毛家村水库2号大桥深水桩基的技术分析

杨文才

（云南云桥建设股份有限公司，云南 昆明 650101）

1 工程概况及工程水文地质条件

1.1 工程概况

云南昭通至待补高速公路为二(连浩特)河(口)国道主干线的组成部分，同时为云南公路网主骨架的重要组成部分，是云南昆明通往昭通地区，再进入四川的经济干线。它的建成，对于云南昭通地区、贵州毕节地区的经济发展有着极为重要的意义。K356+525T形刚构桥位于曲靖地区会泽县，为跨越毛家村水库岔沟而设。主桥全长310m，跨径组合82+146+82m，桥梁结构为：水中群桩基础、双柱式箱形薄壁墩、变截面连续刚构箱梁。由于该桥主墩位于水库岔沟深水中，每个墩下设12棵桩径2.0m的灌注桩，桩长分别为50m和45m，水库正常水位标高2218.94m，施工水位标高2202.0m，桩位地面线最低处标高2180.1m,水深达22m左右。因此，K356+525桥深水桩基础施工成为本合同段乃至全线的控制性工程之一。

1.2 工程水文地质条件

本区位于珠江水系与金沙江水系分水岭以北，为金沙江支流以礼河中游地区。沿线地形起伏平缓，地层单一，水文地质条件简单，区内地下水类型主要有：松散孔隙水、基岩裂隙水。但本工程位于毛家村水库内，水比较深，地质情况从上到下依次为：碎石土、强风化砂岩、弱风化砂岩、弱风化细砂岩，弱风化粉砂岩、弱风化泥岩及泥岩。

2 桩基础施工

2.1 桩基工作平台及钢管桩施工

本工程采用水上平台进行桩基钻孔施工。水上施工平台是为钢护筒埋设、钻机钻孔、灌注水下混凝土等施工需要而搭设。由于主墩位于水库内，跨越毛家村水库岔沟，且水库为会泽县重点水源保护地，水环保要求严格，因此排除筑岛和围堰方法，采用固定平台施工。平台方案比选如下：

方案1：先用6个军用标准舟节组拼成一个27.0×8.1米的浮动施工平台，用以安装冲击式钻机，浮动平台的固定采用φ26钢丝绳作锚绳，将浮动平台的四角及顺桥方向锚固于两头岸上，钢护筒采用80吨水上龙门吊安装，水面以上钢护筒利用纵横型钢连接成整体结构，从而形成固定施工平台。

方案2：1号墩修建钢管桩水中固定平台，先用普通油捅组拼成两个简易浮箱，用以安装小型钻机，浮箱的固定采用φ20钢丝绳作锚绳，将浮动平台的四角锚固于两头岸上，采用地质钻机钻孔，φ32.5和φ100钢管间隔布置形成平台支承桩,水面以上3米采用纵横型钢及剪刀撑连接成整体结构，从而形成固定施工平台，固定平台与码头之间用栈桥连接；2号墩临近水面，桩位在枯水期大部分裸露，适当填筑即可形成施工平台，因此采用填筑土石方法形成土筑平台，按陆上钻孔桩工艺施工，为保证岸边填筑部分稳定，沿填筑边缘打设φ108钢管进行平台加固。

由于方案1需调运军用标准浮箱，水上浮吊、龙门吊等大型设备，且需修建较大的岸边码头，受两岸地形制约，进出场困难，且投入大、准备时间长。方案2选用废旧油捅做浮箱，采用地质钻机钻孔，施工方便，设备进出场容易，施工准备期短，具有灵活、方便的特点。

根据以上方案比选，最终决定采用2方案。

2.1.1 浮动施工平台

先用72个油桶拼组成两个6.5×4.5米的浮动施工平台，每个浮平台由36个油桶组成，用以安装钢管桩钻孔钻机，浮动平台的固定采用φ26钢丝绳作锚绳，将每个浮动施工平台沿纵轴线方向锚固于两端水库岸上，每岸设锚绳2根；另外，每个浮平台四角用钢丝绳与库岸左右侧锚钉连接，用以浮动平台的横向移动与固定，浮平台四角分别加设撑杆，用φ89钢管支撑于水库底基岩上，从而保证浮平台平面位置。

2.1.2 固定施工平台

第一排桩浇筑完毕后即可进行剪刀撑连接和水平连接，平台型钢的连接与加固紧随钢管桩的浇筑而进行，在钢管桩浇筑完毕后固定平台即可全部连接完毕，这样，51根钢管桩通过上下两层平台型钢和剪刀支架的连接，构成一个固定施工平台，其上铺厚木板形成钻机平台。最后在第二平台周围用钢筋做安全栏杆，在平台四角设置救生圈、消防设施等。

2.1.3 钢管桩施工

钢管砼桩共51根，按2.5米间距梅花型布置，采用φ100cm和φ32.5cm两种钢管组成，φ32.5cm钢管每桩位设置，入岩深度5～8m，起稳固作用，φ100cm钢管间隔设置，套在φ32.5cm钢管外侧，用震动锤沉至岩面，主要起加强作用。所有钢管均灌注砼。

钢管桩钻孔采用两台钻机（两浮平台上各一台）同时进行，先开钻第一排（靠近岸边），每完成一个桩即可移动浮平台，确定下一桩位并固定浮平台，进行下一桩钻孔、打桩、灌注砼，如此循环往复直至完成第一排桩。转至下一排完成第二排桩和第三排桩，钢管桩设计高出水面3米，高出水面部分用型钢连接形成固定平台。

施工时，在岸边控制点上架设全站仪确定钢管桩的准确位置，工作平台要依靠有足够强度和刚度的钢管桩来承受竖向荷载，因此平台以钢管桩受力为主，钢护筒受力为辅，并依靠钢管桩间的多道纵横向联结来保证其横向稳定。

2.2 钢护筒施工

当平台支承钢管桩和平台施工完毕后即开始埋设钢护筒。首先在平台上进行测量，定出桩基的纵横向轴线，准确定出导向架的四个角点的位置。先利用80KN振动锤对准钻孔护筒待埋设的位置进行冲孔，将块径较大的库底碎石压碎或挤走。逐个桩完成以上工作以后利用汽车吊安装埋设壁厚δ=16mm的钢护筒。护筒直径240cm，筒节长度2.5～3.5米，底节长4米，护筒每节顶、底端内侧各焊一道水平加劲肋，肋板厚大于20mm，以保证护筒圆度。上部肋板与顶面齐平，下端肋板高于筒底30cm。钢护筒应坚实不漏水,护筒入土深度不小于3米,施工时用压重、振动、捶击并辅以筒内除土等方法沉入。护筒顶端高于固定平台0.5m。护筒在工厂分节加工，下沉前要进行连接检验，确保护筒周围和护筒底脚紧密、不透水。埋置护筒时，护筒中心轴线应对正测量标定的桩位中心，为了保证桩位的准确度，在固定平台水面以上部分设置导向架，严格保持护筒处于竖直位置。

采用钢护筒施工，一是可以固定桩位，引导钻头方向，隔离水灌入井孔，用护筒作为泥浆循环系统；二是作为水中部分桩体混凝土浇注的外模。因处于深水作业和护筒的特殊作用，护筒只能使用一次，不考虑回收。

2.3 钻孔与清孔

2.3.1 钻孔

钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量。由于钻孔桩长度达50米，桩经2.0米,为大直径桩基,施工中需要穿过碎石土、泥岩、砂岩及细砂岩等地层，一般回旋钻机很难钻进，使用锥重5吨的十字型冲击钻机，钻进速度缓慢，最终选用锥重8吨的梅花型冲击钻机，每日钻进弱风化细砂岩可达1米。

在施工中要注意不断添加泥浆，钻孔泥浆比重控制指标为1.20～1.40,含砂率不超过4%,还要随时检查成孔是否有偏斜现象。成孔时不得扰动桩底基岩，另外相邻两孔不得同时成孔和浇注，以免扰动孔壁造成串孔和断桩。钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。

2.3.2 清孔

钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。第一次清孔，采用掏渣法，通过反复掏渣及注入纯泥浆，使泥浆相对密度减小到1.05～1.2。在钢筋笼和导管安装好，砼浇注之前，采用吸浆管（以导管作为吸泥泵）进行第二次清孔，随时进行孔底沉渣厚度及泥浆各项指标测量，使泥浆相对密度控制到1.03～1.1，达到砼灌注标准。

2.4 钢筋笼制作及吊装

钢筋笼应分节制作。考虑到钢筋笼的长度较大，对其间隔2米分布的加劲箍和十字撑进行加强，增强其径向抗变形能力。主筋采用对焊机进行闪光对焊。声测管共三根按120°三等分钢筋圆周焊接，接头采用套管丝扣连接，以保证声测管内侧平顺，同时应采取防护措施，保证声测管在施工中不被堵塞。

钢筋笼吊装平移时，采用圆衫木贯穿于钢筋笼上，以抵抗其变形。当钢筋笼提升仰角至80°左右时解除圆衫木，提升至铅垂直接吊入孔中安装。钢筋笼节段间连接，一般采用10d搭接，搭接完成应使主筋在线形和外观上保持径向同轴，外形同曲面平整顺直铅垂。

2.5 灌注桩水下混凝土施工

水下混凝土施工采用刚性导管法。导管直径30cm，且要拼接良好，采用装有垫圈的法兰盘连接，水密、承压、接头抗拉试验合格，隔水栓采用混凝土球或充气球水下混泥土的泵送要求：混凝土要和易性好，泌水率低，可泵性强，缓凝早强，品质稳定。水泥采用425矿渣水泥，混凝土标号为C25。灌注首批水下封底混凝土十分关键，它直接影响灌注桩的成败。为水下混凝土施工事故多发地段。因此要正确地计量导管底口离孔底的距离，储备充足的混凝土，保证首批混凝土的导管埋置深度。导管埋深的有效控制和混凝土的连续性施工是保证水下混凝土施工的主要环节。导管拔拆要求：导管不能埋置过深，测孔要准确要勤，拔管要及时，拆管要快要稳，节段要清，计算要准。

3 结束语

深水桩基础在云南很少见，且该桥主墩跨越水库岔沟，既不临海、也不靠江，水域与外界不相连通，水上设备无法进出，具有一定的典型性。因此，该桥深水桩基的实施对今后同类型工程具有一定的参考意义。

[1]王贵鹏，刘岳英.深水桩基施工工艺探讨[J].建筑技术开发，2008-10-20.