近等直徑?jīng)_孔法在深水、急流、漂石層鋼護筒施工中應(yīng)用

1、近等直徑?jīng)_孔法在深水、急流、漂石層鋼護筒施工中應(yīng)用摘要岷江河床地質(zhì)以大型的漂卵石層為主，在這種地質(zhì) 情況下進行鋼護筒施工，本來就存在一定的困難。而一旦該 施工地點位于庫區(qū)，那么其急流、深水的特點就更加增添了 施工的難度。本文以實際施工情況為例，主要介紹采用一種 新型的施工方法在保證鋼護筒施工質(zhì)量的同時大大提高了 施工效率，加快了施工進度。關(guān)鍵詞近等直徑?jīng)_孔法；深水；急流；漂石層；鋼護 筒引言鋼護筒是采用沖擊鉆機進行沖孔施工的前提條件，它主 要起到保護孔口、定位導(dǎo)向，維護泥漿面，防止坍方等作用, 鋼護筒施工質(zhì)量的好壞在一定程度上決定了鉆孔質(zhì)量的好 壞。一般來說，鋼護筒僅是沖孔施工所采取的一項施工

2、措施, 在完成樁基澆筑后要進行拆除，可以重復(fù)使用，而在本文中 所介紹的鋼護筒地處深水庫區(qū)，且與設(shè)計外包鋼套管相結(jié) 合，一旦施工完成后將不再進行拆除。因此鋼護筒作為永久 工程實體的一部分而非一般的措施工程，其施工質(zhì)量更加需 要提升到結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量要求。1. 工程概況映秀至汶川高速公路玉龍岷江大橋，地處汶川縣玉龍村 福堂電站庫區(qū)內(nèi)，下游800m為福堂電站大壩。橋梁全長360m, 9跨40m結(jié)構(gòu)，為雙向分離式t梁橋，橋梁下部結(jié)構(gòu)為鋼筋 混凝土蓋梁、雙柱式橋墩、鉆孔灌注摩擦樁基礎(chǔ)。全橋設(shè)計 共有8組32根圓柱樁，其中47號墩為深水樁基施工，水 位最深處達16m以上，樁身直徑2.5m,鋼護筒直徑2.8m

3、, 為了防止河流沖刷，設(shè)計外包鋼套管。深水樁基采用全鋼平 臺結(jié)合鋼棧橋澆筑水下論的施工方式進行施工。由于玉龍大橋地處福堂電站庫區(qū)，水位變化基本不受洪 水漲落的影響，而主要受到電站蓄放水的影響，根據(jù)監(jiān)測一 日內(nèi)水位高差變化達3m以上，施工常水位高程1267m：最低 水位出現(xiàn)在7月份左右，為1258. 239m,最高水位為1268m。 對于整個岷江來說，水流十分湍急，特別是福堂電站大壩放 水時，橋址處水流速度最高達到3-4m / so2. 鋼護筒施工難點分析(1) 水流急，鋼護筒在下沉施工時受到水流的沖擊力 較大，極易出現(xiàn)偏斜。(2) 水位深，對鋼護筒加工質(zhì)量要求高，否則一旦出 現(xiàn)護筒內(nèi)外液面高差

4、較大形成壓力差的情況下極易漏水、漏 漿。(3) 地質(zhì)條件復(fù)雜，岷江河床以漂卵石地層為主，鋼 護筒很難直接打入至河床的設(shè)計深度。3 處置對策及原理3.1針對水流急的問題，施工方采取的對策及措施有：(1) 采用水流測速儀器對岷江水流速度進行監(jiān)測，同 時加強與福堂電站大壩值班室的聯(lián)系和溝通，盡可能將鋼護 筒的施工安排在流速小于lm/s的時間段進行，避免由于流 速過大造成鋼護筒豎直度偏差超出護筒長度3%。的允許值范 圍。(2) 利用枯水季節(jié)或低水位時施工，因為水位低時水流速度慢，有利于施工質(zhì)量控制。(3) 選擇施工方向，從映秀端逐漸向汶川端推進，從 流速低的一面逐漸向高的一面推進，有利于施工質(zhì)量和安全

5、 的控制。(4) 加高導(dǎo)向架，提高鋼護筒下放時抵抗水流沖擊的 能力，減少豎直度偏差。3. 2針對水位深，壓力大的問題，施工方采取的措施有:(1)提髙鋼護筒本身的加工質(zhì)量，保證焊縫密實，護筒端頭平整，筒身豎直，焊縫質(zhì)量必須達到鋼結(jié)構(gòu)工程施 工質(zhì)量驗收規(guī)范(gb50205-2001)中二級標準。(2)及時調(diào)整護筒內(nèi)外液面差，在護筒內(nèi)增加1臺泥漿泵，懸吊設(shè)置，可根據(jù)護筒外水面的高低抽排泥漿調(diào)整泥 漿面使之與河流面相匹配。3.3針對漂卵石地層鋼護筒很難打入至設(shè)計深度的問 題，施工方采用了近等直徑?jīng)_孔法進行鋼護筒下沉施工，大 大提高了施工效率，同時也完全達到了施工質(zhì)量的要求。其 原理就是先將鋼護筒下放至

6、河床表面，然后進行沖孔，掏空 護筒正下方土體，依靠護筒自重或豎直外力作用克服護筒外 壁與周圍土體的摩阻力使鋼護筒下沉至設(shè)計深度。前面兩個問題所采取的措施均不難理解，下面主要針對 近等直徑?jīng)_孔法進行下沉鋼護筒施工做一詳述。4. 近等直徑?jīng)_孔法下沉鋼護簡4. 1近等直徑?jīng)_孔法定義近等直徑?jīng)_孔法，就是采用直徑與設(shè)計鋼護筒內(nèi)徑非常 接近的鉆頭在已放至河床表面的鋼護筒內(nèi)進行沖孔施工，依 靠沖擊鉆孔存在有一定擴孔率的原理，致使鋼護筒正下方的 土體被逐漸掏空，造成鋼護筒懸置的狀態(tài)，在沖孔至護筒設(shè) 計深度后，提出鉆頭，依靠護筒自重或采用振動錘等設(shè)備在 鋼護筒上口施加豎直向下的外力作用，克服鋼護筒外壁與周 圍土

7、體的摩阻力，從而使鋼護筒逐漸沉放至設(shè)計深度。達到 預(yù)期的施工要求和目標。4. 2近等直徑?jīng)_孔法下沉鋼護筒的施工準備在進行鋼護筒下沉施工前除應(yīng)準備鋼護筒、沖擊鉆機、 鉆頭、相應(yīng)的施工人員、材料等外，還應(yīng)確定最佳的鉆頭直 徑。4. 2. 1現(xiàn)場試驗為了達到理想的沖孔效果和順利的下沉鋼護筒，施工方 首先在岸上淺灘處進行了現(xiàn)場試驗。試驗?zāi)康模哼x擇合適的鉆頭直徑，在達到一定擴孔率的 情況下，能夠使鉆出的孔徑略大于鋼護簡直徑，使鋼護筒依 靠自重或施加外力的作用下順利下沉到位。試驗設(shè)備及設(shè)施：一臺沖擊鉆機、一枚下底圓錐直徑為 2. 5m的鉆頭、電焊機、一節(jié)1. 5m高內(nèi)徑2. 8m的鋼護筒、一 臺泥漿泵、一

8、臺清水泵、一臺排渣設(shè)備、一個15m3大小的 泥漿池、電焊條及黃土若干。試驗過程：(1)埋設(shè)鋼護筒，先采用挖掘機在淺灘漂卵 石地層上挖一個直徑大于2. 8m的坑，深度1.3m,然后埋設(shè) 鋼護筒(注意保持護筒豎直)，外漏0.2m。將鋼護筒四周回 填密實。在鋼護筒外漏部分割除一個10cm左右的缺口，采 用簡易渠道將泥漿排至泥漿池；(2)挖設(shè)泥漿池，在試驗孔 位附近10m范圍內(nèi)挖設(shè)一個15m3的泥漿池，池底鋪上塑料 薄膜，防止漏漿；(3)安置鉆機，懸吊鉆頭的鋼絲繩必須與 護筒中心重合；(4)鉆孔，在護筒內(nèi)加入黃土，采用清水泵 抽水至孔內(nèi)，直接用鉆頭攪拌泥漿，注意黃泥和水的摻配比 例，將泥漿濃度調(diào)至1.

9、3-1.5t/m3,然后鉆孔至護筒下3m；(5) 采用泥漿正循環(huán)方式進行鉆孔排渣，在泥漿流至泥漿 池的整個渠道上石渣依靠自重沉淀在渠底或池底，適時采用 濾網(wǎng)或挖機清理沉渣；(6)提出鉆頭，將護筒內(nèi)泥漿全部抽 出，在護筒上掛上爬梯，試驗人員進入孔內(nèi)，檢測護筒下成 孔的直徑，并做好記錄；(7)回填洞渣至護筒頂面，采用焊 機在鉆頭邊緣加焊耐磨塊以改變鉆頭直徑大小，重復(fù)(4)-(6) 步，得到在不同直徑的鉆頭情況下鉆孔的直徑大??；(8) 計算各種直徑鉆頭鉆孔的擴孔率，分析確定本項目應(yīng)采取的 下護筒鉆孔鉆頭直徑的大小。4. 2. 2擴孔率的計算擴孔率采用下式計算：i= (d 孔-d 鉆)/d 鉆*100

10、%式中：i擴孔率；d孔一一鉆孔直徑；d鉆鉆頭直徑。根據(jù)前期下游兩座大橋的樁基鉆孔滋工經(jīng)驗，在岷江漂 卵石河床中，擴孔率均不大，在進行試驗時，為了節(jié)約時間， 因此把起始鉆頭的直徑就定在了 2. 7m,然后每次加焊lcm厚 的耐磨塊增大鉆頭直徑(注意必須從小直徑逐漸增加到最大 直徑，否則，將增加焊割的工作量)，以下為不同鉆頭直徑 情況下經(jīng)試驗測得的孔徑和計算出的擴孔率。4. 2. 3沖孔鉆頭直徑的選擇由上表實測數(shù)據(jù)以及擴孔率的計算可知，由于受到鋼護 筒的限制，隨著鉆頭直徑的增大，擴孔率并未增大，反而有 縮小的趨勢，因此為了保守起見，施工方所采用的擴孔率取 最低值，也就是說取2.5%的擴孔率進行鉆頭

11、的選擇。玉龍 大橋深水樁基設(shè)計直徑2. 5m,所釆取的鋼護筒內(nèi)徑為2.8m, 護筒鋼板厚1.2cm,護筒外徑2. 824m,要使護筒順利下沉， 只要鉆孔直徑大于2. 824m即可，因此只能選擇2.76m或 2. 78m的鉆頭直徑，考慮到施工成本的問題以及鉆頭與護筒 易產(chǎn)生摩擦等原因，施工方最終選擇了直徑為2.76m的鉆頭 進行下護筒沖孔施工。4. 3近等直徑?jīng)_孔法下沉鋼護筒施工在實際實施中，測量定位后應(yīng)首先檢查河床表面的平整 度，若河床表面不平整，可在無護筒的情況下下放鉆頭對孔 位周圍的河床進行清理找平。然后采用履帶吊將鋼護筒分節(jié) 段準確下沉至河床表面，將近等直徑鉆頭調(diào)入護筒內(nèi)進行沖 孔施工，

12、待沖孔達到設(shè)計孔深后，提出鉆頭，在護筒上口施 加豎直向下的外力使鋼護筒下沉至設(shè)計深度。施工方在總結(jié)前幾個鋼護筒施工經(jīng)驗的情況下，對剩余 的12個深水鋼護筒全部采用了近等直徑?jīng)_孔法施工，施工 質(zhì)量優(yōu)良，豎直方向的偏斜最大為2cm,鋼護筒長度平均18m 長，均未超過3%。護筒長度的質(zhì)量要求。5. 鋼護簡下沉施工安全技術(shù)要求(1) 首先要求測量精確定出鋼護筒的中心位置，并打 上十字線，在進行鉆孔時保持每天檢查，出現(xiàn)偏差立即糾正。(2) 設(shè)置高度為3m的導(dǎo)向架，并做好四周的限位裝置, 在導(dǎo)向架的引導(dǎo)下下放鋼護筒，確保護筒的豎直度，其偏差 不得超過其長度的3%0o(3) 在采用振動錘或其他外力作用下沉護筒時，必須 保證外力作用線的豎直，同時應(yīng)沿護筒四周均布，不可單側(cè) 受力。(4) 如果完全依靠護筒自重下沉?xí)r，應(yīng)隨時注意護筒 的下沉速度，并經(jīng)常進行洗孔。(5) 鋼護筒施工時必須安排專人指揮吊車。(6) 所有吊點必須經(jīng)過專職起重工檢查，不符合要求 的禁止起吊。(7) 吊車司機在吊裝作業(yè)前，必須詳細檢查吊車動力、 制動等系統(tǒng)的完好，同時還要檢查起吊鋼絲繩是否存在斷 絲、磨損等情況，發(fā)現(xiàn)問題必須先行處理。(8) 鋼護筒施工時應(yīng)注意防止人員、材料等落水。6. 結(jié)論(1) 在急流深水中施工，充分掌握水流變化情況是安 全快速施工的前提條件。(2) 在使用某種新的