深水裸岩钻孔桩钢护筒埋设施工技术

■陈守继

（南平高速建设有限公司，南平 353000）

1 工程概况

南平樟湖库区大桥位于水口库区樟湖段，其上部结构采用（70+4×125+70）m预应力混凝土刚构箱梁，下部结构采用钢筋混凝土双薄壁矩形墩，基础为6×Φ2.2m（嵌岩部分Φ2.0m）的钻孔群桩。桩位最大水深约40m，且覆盖层为薄层淤泥、流塑（0.5～1m）。根据设计，桩基嵌岩最大深度达28m，进入微风化花岗岩层约16m。其中钢护筒需下沉到河床面以下5m～7m，并且需进入到弱风化石英岩4m。本项目的施工难点解决深水裸岩桩基的施工，关键技术是攻克钢护筒插打技术。为了保证钢护筒在下沉过程中的垂直度，耐久度。钢护筒材料采用Q235b，12mm厚钢板卷制而成，单桩钢护筒重约32t。钢护筒的定位与埋设是本工程下部结构施工的关键，其定位与埋设效果直接关系钻孔桩施工方案的成败，直接影响大桥的施工进度。

2 施工方案比选

2.1 先扩孔后下放钢护筒法

在河床无覆盖层情况下，先采用Φ3.0m的钻锤原位冲击成孔至5m左右，下放Φ2.2m钢护筒，并在钢护筒四周灌注水下混凝土封堵。其优点是冲孔成功后下放钢护筒简易，缺点是扩孔成本大，水下混凝土封堵质量控制不易，无护筒情况下在有覆盖层时冲孔困难。

2.2 钢护筒跟进下沉法

在河床有覆盖层情况下，先自振下沉钢护筒并临时固定，而后采用Φ2.17m钻锤进行冲孔，冲击1m后采用振动锤跟进下沉钢护筒，如此反复直至钢护筒外不漏浆。其优点是工序简单成本较低，缺点是岩面倾斜或无覆盖层时临时固定困难，斜岩面需整平处理。

根据现场地质条件，河床面岩层基本为松散状，在冲锤作用下，松散的岩石周围也可产生较大振动，在护筒跟进时，可以较轻易的插入岩层。所以选用护筒跟进下沉法。

3 钢护筒制作

为了保证钢护筒在下沉过程中的垂直度，耐久度。钢护筒材料采用Q235b，12mm厚钢板卷制，底口4m范围采用16mm卷制。护筒底口和顶口均加了1道50cm高的加强圈，加强圈采用12mm厚钢板卷制。钢护筒在制造厂内制成6m一节，采用运料船运至墩位处，为防止钢护筒在运输过程出现失圆，在钢护筒的上、下口位置用[10焊接十字（或米字）支撑（见图1）。

4 钢护筒的下沉

4.1 钢护筒的定位、下放

图1 十字支撑

为保证钢护筒的准确定位，在导向架顶及施工平台底各设置一层定位导向架进行定位。定位导向架采用钢桁结构，由焊接在钻孔平台上的钢框架组成，导向架总长4.5m（见图2）。导向装置内设置有供钢护筒定位、纠偏、调整的液压千斤顶和锁定装置，可对钢护筒进行微调定位、施沉过程中纠偏、调整并锁定。钢护筒由浮式平台上龙门进行起吊安装，通过导向架首节自由下放，测量校核钢护筒接长，直到最后一节自由下放测量校核。

图2 护筒导向架

4.2 钢护筒固定

为了保证钢护筒的精准着床。采用千斤顶将钢护筒顶托在浮式平台上筒底口固定在距离河床50cm处，钢护筒由于未插打入河床不足以保持自身稳定，需要将其与平台顶面靠紧固定。固定时，采用顶托将钢护筒顶紧（见图3）。然后使用Φ2.17m钻头小冲程（50cm左右）进行凿岩，直至河床平整。

4.3 钢护筒垂直度调节

钢护筒的倾斜度必须保证在1%以内，方可满足《公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2012）》的标准。为了解决深水库区钢护筒着床精度既能达到规范要求，且使钢护筒内径最小化，节约施工成本及快速、精确、方便施工。钢护筒下放至河床后，提起钢护筒使其离河床底20cm处于悬空状态，开始安装钻机，并对钻机位置精确定位后，下放12吨外径为2.17m钻锤到钢护筒内，利用钻锤自重使悬空状态下的钢护筒精确着床（见图4）。

图3 固定顶托

图4 “钻锤法”总体结构示意

4.4 钢护筒跟进埋设

钢护筒精准着床后由D90振动锤振动一定深度后，采用Φ2.17m直径的冲击钻头在孔内冲孔，并将钢护筒与钻进的高差控制在0.5m左右，以防止扩孔过大时钢护筒突然滑落。开钻时排渣采用反循环或掏渣筒进行。钻进1m左右，检查护筒的密封性后方可投土造浆，并提钻采用振动锤继续振动下沉钢护筒，直至护筒不下沉，再采用Φ2.17m直径的冲击钻头继续钻孔，直到护筒外不漏浆（入岩深度5m左右）即可更换正常钻锤进行钻孔施工。

5 施工过程出现的问题及应对措施

5.1 护筒漏浆应对措施

护筒插打至岩层5m左右基本不漏浆后，为了使得护壁效果更好，采取措施：可以投入1t左右的袋装水泥，防止由于压力差过大出现漏浆。

5.2 超长护筒垂直度应对措施

超长钢护筒在下放过程中易发生钢护筒倾斜。采用措施：在护筒底口焊接一十字撑，在十字撑中间焊接一小圆环，上挂尼龙细线，尼龙细线上端接一小浮球，尼龙线的长度刚好可以使得小球在水下（20cm以内）人眼可测范围内对小球的居中情况判断钢护筒底口的位置 （确定钢护筒的垂直度）。钢护筒在下放接长过程中随时测量垂直度（见图 5）。

图5 钢护筒垂直度测量方法示意图

5.3 钢护筒跟进效率低应对措施

Φ2.17m钻头冲至河床以下1.5m左右时，均出现每天进尺只有10～20cm的情况。其原因初步分析为孔较浅，未形成活塞效应，导致钻渣沉在孔底，影响冲孔效率。采取措施：用反循环或抽渣筒等进行排渣。

6 结束语

南平樟湖库区大桥，钻孔灌注桩不仅水深、而且覆盖层薄，桩位水深达40m，在浮式平台上下沉、定位钢护筒的施工方案，通过实践证明是可行的。特别是在库区不泄洪的情况下，水流速不大于0.5m/s时，可利用12吨钻头靠自重情况下将钢护筒精确定位，克服了浮式平台自身的不足，提高了浮式平台在深水、库区施工区域的应用，值得同类工程借鉴。同时，钢护筒的平面位置及垂直度的偏差满足规范要求，为钻孔桩的顺利施工以及后期钢吊箱的顺利下沉，提供了有力的保证。

[1]JTGT F50-2011，公路桥涵施工技术规范.

[2]JTG F80/1-2012,公路工程质量检验评定标准.

[3]南平樟湖库区大桥及接线工程设计图纸.