外海深水、流急、裸露岩石条件下的钻孔桩施工技术分析

汪 勇，张立响

中交第二航务工程局有限公司，湖北 武汉 430056

1 工程概述

秀山大桥位于浙江舟山岱山县高亭镇官山岛与秀山岛之间，副通航孔桥的7#、8#、9#和10#墩为主墩，10#墩桩基采用10根直径为2.5m的钻孔灌注，按端承桩设计，桩基采用C35水下混凝土。桩基均穿过强风化和极破碎中风化岩层，桩端进入中风化岩层8m，且进入持力层不小于3m。桩基钢护筒内径为2.9m，壁厚为18mm，材质为Q345C。

2 施工关键技术

施工难点为解决深水、斜岩面、裸岩情况下辅助平台施工技术问题。10#墩辅助平台和钻孔平台主要施工关键技术如下。

（1）长旭平台精确就位于10#墩辅助平台南侧（靠近11#墩）。

（2）在长旭平台船舷侧面组装焊接定位导向架，利用100t起重船下放20#钢管桩，采用振动锤进行钢管桩沉放，使其底部穿透覆盖层坐落至岩面；采用冲击钻在钢管桩内冲孔，使其底部跟进嵌岩50cm以上，继续冲孔钻进，至孔底入岩3m后，下放钢筋笼、导管，清孔、浇筑水下砼，完成20#辅助平台钢管桩的嵌岩、封底锚固。

（3）导向架接长，按照21#→19#→22#→16#→17#→15#→18#→12#→13#→11#→14#的顺序，直至完成辅助平台12根钢管桩立柱的嵌岩、封底锚固；长旭平台退出工作。

（4）依托辅助平台导向架安装钻孔平台8#钢护筒导向架，利用起重船下放8#钢护筒，采用振动锤激振，使其底部穿透覆盖层坐落至岩面或嵌入岩面少许，然后上钻机进行锚桩施工。

（5）安装9#、10#钢护筒导向架，分别下放9#、10#钢护筒，采用振动锤沉放，冲击钻冲孔，先后完成9#、10#设计钢护筒的嵌岩、封底锚固施工。

（6）接长导向架，采用上述方法，按照设计钢护筒5#→6#→4#→7#→1#→2#→3#的顺序，分别进行剩余7根钢护筒的嵌岩、封底锚固施工。

（7）利用履带吊或起重船拆除辅助平台及钻孔平台导向架，运输船倒运材料，搭设辅助平台和钻孔平台，进行钻孔灌注桩施工[1]。

3 结构布置形式

10#墩钻孔平台及辅助平台顶标高为+7m，辅助平台基础立柱采用φ1500mm×22mm钢管桩，每个排架4根桩，共3个排架，钢管桩立柱需嵌岩锚固；钻孔平台基础直接采用设计钢护筒；平台自下至上依次为平联钢管φ820mm×10mm（钻孔平台采用φ1000mm×10mm）、斜撑φ820mm×10mm（钻孔平台横桥向采用φ1000mm×10mm）、主梁2HN 600mm×200mm型钢（塔吊基础采用2HN800mm×300mm型钢）、顺桥向单层双排贝雷架、I25a横向分配梁（间距75cm）、[28a反扣面板（间距32cm），四周设置1.2m高的脚手架防护栏。

4 平台施工工艺控制

4.1 钢管桩锚桩施工

（1）采用长旭平台自带的180t履带吊将19#～22#钢管桩导向架吊至平台侧面焊接锚固。采用履带吊或100t起重船起吊下放20#辅助平台钢管桩，检查钢管桩偏位及倾斜度，满足要求后，用型钢将钢管桩顶部临时限位固定在导向架上。

（2）起重船起吊振动锤（配夹桩器）对钢管进行激振，直至钢管底口坐落至强风化岩面上。

（3）在20#辅助平台孔位上布置1台冲击钻机，采用直径为1.45m钻头在钢管桩内进行钻孔作业，使钢管桩跟进、嵌岩；钢管桩底部嵌岩50cm以上，且钻孔桩入岩3m后，制作5m长的钢筋笼下放至孔内，下放导管、清孔后进行水下砼浇筑，浇筑高度为超出钢管桩内岩面高度2m，使钢管桩锚固在岩层中[2]。

（4）按同样方法先后完成辅助平台21#、19#、22#钢管桩的嵌岩、封底锚固，钢管桩锚固1根，即利用起重船拆除对应导向架的底层，并采用直径为820mm的钢管桩作为平联将上一根已封底钢管桩进行横向连接，第一层平联标高为+1m，第二层平联标高为+3.5m。

（5）在已完成锚固的19#～22#钢管桩横桥向外壁两侧焊接牛腿，其顶标高为+2.1m，牛腿上横桥向搁置长度为1.2m的2HN600mm×200mm型钢，双拼型钢与牛腿和钢管桩均焊接固定，导向架底部顺桥向直径为630mm的钢管与双拼型钢通过U型钢板焊接固定，以起到支撑和固定导向架的作用。在19#～22#钢管桩顶部，焊接反向牛腿，其标高为+7.9m，牛腿下方采用长度为0.8m的I25a分别与牛腿和钢管桩侧壁焊接，导向架顶部顺桥向直径为630mm的钢管与I25a通过U型钢板焊接固定，以形成反压，对导向架进行限位。

（6）将按照设计图纸施工好的定位导向架节段采用长旭平台上180t履带吊吊装至已施工的定位导向架前端，通过法兰盘连接进行接长。

（7）导向架接长后，按照上述方法，先后完成辅助平台16#、17#、15#、18#钢管桩的嵌岩、封底锚固等施工。

（8）继续接长导向架，采用上述方法，按照12#、13#、11#、14#的顺序，完成辅助平台剩余钢管桩的嵌岩、封底锚固，并在已完成嵌岩、封底锚固的辅助平台第三排架钢管桩上设置导向架支撑装置。

（9）辅助平台12根钢管桩完成嵌岩、封底锚固后，长旭平台降落至水面，退出工作，由拖轮辅助其退出10#墩施工区域。

4.2 平台搭设

（1）辅助平台搭设。①辅助平台钢管桩导向架拆除后，在单根辅助平台钢管桩立柱顶部封盖焊接规格为1.8m×1.8m、厚度为2cm的盖板，在钢管立柱外侧、盖板下侧沿钢管圆周均匀焊接8个牛腿劲板；②需以钢管桩为基础进行搭设辅助平台及塔吊平台[3]。

（2）钻孔平台搭设。按照设计图纸，采用起重船搭设钻孔平台。

（3）解决深水、斜岩面、裸岩情况下钻孔桩施工技术问题。①利用冲击钻成孔施工：根据不同地质情况调整冲程，强风化地层冲程为1.2～1.5m，微风化岩层冲程为1.5～2.2m。为了提高钻进效果，要多排渣，一般钻进0.5m后要排渣一次。经常复核钻机的位置，保证桩位的正确性。②钻孔桩钢筋笼施工：钢筋笼接长采用100t起重船分节起吊，先将底节钢筋笼吊入钢护筒内，插入[22于笼孔中，将其固定在钢护筒壁上，然后吊起第二节钢筋笼与桩孔中心对齐，施工人员利用扳手拧完直螺纹套筒后，在浮吊牵引下下放钢筋笼，以同样方法下放剩余钢筋笼。③钻孔桩混凝土施工：经计算10#墩桩基混凝土施工时首封混凝土方量为9.2m3，现场配备9.5m3大料斗和0.3m3小料斗，混凝土由岸上HSZ75搅拌站拌制，采用“剪球法”进行首封施工。首批混凝土浇完后，立即测量导管的埋深，埋深不得小于1m。混凝土浇筑过程中，将导管埋管深度控制在2～6m。

（4）钻进过程中可能遇到问题的处理措施。当倾斜岩面及穿孔漏浆时，岩面倾斜，在钻进过程中钻头会向岩面较低处倾斜，导致此处风化岩石遭受破坏而容易出现塌孔，进而导致泥浆的流失，具体采取如下处理措施：①在钻头穿过护筒底部0.5m后，重新提起钻头，投放黏土夹块石回填至钢护筒内1m，重新低冲程冲进；②钻至孔深超出护筒1m，采用水下浇筑混凝土方式，浇筑厚度为2.5m的C20混凝土；③平潮期潜水员进行护筒探摸，在护筒外侧码放袋装干混凝土。当掉钻或卡钻时，具体处理及防止措施如下：①梅花孔卡钻时，若锥头向下有活动空间，可向下并适当转动后向上提钻，卡钻不宜强提以防坍孔埋钻，宜由下向上顶撞；②用淘渣筒等其他工具下孔冲击，将卡锥石块挤进孔壁，或将冲锥碰活后再上提；③处理过程中要继续搅动泥浆以免沉淀埋钻；④使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正；⑤当卡钻严重，无法利用提升力或扰动解决卡钻头问题时，只能采用少量炸药水下爆破方法，通过爆破扩孔，可以提升钻头；⑥出现吊钻情况时，可利用打捞钩钩住钻头，提升转杨机钻头，若打捞钩无法提升钻头，则需潜水员水下探摸、水下系绳，以此提升转扬机钻头。

5 成效

为了解决裸露岩石、斜岩面、深水、流急等恶劣条件下辅助平台和钻孔平台施工难题，通过采用国内较先进的水上液压升降施工平台，即长旭平台。在钻孔桩施工过程中，长旭平台的良好的抗风浪性得到充分的发挥，能抗6级浪和12级台风。在长旭平台侧边设计了“附着式外挑打桩平台”，在180t履带吊和液压振动的作用下，成功解决了裸露岩石、斜岩面、深水、流急等恶劣条件下钻孔桩施工难题。

6 结束语

秀山大桥副通航孔桥10#墩钻孔灌注桩施工单位经过刻苦钻研和艰难探索，积累了大量的裸露岩石条件下大直径钻孔桩施工的宝贵经验：利用锚桩，形成了钻孔平台；利用预成孔，解决了斜岩面下钢护筒问题；采用护筒跟进，解决了穿孔漏浆问题；在孔内反复回填块石冲击斜岩面，解决了冲击倾斜面成孔问题等。