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深水鉆孔樁樁基施工分析的論文
摘要：本文簡(jiǎn)要地介紹了南京長(cháng)江第二大橋北汊橋大直徑深水鉆孔樁的施工工藝、穿孔等事故的原因分析及處理。
關(guān)鍵詞：大直徑鉆孔樁事故處理
一、工程概況
南京長(cháng)江第二大橋橋位處的長(cháng)江被八卦洲分為南、北兩汊，北汊地形總體上傾向于長(cháng)江，地面高程2.59～7.29m，橋位處水面寬955m，河床地形微向南傾，平均坡度＜l°，深泓靠近南側，最大水深13.15m。
北汊大橋全長(cháng)為2172m，橋面寬32m，中央分隔帶為15m，主橋為90+3*165＋90m五跨變截面P.C連續箱梁，主墩基礎采用18根φ2.5m的鉆孔灌注樁。
二、水文、地質(zhì)概況
水文：該河段位于下游感潮區，以雨洪徑流為主，同時(shí)受潮汐影響，每年5～10月為汛期，洪峰出現在6～8月。一般沖刷4.36m，主墩局部沖刷13.70m，最大沖刷深度18.06m。
工程地質(zhì)：覆蓋層為沖積層，主要為粉細砂、淤泥質(zhì)亞粘土和亞粘土，巖層為沉積巖，主要為泥巖、粉砂鈣質(zhì)巖及砂巖，巖層中有少量裂隙水存在。橋位不良地質(zhì)為軟土和可液化砂土，樁進(jìn)入覆蓋層深度約33m，進(jìn)入全風(fēng)化巖深度為35m，嵌入微風(fēng)化層9.65m。
三、鉆機與泥漿
由于覆蓋層較厚，嵌巖較深，經(jīng)比較分析，選用了KP3500型全液壓轉盤(pán)式鉆機。
此鉆機性能優(yōu)良，在鉆孔施工中較好地完成了施工任務(wù)。
泥漿在鉆孔中起著(zhù)懸浮和攜帶鉆渣、清洗孔底、維持孔內外壓力平衡、增加孔壁穩定性、防止塌孔、潤滑和冷卻鉆頭等作用。由于覆蓋層以易塌孔的粉細砂為主，因此泥漿質(zhì)量要求較高。
泥漿用水、粘土、膨潤土和碳酸鈉按1000：200：50：3.75（kg）配制，泥漿的循環(huán)充分利用了相鄰的三個(gè)護筒，用φ30聯(lián)通管串聯(lián)起來(lái)，使泥漿循環(huán)路線(xiàn)增長(cháng)，容納泥漿量增大，也使鋼護筒形成整體，增強抗潮涌能力，同時(shí)每臺鉆機配一個(gè)大沉渣筒，便于及時(shí)清渣，以保證泥漿質(zhì)量及正常施工。
四、鉆孔與沖孔
鉆孔時(shí)應避免兩部鉆機在相鄰孔位同時(shí)操作，每部鉆機完成鉆孔后要隔一個(gè)孔就位。
由于正循環(huán)對泥漿護壁較為有利，因而覆蓋層采用正循環(huán)，用梳齒鉆頭，保持孔底承壓不超過(guò)5t，低壓慢速鉆進(jìn)；當進(jìn)入強風(fēng)化層后換用滾齒鉆頭，采用氣舉反循環(huán)，鉆壓可加至20～30t功壓鉆進(jìn)。由于長(cháng)江水位變化較大，因而在鉆進(jìn)過(guò)程中要經(jīng)常檢查水頭高度，隨江水位調整。覆蓋層進(jìn)尺約10m／d，風(fēng)化巖進(jìn)尺約s5m／d，微風(fēng)化巖層進(jìn)尺約2m／d，一般成孔用10～15do。
在鋼筋籠和導管吊裝完畢后進(jìn)行沖孔，其目的是將孔底沉渣沖起，使沉淀厚度滿(mǎn)足《施工規范》要求。但《施工規范》中規定的沖孔泥漿比重小于1.05t／m3（接近于長(cháng)江天然水的比重），這樣勢必造成泥漿稠度降低，排渣能力下降，沉渣速度加快，沖孔時(shí)間延長(cháng)。由于稠度降低，其護壁作用也隨之降低，塌孔的機會(huì )增大。故沖孔的泥漿比重應視具體情況而定，如覆蓋層為粘土質(zhì)地層，可將泥漿的比重定得較低（如1.05左右），如覆蓋層為砂質(zhì)地層，且施工水位較高，砂層液化限較高，這時(shí)沖孔泥漿不宜過(guò)稀，比重可在1.15～1.25之間，稠度也相應增大，有利于浮起沉渣，增強泥漿護壁的作用，減少塌孔的危險。但泥漿的比重越大，則對水下混凝土灌注愈不利，二者是一個(gè)辯證的關(guān)系，要視具體情況而定。
五、穿孔原因分析及處理
穿孔是北汊橋鉆孔施工中出現較多的事故，穿孔實(shí)際上是一種管涌現象，現分析如下：
設L為護簡(jiǎn)埋深，h1為泥漿頂至護簡(jiǎn)底深度，h2為水深，Δh為水頭高度。穿孔時(shí)泥漿從護筒底垂直向上穿出。切取護筒底至
河床的一段垂直立柱體ab，將柱體內的水作為脫離休，考慮作用在水上的力系。因為水流速度變化很小，其慣性力可以略去不計。這樣可求得這些力在垂直方向的分力分別為：
采取壓入水泥漿方法，水泥漿從鉆桿灌入，邊灌漿邊徐徐提升鉆頭，如灌注水下混凝土，水泥漿灌至超過(guò)漏漿處2m即可，這時(shí)水泥漿在靜壓作用下會(huì )流人穿孔處，硬化后可將穿孔堵住，且會(huì )形成一層較堅硬的水泥皮護壁，也減少了塌孔的危險，壓入水泥漿24h后即可重新開(kāi)始。此法對處理穿孔漏漿還是比較有效的。在處理穿孔漏漿事故中，也采用了在漏漿護筒周?chē)靥钏槭栽黾幼o筒埋深的方法。根據對穿孔原因分析可知，合理地控制水頭高度，是防止穿孔的重要措施均護筒埋深較大時(shí)，水頭可以高一點(diǎn)檔護筒埋深較淺時(shí)，可以沒(méi)有水頭或負水頭，要根據具體情況具體分析，不能死搬硬套。
護筒裂縫：主墩護筒，由于下沉后不垂直，用160t振動(dòng)錘強行糾偏時(shí)，致使河床位置處焊縫出現了一條長(cháng)約10cm、高2～3cm的裂口，在鉆孔時(shí)泥漿從此孔泄漏。先是潛水員水下焊接，但效果不理想，后采用在原護簡(jiǎn)處再下沉一個(gè)直徑比原護筒大20cm和大護筒，埋入土中約2m，內外護筒間用粘土填實(shí)，堵住裂口，效果很好。
打撈鉆頭：采用滑決式打撈器。其工作原理是：打撈器進(jìn)入鉆頭中心管時(shí)，滑塊上移，使打撈器頭能插入中心管，上撥時(shí)滑塊下移漲緊，利用摩擦力將鉆頭提起，撈出后再松動(dòng)滑塊，通過(guò)沿塊上的連接繩將滑決收緊，撥出中心管即可，但在打撈前首先要確定鉆頭在孔底位置，可將一薄板用螺栓緊圍在鉆桿底，將鉆桿落到孔底，壓到鉆頭上，等待片刻后提出，通過(guò)觀(guān)察鉆頭中心管在木板上留下的壓痕來(lái)確定孔底鉆頭與鉆機轉盤(pán)中心的相對位置，再移動(dòng)鉆機或轉盤(pán)，使轉盤(pán)中心正對傷頭中心管，則可保證打撈器能準確插入中心管。
六、質(zhì)量控制
成孔后通過(guò)鉆桿用測斜儀檢測孔的垂直度，再用井徑儀控制孔徑和孔壁情況。在所有主墩鉆孔中，孔深、孔徑、垂直度、孔軸線(xiàn)和孔壁質(zhì)量均符合《施工規范》要求，擴孔一般在10％左右。每根樁身全部預埋三根通長(cháng)的聲測管，采用超聲波檢測，并按比例取芯檢測與其對照，所有樁合格率100％，優(yōu)良率90％以上。
七、結束語(yǔ)
大直徑深水鉆孔樁的施工因其難度較高、風(fēng)險大而存在其特殊性的一面，但只要具體問(wèn)題具體分析，做到早預防早處理，是能夠順利地保質(zhì)保量完成施工任務(wù)的。通過(guò)嚴格控制泥漿指標、鉆進(jìn)速度，合理控制水頭高度，是可以防止和避免塌孔事故的；通過(guò)對穿孔洞漿等事故的處理，探索和積累經(jīng)驗，培養和鍛煉了隊伍，提高了隊伍整體素質(zhì)。
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