，抽浆后导致孔内漏浆，在此加上潮水的涨落，将大量的海砂带入孔内，给处理卡锤带来更大的困难，其中设备不足(如，当时120kw 振动锤在厦门没有地方租)也是延误了处理卡锤的最佳时机，且原因分析不够明确，在处理卡锤事故时带有盲目性，也是导致处理卡锤花如此长时间的重要原因之一。经过这些尝试之后，特别值得提的一点是:在出现卡锤事故后，千万不要超之过急，理清思路，认真地分析卡锤的原因、探明情况，应该采取有效的清孔降低泥浆浓度，找准卡锤位置，采取将炸药放在卡锤位置，拉紧桩机钢丝绳，在充分考虑到爆破冲击波在泥浆中的阻尼作用，适当地加大炸药的用药量，采用双雷管引爆，利用引爆的瞬间产生巨大的冲击波冲开被卡处的砂子、石子或孔底围岩，这时通过桩机钢丝绳的拉力将锤拉起。有人担心这样会把锤炸坏了，孔给炸塌了。原先几次爆破都没把锤炸起，据分析，主要原因是由于孔底泥浆浓度大，阻尼作用很大，冲击波的衰减很快，而炸药又无法准确地放置在卡锤位置，致使产生的冲击波不够大，没震开卡在锤头处的砂石或围岩，没有达到效果。当然担心炸药放多了会炸坏锤头又没有考虑泥浆的阻尼作用，而不敢多放炸药，也是这几次爆破失败的原因(其实，经过后面几个工地的卡锤孔底爆破证实，爆破炸坏锤的想法是多余的)。还有人担心把孔给炸塌了，其实经过仔细分析，退一步讲，就是孔因为炸药炸扩孔了，再将孔内的塌孔的岩石用锤击碎了，通过翻浆，清孔，把孔底清干净，也不至于影响到桩的质量，如果是孔底卡锤的话，扩孔了还可以增加桩基的承载力!另外，还有一个值得一提的问题:就是在水下爆破的威力及冲击波的衰减速率很大，特别是在浓度高的孔底，更是衰减速率大，它的波及范围就很小了，不可能造成很大的塌孔。不至于将锤都埋在孔底。这个经验在后面的几个工地的卡锤事故中得到证实是可行的，成功的。特别是在最近的一次卡锤事故中尤为突出。在厦安高速公路TC1 标南山大桥的桩基卡锤事故中得到证实。当时由于工人的疏忽，从孔底往上七八米出现了梅花孔，又加上停电没有及时把锤拉起来，被卡在孔底。有了B1P32 桩基卡锤事故经验，处理这次事故的思路特别清晰，先将孔底清干净，再将泥浆比重降低，找准卡锤位置，放置炸药进行爆破，每爆破一次加一点炸药，这样在短短的一个星期内就将锤拉起来了。通过这几次卡锤事故的处理得出一个道理:在处理卡锤事故中，采用爆破处理卡锤事故取到很好的效果。方法如下:首先将孔内孔渣清干净，将泥浆比重降低，在充分考虑泥浆的阻尼作用，适当多放点炸药，并采用双雷管引爆。由于担心锤头被炸坏、未考虑泥浆的阻尼作用不敢多放炸药，以及在水下爆破没有采用双雷管爆破，是以往爆破拉锤失败的原因。其实，退一万步来讲，即使将孔底炸塌了，锤拉出来，在后来把孔底清干净，下钢筋笼，灌注混凝土也不会影响桩基质量。这种可以放心使用，锤不会炸坏的!

(2)水下爆破技术注意问题。爆破方案的设计要请专业的爆破技术人员配合;爆破操作如装药、引爆必须由专业爆破人员完成;为确保周围建(构)筑物的安全，要严格控制起爆药量，尽量选用分段起爆;要充分考虑水深的影响;要注意装药的准确性;选用抗水性能较好的炸药;在进行爆破作业时一定要取得当地公安机关的批准。