复杂地质条件下钢护筒护壁施工技术应用

李慧杰，刘 辰，刘桂斌

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000）

滨河路与沂蒙路立交桥属于新建工程，位于临沂市滨河路与沂蒙路交汇处，立交桥桥址区延伸向祊河内120 m，与沂蒙路金锣大桥联接形成单向互通式立交桥，主道宽13.4 m，匝道宽7.5 m。下部结构采用柱式墩。全桥总计66棵灌注桩，设计桩径为D1 500 mm和D1 200 mm两种，其中54棵桩位于河道内，由于条件限制未能完成施工前桩基勘察。前期勘察完成的14棵桩基均处在岸边，其中8棵处在滨河路路肩位置，地质报告显示，桥址区地层岩石表面为溶蚀、风化、裂隙发育，各层分布厚度不均匀，且岩层中的溶洞存在连续出现的情况。该桩基工程的特点在于地质条件复杂，施工中存在严重的塌孔、偏孔、卡钻、掉钻等隐患，且河道内桥址区桩基地质条件未知。

1 施工部署及问题

结合现场施工条件、交通、工期、经济等因素综合考虑，滨河路与沂蒙路立交桥采用回填砂筑岛满足工作平台的施工方法。首先进行河道内桥址区桩基勘察，一次性采用16台桩勘钻机，提取地质资料并形成了报告。报告显示，河道内桥址区的地质条件与前期勘察完成部分基本一致，桩基钻孔采用CK1 500型和CK1 200十字钻头冲击钻机钻进，泥浆护壁。一期投入冲击钻机8台，桩勘完成后投入至15台。施工中预备黏土、片石、块石等材料做漏浆及补充泥浆等常规处理。钻孔桩施工工序按照施工准备、测量放样、安设钢护筒、钻机就位、冲击钻孔、清孔、验孔、安放钢筋笼、灌注混凝土、检查验收等步骤进行。

按照施工部署，一期8台钻机布置在东西两侧各4台，呈梅花状布置，按照“连桩成片”的原则进行施工，其中7台钻机在进尺岩层后2～5 m范围内出现了瞬间漏浆的现象，导致上部软弱层瞬间塌孔，其中1台钻机掉钻埋锤，其余钻机也出现了不同程度的卡钻现象。针对这一普遍的问题，对地质条件作了进一步分析，桥址区不仅地质条件复杂，而且河道区域内受祊河水的补给地下水极为丰富，主要处于粗砂层，砂层较厚，加之水位较高，由于地下水渗流的影响，进尺至岩层溶洞或溶隙区域导致瞬间漏浆、塌孔，甚至埋锤、地表沉陷，这表明常规的冲击钻钻孔施工方法已无法满足该项目桩基工程的施工要求。

2 采取的措施

为保证工程质量和进度，结合该地域以往工程实例经验，针对该部分地质条件及出现的问题，通过技术方案论证确定在技术和管理两个方面进行规划部署。一方面，按照初期部署的施工方案进行施工，但钢护筒由原来只设在孔口变更为钢护筒安放至岩层表面，首先确保漏浆后不塌孔，直接规避塌孔埋锤的现象。漏浆后及时回填黏土补充泥浆，若不能满足要求则回填片石或块石进行夯实，封闭溶洞或裂隙，确保进尺按照施工工序顺利进行；另一方面，成立技术攻关小组，及时对施工中出现的问题进行分析解决，细化分工职责，24 h监控实时报告施工中出现的问题。通过对施工方案的改进和对施工管理的细化，顺利地完成了滨河路与沂蒙路立交桥桩基的施工。

3 钢护筒施工工艺

3.1 钢护筒的选取

根据桥址区的地质条件、钢护筒下放过程中的受力情况、以及满足钢护筒上口振打和下口入土的要求，首先对钢护筒的结构和长度做统一分析，最终确定护筒内径Φ≥D+200 mm：D1 500 mm桩基采用Φ1 750 mm钢护筒，材料为δ=16 mm厚钢板；D1 200 mm采用Φ1 400 mm钢护筒，材料为δ=12 mm厚钢板。为避免在钢护筒振打下沉中发生变形，分别对钢护筒的上口和下口做加强处理。钢护筒上下端采用与钢护筒厚度相同的钢板材进行加强，上端加帮长度30 cm，下端加帮长度40 cm。护筒长度根据地质报告分析，宜穿过砂层伸至强风化石灰岩岩层表面，总体长度基本处于8～12 m范围内，钢护筒统一制作长度确定为9 m，不能满足要求的再做二次加长处理。

3.2 钢护筒的安装

根据设计图纸提供的桩位坐标放样完成后，向桩中心点十字线的延长线上4 m处布置4根引线桩，并打入钢钉作为标记，量测铁钉至交点距离，确保引线布置准确，经监理工程师确认后进行护筒的安装。安装前在钢护筒上口对称位置分别安装吊耳，利用钢丝绳通过吊耳连接到吊车挂钩；同时每个吊耳系一条粗麻绳，长度须满足地面人员操作要求，通过人力的牵引使吊勾找准钢丝绳中心点，以达到平衡，确保钢护筒垂直。在钢护筒的周围预挖沟槽，吊起的钢护筒缓慢对准中心点，在护筒下放至沟槽约20 cm距离时，测量铁钉与钢护筒壁的距离，调整护筒使其居中，4个铁钉与护筒壁距离相等时，立即下放至地面，待护筒落地稳固后，工作人员通过拉紧麻绳确保钢护筒垂直，再解开吊车挂钩。

预先调试好振动锤的2个液压夹，液压夹的间距为护筒直径，吊车吊起振动锤后摆动区间大，须在振动锤上系2条牵引绳，通过人力牵引的方式使液压夹在吊起时减小摆动，便于顺利夹住筒口。当振动锤垂直夹住护筒时进行第一次护筒垂直度及中心点的校正。开启电源，通过振动锤振打使钢护筒垂直下落，每次下落距离至1/4护筒长度时，进行护筒垂直度及中心点的校正，直至护筒下放完成。在护筒下放过程中，通过反复校正垂直度和中心点，确保桩基完成后位置的准确性。

3.3 安全保证措施

1）施工前，对所有工作人员进行安全技术交底，统一佩戴高质量安全帽。2）在钢护筒下放过程中，设置安全警戒区，非工作人员一律不准入内。3）吊车在起吊护筒及振动锤时使用大吊钩，小吊钩作为保险钩同时使用，防止在起吊过程中出现脱落。4）起吊后工作人员通过牵引绳辅助，退到起吊范围以外6 m以上的距离，任何作业人员不得在吊车起重臂下走动或停留。

4 钢护筒使用分析

桩基工程施工多为地下作业，存在较多不可预见因素，任何一个环节失控都将对工程进度带来负面影响，甚至造成经济损失。本工程施工结合了常规冲击钻钻孔灌注桩的施工工艺，针对地质特点采取了钢护筒护壁的施工方法，主要解决了漏浆后，在地下水的影响下瞬间塌孔的难题，从根本上消除了掉钻埋锤的隐患，同时钢护筒的使用也降低了钻进过程中偏斜孔发生的机率，是复杂地质条件下施工桩基工程的一项比较理想的施工技术。在工程造价方面，钢护筒的使用必然导致工程投资的增加，本工程桩基共66棵，钻机共15台，经过与建设单位协商，确保每台钻机1个护筒重复利用，备用1个，共计加工护筒16个。使护筒在施工中得到最大程度地利用，使投资增加额度降到最低。

5 结语

在临沂市滨河路与沂蒙路立交桥桩基工程施工中，通过对钢护筒的使用，克服了复杂地质条件下施工中的难题，解决了施工过程中出现的塌孔、掉钻、埋锤等问题，顺利地完成了桩基工程的施工任务，为上部结构的施工争取了时间。