夷陵長(zhǎng)江大橋主塔墩鉆孔樁施工技術(shù)

1、夷陵長(zhǎng)江大橋主塔墩鉆孔樁施工技術(shù)一、概況夷陵長(zhǎng)江大橋位于湖北省宜昌市內(nèi)，北起市體育館，沿勝利三路跨長(zhǎng)江至江南岸及江南路以立交相連，全長(zhǎng)3536m，主橋?yàn)槿嗡髅骖A(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，4號(hào)主塔墩位于長(zhǎng)江中心，自塔座頂算起高126m，基礎(chǔ)為16根直徑的鉆孔灌注樁，樁間距4m，行列布置，每根樁長(zhǎng)43m。4號(hào)墩處河床標(biāo)高22.422293m（黃海高程）。覆蓋層為卵石，直徑大者達(dá)50cm，覆蓋層厚5.37.6m。其下為砂巖，巖頂標(biāo)高15581684m。施工水位3739.5m。流速1.52.0ms。二、鉆機(jī)平臺(tái)的設(shè)置其設(shè)置見圖1。1施工方案鉆機(jī)施工平臺(tái)是由萬(wàn)能桿件拼成的桁架式結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)*寬*高=28m*23

2、m*4m，重2900kN，由于4號(hào)墩處覆蓋層卵石直徑較大，無(wú)法插打支撐樁通過卵石層，不通過卵石層獨(dú)樁在江中站立又不穩(wěn)。所以采用先打樁后支撐鉆機(jī)平臺(tái)的方案行不通。通過比選，最后我們采用浮運(yùn)平臺(tái)定位，然后插打4個(gè)角鉆孔樁鋼護(hù)筒，最后經(jīng)過體系轉(zhuǎn)換再將鉆機(jī)平臺(tái)支撐在鋼護(hù)筒上，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的施工方案。2鉆機(jī)平臺(tái)拼裝、浮運(yùn)、定位鉆機(jī)平臺(tái)的浮體采用32只DF軍用浮箱，每個(gè)浮箱長(zhǎng)5m，寬，高。在江南岸一臨時(shí)碼頭前組拼浮箱，在浮箱上用萬(wàn)能桿件拼設(shè)2m高支腿，再在支腿上拼裝鉆機(jī)平臺(tái)。同時(shí)在4號(hào)墩周圍拋3.55t重鐵錨（前方領(lǐng)水錨4顆，左右邊錨各2顆，后錨4顆，共計(jì)12顆）作為浮運(yùn)到位后鉆機(jī)平臺(tái)的著力點(diǎn)。錨繩上端栓

3、在4000kN鐵駁浮體上。鉆機(jī)平臺(tái)拼裝完畢后由300匹馬力拖輪拖動(dòng)由江南岸徐徐行至4號(hào)墩位處，將12條錨繩中的8條由4000kN鐵駁上過到鉆機(jī)平臺(tái)下的浮箱上粗定位，通過收放錨繩進(jìn)行鉆機(jī)平臺(tái)精確定位，使之達(dá)到理論位置。3體系轉(zhuǎn)換此時(shí)的鉆機(jī)平臺(tái)由浮箱承托浮在水面上且由錨繩在水平面上固定。用鉆機(jī)平臺(tái)做導(dǎo)向，下沉插打P1，P4，P13，P16四根角樁鋼護(hù)筒。據(jù)實(shí)際觀測(cè)，橋位處長(zhǎng)江水位在元月份每天漲落約lm。我們?cè)诟咚粫r(shí)在四根角樁鋼護(hù)筒上焊牛腿，隨著長(zhǎng)江水位的下降，鉆機(jī)平臺(tái)落在牛腿上，然后迅速將鉆機(jī)平臺(tái)支撐于浮箱上的萬(wàn)能桿件支腿拆除。這樣就完成了鉆機(jī)平臺(tái)由浮箱支撐轉(zhuǎn)換到由4根角樁護(hù)筒支撐。鉆機(jī)平臺(tái)的位

4、置不再受到長(zhǎng)江水位的影響，一個(gè)水上施工平臺(tái)即告完成。整個(gè)體系轉(zhuǎn)換僅用19h完成。三、鉆孔樁施工其施工見圖2。1鉆孔設(shè)備兩臺(tái)大功率鉆機(jī)：一臺(tái)KP-3500型和一臺(tái)KPG-3000A型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。其扭轉(zhuǎn)力矩分別為210kN·m和200kN·m。鉆機(jī)支撐在鉆機(jī)平臺(tái)頂部鉆機(jī)走道上，鉆頭均采用菠蘿鉆頭。2起吊設(shè)備一臺(tái)400kN水上浮吊和一臺(tái)350kN輪胎吊機(jī)。350kN輪胎吊機(jī)置于鉆機(jī)平臺(tái)上的上游側(cè)。3電力供應(yīng)在鉆機(jī)平臺(tái)的上游南岸角上安裝兩臺(tái)臨時(shí)變壓器，通過江底過江高壓電纜與南岸高壓電源接通。4混凝土運(yùn)輸由于橋位處水域相對(duì)狹窄，且過往船只頻繁，4號(hào)墩處不允許設(shè)置混凝土工廠，故混凝土由江

5、南岸混凝土工廠供應(yīng)，由岸邊碼頭吊機(jī)吊至機(jī)駁上運(yùn)至4號(hào)墩處，再由浮吊起吊到4號(hào)墩鉆機(jī)平臺(tái)上的混凝土重拌倉(cāng)內(nèi)，經(jīng)二次攪拌后入孔灌注。5鉆孔（l）覆蓋卵石層的處理由于河床表面覆蓋層卵石直徑較大，直接下鉆進(jìn)行反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)很容易出現(xiàn)卵石堵管現(xiàn)象。所以必須對(duì)卵石層首先進(jìn)行處理。長(zhǎng)江中卵石覆蓋層上下部分的特性有明顯的差別：上部分由于受水流沖擊等外界干擾較大，卵石之間不易膠結(jié)。施工中若直接下施轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行反循環(huán)鉆進(jìn)，卵石會(huì)在菠蘿鉆頭之間將菠蘿卡死而損害菠蘿或大卵石堵住管口使卵石無(wú)法排出孔外。故而在施工中我們特制了一個(gè)直徑420mm的吸卵石機(jī)（由一個(gè)21立方米min空氣壓縮機(jī)供風(fēng)，吸卵石機(jī)的工作原理同反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆

6、機(jī)），在每個(gè)孔用鉆機(jī)鉆孔之前先用吸卵石機(jī)將此部分卵石吸出孔外，直至吸不出來時(shí)為止。下部分卵石受到外界影響較小，不易受到擾動(dòng)而有些膠結(jié)，且經(jīng)過長(zhǎng)期的自然調(diào)配過程卵石級(jí)配較好。這部分卵石不易用吸卵石機(jī)吸出，在菠蘿鉆頭強(qiáng)大的壓力下不易松動(dòng)，就不會(huì)跟著鉆頭旋轉(zhuǎn)。故可以采取加大鉆壓將卵石碾碎由鉆桿直接吸出孔外（實(shí)踐證明此時(shí)也不易形成堵管現(xiàn)象）。實(shí)際鉆孔中加配重為300350kN。（2）鉆孔時(shí)鋼護(hù)筒跟進(jìn)（圖3）由于樁位處覆蓋卵石層較厚，該層又有較高的支承力，所以鋼護(hù)筒在插打時(shí)很難通過卵石層（支撐鉆機(jī)平臺(tái)的四根角拉鋼護(hù)筒也是如此）。如果不進(jìn)行護(hù)筒及時(shí)跟進(jìn)，在護(hù)筒韌腳和巖頂之間的卵石會(huì)在鉆頭的碰撞和鉆機(jī)的頻繁

7、震動(dòng)下向孔內(nèi)坍塌。如果坍塌范圍較大而將下部正在鉆進(jìn)的鉆頭埋住卡死，處理起來將會(huì)更加困難。故而在覆蓋層內(nèi)每鉆進(jìn)約2m就提鉆將護(hù)筒跟進(jìn)一次，然后再重新下鉆鉆孔，直至護(hù)筒韌腳嵌入砂巖內(nèi)不小于深為止?？紤]到砂巖巖面傾斜角較小，砂巖孔壁不易坍塌，上部又有護(hù)筒直接嵌入巖層內(nèi)，故而在鉆進(jìn)過程中采用了清水反循環(huán)鉆進(jìn)，這樣排渣快，鉆進(jìn)效率高，進(jìn)尺較快，成孔質(zhì)量?jī)?yōu)。 （3）鉆機(jī)平臺(tái)支撐點(diǎn)的轉(zhuǎn)換由于鉆孔平臺(tái)是由4個(gè)角樁鋼護(hù)筒支撐且護(hù)筒支撐在卵石層上，故而鉆機(jī)先不能鉆進(jìn)這4個(gè)角樁以防護(hù)筒韌腳下坍塌而使平臺(tái)失穩(wěn)。待其他樁鉆完封孔且混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后將鉆機(jī)平臺(tái)支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)換到已封鉆孔樁的鋼護(hù)筒上，這時(shí)的鉆機(jī)平臺(tái)已不需要角樁護(hù)筒支撐，可進(jìn)行角樁的鉆孔作業(yè)。實(shí)際鉆孔順序?yàn)椋?）KP-3500型鉆機(jī)：P2P10P14P6P9P1P13P5P16；2）KPG-3000A型鉆機(jī)：P8P12P4P15P7PllP3。四、結(jié)論（l）4號(hào)墩的鉆孔樁施工方案是先進(jìn)的，采用浮運(yùn)鉆機(jī)平臺(tái)然后體系轉(zhuǎn)換為由角樁護(hù)筒支撐平臺(tái)的方案，4號(hào)墩拋錨和鉆孔平臺(tái)的預(yù)拼可以同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省了時(shí)間。1998年12月5日開始組拼浮箱，19日浮運(yùn)，1999年元月5日鉆孔平臺(tái)轉(zhuǎn)換到角樁護(hù)筒上，歷時(shí)僅28