深水裸露岩层等复杂地质条件下水上钻孔桩基施工

'深水裸露岩层等复杂地质条件下水上钻孔桩基施工　　摘要：本文以实例介绍在深水裸露岩层复杂地质结构条件下，解决桥梁桩基施工的对策，并通过水上钻孔平台搭设、钢护筒安装、水下冲孔等工艺，分析该方案的可行性，着重解决施工中出现的技术问题。关键词：深水；裸露岩层；桩基施工Abstract:Thispaperintroduceswithexamplesinthedeep-waterbarerockcomplexgeologicalstructureconditions,countermeasuresofbridgepilefoundationconstruction,andthroughthewateronsettingupthedrillingplatform,steelcasingsetting,underwaterpunchingprocess,analysisofthefeasibilityofthisscheme,tosolvethetechnicalproblemsappearingintheconstruction.Keywords:deepfoundationconstruction;barerock;中图分类号：U443.15+4文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）1工程概况7 洛清江大桥是柳州绕城高速公路的重点控制工程之一。桥梁上部结构为6×40m先简支后连续预应力T梁板，下部构造为钻孔灌注桩。洛清江大桥桥位处地层基岩主要为灰白色弱风化白云质灰岩，局部有小溶洞，岩石坚硬完整。高水位取五年一遇洪水频率，为82.35m，低水位取2004年7月25日时水位，为73.52m，设计施工水位为72.14m，实际施工水位为70.9m。2桩基础工程特点及重点2.1设计上有4排16根桩为水中钻孔施工，其中2#、3#、4#墩12根桩全部位于水中，河床上基本无覆盖层。实际施工中，2#墩地势较浅，平均水深为4.70m，采用筑岛方式修建钻机工作平台，筑岛材料直接装运大桥下游河滩上的砂卵石；3#墩位于河中央主航道上，水深8m～11m，河床横坡1：2，纵坡11%，倾斜度大，水较深，筑岛方法显然不经济，宜采用搭建水上固定作业平台的方法进行施工；4#墩虽靠河岸较近（从左到右4根桩离岸距离分别为4.5m，7.8m，8.2m，0.9m），但河岸陡峭，水下地形突变较大，同一根桩原地面高差为3～5m，且4#墩位常年受水流冲刷，也只能搭建水上固定作业平台进行工作。4#墩工作平台因其离岸边不远，平台后部固定在岸上，肉眼可看清桩位在水下的部分河床地形，安装平台时可视实际情况找到稳固的支撑点，因此，解决好3#墩平台的搭建问题，4#墩水上平台的搭建就相对容易多了。7 2.2桩位裸露岩面的处理由于墩位坚硬岩面完全裸露出河床，水底地形倾斜角度大，给钻孔带来很多困难，冲锤在开孔时容易出现滚锤、跑锤现象；解决钢护筒沉放入岩问题，防止斜孔，漏浆，卡锤等问题。3平台搭建3.1活动平台：每个浮箱尺寸4m×2m×1.5m，用9个浮箱拼装成一个12m×6m×1.5m的水上移动平台，用机动船拖带，专供吊车在其上作业，以及运输大件物品。3.23#墩施工平台的设计及安装钻孔施工考虑布置2台（TJI）—1500型钻机同时在水上固定平台工作，每台钻机长6m，宽2m，自重12T，冲锤每个重8T。平台设计见图1，图2所示。平台主立柱由2根长3m的[32a槽钢拼接，在立柱两头焊接法兰7 头，根据水深，确定主立柱长度，上紧螺栓，加长成一根完整平台主立柱；平台主梁由3.0m×1.5m的贝雷梁拼接成两片27m×1.5m的桁架，各用一片贝雷梁将桁架两端连接成一个27m×3.2m×1.5m的框架，该框架置于两个浮箱上，焊稳固定，框架两端悬挑出浮箱1.5m，用船将浮箱及框架一起拉到3#墩位。此时框架顶标高为73.40m（水位70.90m，浮箱露出水面1m，贝雷梁高1.5m），为达到平台顶设计标高73.00m，需将浮箱注水下沉40cm。3.3测量定位事先在岸上架好全站议，定出平行于路线的基线，用缆绳拉紧固定，再在基线上定出平台两角点的位置，系上红布作为标志，根据上述初步定位的标志，将载有平台框架的浮箱拖到预定水域，在其四个角点分别抛锚下缆，固定好浮箱；在全钻仪的配合下，缆绳一边放松，一边收紧，逐步调整平台框架位置，最终精确定位。3.4组装施工平台整个施工平台共有6根垂直支撑的主立柱，分别布置在平台两端和跨中，立柱上预留有螺栓孔，为固定、搁置平台框架作准备。活动平台靠近3#墩位，吊车沉放主立柱，用螺杆、梁柱连接件将平台框架与立柱锁定。运输贝雷梁框架的浮箱注水，下沉，抽出，整个水7 上平台露出基本稚形，并呈“板凳”状置于水中。钢立柱虽然已支承在水底岩面上，但由于岩面不平整，每根立柱只有一个角点起到受力支承作用，在水流力，冲锤震动力，船舶撞击力等水平力的作用下，平台可能会出现整体位移。为此，在平台四个角增加4根斜撑（用2根[16a槽钢合焊成一根），由吊车吊放，斜撑一头稳固支承在水中岩石，另一头焊接固定在钢立柱上，与竖直方向呈30°夹角；铺设平台框架上部梁板，完成水上平台的搭建。4钢护筒的施工4.1钢护筒的制作采用8mm厚的钢板在岸边用卷板机翻卷成型，本工程桩基直径为2.0m，制作钢护筒直径2.2m。钢护筒长度（L）控制在：水深+1m﹤L﹤平台顶到水底岩面高度+1.5m，该长度预留有护筒嵌岩下沉高度，不宜过高，否则影响冲锤作业及投放黄泥。4.2钢护筒的安装及入岩4.2.1入岩前岩面处理对于3#墩4根桩基，水深8～11m，同根桩原地面高差0.6m～1.5m，在安装钢护筒前，采用偏位冲击，慢击方法，将桩位及其周围岩面打平，然后冲锤对中冲击桩位，直至桩位形成一个凹面，再将钢护筒下到岩面；对于4#墩4根桩基，水深2m～5m，同根桩原地面高差3m～5m，高差较大，不宜采用冲锤直接打平，先用潜孔钻水下钻孔，进行水下爆破，将基岩表面基本平整后，再采用处理3#墩方法，将钢护筒下到岩面。4.2.2测量定位7 用全站仪在钻机工作平台上测量定点，平台上弦、下弦分别用4根[16槽钢焊成井字型，作为钢护筒的导向架，钢护筒运至平台边，吊车安装，顺着导向架下沉，同时根据事先的测量定点，及时校正钢护筒的平面位置，倾斜度，符合设计要求后，下沉到底，将护筒与平台焊接固定。4.2.3入岩钢护筒下沉到岩面后，由于基岩为弱风化白云质灰岩，震动锤不可能直接将钢护筒夯击入岩，此时，可先冲孔深1.0m～1.5m，然后松开固定钢护筒焊接部份，用震动锤冲击，使钢护筒缓慢入岩，在沉入钢护筒过程中，如发现护筒倾斜偏位大于设计要求，及时用千斤顶，吊车将钢护筒扶正。4.2.4堵漏7 冲锤开孔时加工成直径2.06m，桩位采用偏位冲击，桩位在孔深0～4m内形成一个漏斗状，直径2.2m钢护筒下沉深度越大，周边越贴近孔壁。钢护筒入岩后，一般岩碴、泥浆会将孔壁与钢护筒之间的缝隙堵塞，如孔内外有水位差，或孔内混浊水不外流，即可认为钢护筒底不漏浆，否则，可判断出河床存在低于护筒脚的溶沟，溶槽，裂隙等，该情况造成的漏浆较为常见。探测漏浆位置方法：除派潜水人员潜入水底，摸测外，较简单的做法为：用测绳一头绑住长50cm，直径28mm的钢筋头，做成一个简易的探测器，沿钢护筒外壁仔细探测，要求每隔5cm触底探测一次，如测绳深度大于钢护筒长度，可判断此处为基岩在钢护筒边的一个缺口。再在该缺口周围进行更详细的探测，以描述出该缺口形状、大小、深度以及周围的地形。由于钢护筒大部分已嵌入岩内，堵塞单个，少量缺口成为最重要的工作：7'