基于流沙地层钻孔埋设超长护筒施工组织分析

雷波

(中国建筑土木建设有限公司，北京100070)

0 引言

伴随着我国经济的快速发展及人民生活水平的不断提高，越来越多的跨河大桥需要建设。由于我国河流分布较广，而流沙地层常分布于河流河床地带，在工程建设中不可避免地会遇到在流沙地层钻孔埋设超长护筒以确保桩基质量的情况。因此对其进行施工组织分析是非常有必要的。

1 施工实例

金简仁快速路（金堂大道至机场南线）项目高洞河大桥的桩基施工。 高洞河河面宽26m，水深约2.5～3m。经实际挖探发现，该区域地基土层中，含有约6m 深的流沙地层。

桥面宽48m，共有7 跨，全长218m。桩基共52 根，桩径1.8m，桩长约15～20m。对受流沙地层影响严重的桩基桩长20m，采用C30 水下混凝土浇筑。其中④号墩、⑤号墩受地基流沙层影响严重桩数有12 根：高洞河中的桩有10 根，分别是4-1#、4-2#、4-4#、4-5#、4-6#、5-0#、5-1#、5-2#、5-4#、5-5#。在综合考虑桩基施工质量、施工成本及施工进度后，对受流沙地层影响严重的桩基拟采用分期筑岛土石围堰结合木桩防护措施交替施工，同时采用永久式长钢护筒围护施工，如图1所示。

图1 大桥立面图

2 施工准备

在施工作业前首先组织现场施工人员全面熟悉施工图纸、技术规范、补充技术要求和有关文件，掌握施工要点，做好各方面的交底工作。其次是提前配置好施工所需要的各种机械设备、材料及劳动力，对施工中的一切测量工作，认真记录，并严格执行手工复核。最后是合理安排施工组织布置、施工用水、用电及现场的平面布置，确保工程顺利进行。

3 施工方案组织分析

3.1 超长护筒施工工艺及要求

3.1.1 施工作业前先进行作业面筑岛及土袋围堰施工；筑岛填料采用黏性土和石料，从上游侧往下游侧填筑，采用运输车倾倒，碾压密实，筑岛围堰顶部铺设30cm 厚碎石并碾压平整，筑岛深度比最高汛期水位高出50cm，以满足桩基设备及混凝土罐车等重载车辆的通行要求。筑岛外侧边坡坡率取1∶1，采用防水土工布及土袋围堰防护，如图2所示。

图2 河内筑岛平面图

3.1.2 钢护筒的定位采用全站仪完成，使用振动锤对钢护筒进行锤击埋设，采用9m 长钢护筒，壁厚1.5cm 打入桩基内对桩基洞口及流沙层进行防护，护筒中心线与桩中心线重合，平面位置偏差控制在3cm 以内，竖直度不大于1%。埋设后护筒高出岛顶面0.5m[1]。

3.1.3 为随时检查钻头中心位置，在护筒不宜移动、碰到的地方埋设4 根护桩，确认位置后进行护筒安装。在施工过程中应安排专人负责钻头中心位置的检测，确保不发生偏移。

3.1.4 大桥④号、⑤号墩台桩长20m，桩基采用分期筑岛围堰法交替施工，先进行④号墩台桩基施工。根据筑岛设计图放出筑岛围堰平面位置，筑岛平面边界距桩基距离不小于4m。

3.1.5 桥梁基础设计均为嵌岩钻孔桩基础，再结合地质勘探设计图纸资料。为了满足工期和进度要求，拟采用旋挖钻机结合冲击钻机进行桩基钻孔。为保证灌注桩质量，桩基均要求沿钢筋笼内侧等间距预埋4 根Ф57×3mm 检测钢管供超声波检测使用。在埋设声测管时要求保持钢管竖直接触孔底，顶、底段需要绑扎紧密，使浇筑混凝土时不堵孔，不漏浆。水下灌注混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验确定；坍落度易为180～220mm；水泥用量不应少于360kg/m3。桩基浇筑完成后，为防止拔出钢护筒后流沙地层对桩基混凝土造成影响，将钢护筒作永久防护使用，留在地基不予拔出，确保桩基质量，共有12 根桩基需要埋设永久长钢护筒[2]

3.1.6 地系梁施工，首先沿着系梁周边打5 排木桩，采用梅花形布置，作为系梁开挖的基坑防护，配合土袋围堰起防水作用，木桩前后间隔下沉。结合实际，木桩中心间距50cm，长度不小于4.5m，直径不小于20cm。

采用人工结合小型挖机进行沟槽开挖，开挖时注意不要冲撞木桩，由测量人员放出系梁基础轴线，开挖过程中随时测量基底标高及平面位置，避免超挖。在系梁基础开挖后，底部铺设90cm 厚碎石垫层，垫层压实平整后，结合抽水泵排出渗水，同时尽快实施系梁浇筑，以防基底暴露时间过长，积水过多，对施工作业条件产生影响。基础底部尺寸为1.8m×8m。

3.2 其他工序

采用旋挖钻机结合冲击钻机进行桩基钻孔，钻孔过程中按施工方案确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况，记录必须认真、及时、准确、清晰。施工过程中钻头磨损超标时要及时更换，以确保钻孔孔径。在钻进到设计深度时，应立即清孔，常采用磨盘式捞渣钻头捞渣法，可一次或多次进行捞渣，且间隔一定时间进行一次清孔。在清孔后，孔底沉渣不得大于30cm，并将孔口处杂物清理干净，方可进行下步工序。

钻进达到要求孔深停钻后，注意保持孔内泥浆的浆面高程，确保孔壁的稳定。对孔位、孔深、孔径及垂直度等情况进行检测，合格后进行第一次清孔，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。同时注意塌孔、扩孔现象的出现，如果出现此类病害，应及时处理并找出原因。

钻孔进行的同时进行钢筋笼的制作，由于钢筋笼较长，钢筋笼分两节吊装，使上下两节骨架位于同一竖直线上，进行焊接。焊接时在桩基孔口搭设木板平台，人工在钢筋笼外进行焊接。钢筋笼安装完成后立即下导管进行二次清孔，二次清孔完成后立即灌注水下混凝土，二次清孔至灌注混凝土不超过1 小时，保持工序之间紧密衔接，缩短单桩施工时间，避免等待时间过长导致塌孔现象。桩基采用C30 水下混凝土灌注[3]。

3.3 施工质量控制

该区域流沙地层影响范围较大，6m 深。钻孔深度20m，护筒长度约9m，属于超长护筒。因此对超长护筒埋设、钻孔、清孔、钢筋笼制作、下放及水下混凝土灌注等施工都要求极高。

3.3.1 护筒埋设

桩长20m，采用永久长钢护筒防护使用，钢护筒长度9m，壁厚1.5cm，埋设后护筒高出岛顶面0.5m。钢护筒不予拔出，避免了流沙地层对钻孔的影响，在一定程度上避免了塌孔、扩孔现象。同时也防止了在灌注桩浇筑完成后，流沙地层对混凝土桩基造成影响，确保了桩基质量。本工程共有12 根桩基需要埋设永久长钢护筒。

3.3.2 钻孔

采用旋挖钻机结合冲击钻机进行桩基钻孔，在钻孔过程中严格控制钻孔深度达到设计要求。安排专人随时检查钻头中心位置，确保钻孔竖直；特别是流沙地段，必须确保其钻孔质量。同时保证孔径、孔深满足设计要求。

3.3.3 清孔

钻孔达到设计深度时，立即清孔，采用磨盘式捞渣钻头捞渣法，间隔一定时间进行一次清孔，在清孔后，对孔底的沉渣要求不得大于30cm，同时将孔口处杂物清理干净。

3.3.4 钢筋笼制作与下放

为保持工序间紧密衔接，制作钢筋笼与钻孔同时进行，由于钢筋笼较长，钢筋笼分两节吊装，使上下两节骨架位于同一竖直线上，进行焊接。焊接时在桩基孔口搭设木板平台，人工在钢筋笼外进行焊接。同时严格控制接口处焊接质量及下放满足要求。

3.3.5 二次清孔

钢筋笼安装完成后立即下导管进行二次清孔，本工程采用C30 水下混凝土灌注，二次清孔至灌注混凝土不超过1 小时。在清孔的同时安排专人对清孔各项指标进行检查，确保其质量。

3.3.6 水下混凝土浇筑

二次清孔完成后立即灌注水下混凝土，在灌注混凝土之前，必须保证其具备良好的和易性；通过现场取样进行实验保证其坍落度达到设计要求。同时严格控制其用量，确保桩基质量。在浇筑过程中安排专人对混凝土各项参数、工序及时间等严格检测。

4 结语

流沙地层钻孔埋设超长护筒施工组织分析，有效地解决了流沙地层埋设超长护筒的工程建设难题，确保了桩基施工顺利完成，促进了桥梁基础建设的发展，使其施工过程井然有序地进行，提升工程建设的效率，确保工程建设的质量，同时积累了宝贵经验。