淮河复杂地质条件下的深水墩施工技术.docxVIP

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淮河复杂地质条件下的深水墩施工技术

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康一诚

中铁六局集团北京100000

摘要：随着国家经济的发展，国家基础建设力度的加大，跨越大江大河的桥梁也越来越多，而我国幅员辽阔，水文、地质复杂多变，水下基础工程施工不可预见因素多，施工难度大，因而复杂水文地质条件下的桥梁水下基础施工技术已经成为大型跨江、跨河桥梁施工中的关键技术。如何通过技术手段突破跨河、跨海桥梁的选址限制，实现在复杂地质条件下的水中墩施工已迫在眉睫。本文通过淮南孔李淮河大桥主航道桥深水墩施工，阐述了在淮河复杂地质条件下施工深水墩的施工技术要点。

关键词：复杂地质；深水墩；钻孔桩；双壁钢围堰；施工技术

1工程概况

淮南孔李淮河大桥主航道桥梁为三跨钢箱下承式连续系杆拱桥，跨径布置为11m0+180m+110m，主墩承台横桥向宽度为13.6m，顺桥向长度为18.6m，承台厚度为5.5m。主墩基础采用钻孔灌注桩，每个承台下设12根直径2m、桩长75m的钻孔灌注桩。

该水中墩桩基分别穿过黏土层、中砂层、粉砂质泥岩层。受淮河长期采砂作业影响，中砂层地质较为松散，钻进成孔过程中极易发生塌孔；而水敏性粉砂质泥岩在机械钻进前异常坚硬，扰动后受泥浆浸泡极易软化，产生胶凝状物质附着于钻头，沉积于孔底难以排出，并且强度降低以后极易发生塌孔。两个主墩采用双壁钢围堰围护进行施工，双壁钢围堰平面尺寸为22.8m×17.8m，高度：24.2m，水深达到12m，围堰入土深度达到10m。

2工艺原理

工程所面临的地质是软弱的中砂和水敏性的泥岩，施工过程中极易造成塌孔，而避免桩基塌孔最有效的措施就是提高泥浆护壁质量。钻进时通过钻头下部的合金钢牙将土体扰动粉碎，通过反循环方式将泥浆排除孔外，钻头即可下沉、钻进。在孔壁内外土压力差作用下容易造成塌孔。使用压轮钻头后，通过稳定围壁外侧的压轮与孔壁接触，滚动压实孔壁土体，提高了土体密实度、增加了土体强度，从而提高了泥浆护壁质量（一方面压轮可以压实孔壁土体，另一方面滚动的方式不会损伤护壁质量），避免塌孔现象的出现。

双壁钢围堰可以为施工提供无水环境，具有制造方便、施工迅速、安全可靠的特点，在特定的工程环境下，具有其他围堰无法比拟的优越性，适用于深水基础施工。

针对河床中存在板结的黏土层，其塑性强、流动性差、具很强粘聚性的特点，吸泥下沉困难很大。先采用旋挖钻清理围堰下沉范围内的硬壳黏土层。尽可能减少围堰下沉过程中的障碍，提高了围堰的下沉速度。下沉过程中使用的水刀吸泥设备主要由水压系统和气压系统两部分组成。水压室内高压水通过水压喷头射出，形成的高速水流切割破坏板结的土体结构，在水流的扰动作用下，吸泥设备下方的粘土被切割成碎块或与水混合形成泥浆，使河床土体逐步转变成为具有流动性、可被排出的状态。

3施工工艺流程及操作要点

3.1施工工艺流程

施工工艺流程：栈桥及钻孔平台施工→水中钻孔桩施工→河床黏土层清理施工→双壁钢围堰加工→双壁钢围堰拼装施工→双壁钢围堰下沉施工→双壁钢围堰混凝土封底施工→承台及墩柱施工。

3.2施工操作要点

3.2.1栈桥及钻孔平台施工

水中墩施工以栈桥作为临时运输通道。栈桥以钢管桩为基础，采用直径630mm及800mm钢管桩，桩长以打入河床深度不小于15m考虑，采用80T履带吊配合DZ90振动锤打入河床。每排钢管桩设计为三根，相邻两根桩之间用槽钢[20作斜撑连接。钢管桩桩顶垫梁均采用2I45b工字钢，栈桥主梁采用四组贝雷梁，中间组梁贝雷梁每两片为一组，两侧组梁贝雷梁每三片为一组，中间用90花架连接。纵梁中间墩跨径为12m，每6孔设一排双排桩墩，每两组贝雷梁间用[8槽钢进行剪刀撑连接，栈桥桥面系采用钢筋混凝土预制块，平放在贝雷梁顶面。

钻孔施工平台尺寸为23.6×17.0m，平台采用8根φ800和8根φ630钢管桩做为基础管桩，钢管桩之间平联采用φ325钢管连接，钢管桩上分配梁采用2根I45b工字钢双拼，与钢管桩桩帽焊接在一起，主纵梁为单层贝雷梁桁架，平台面为I20工字钢及δ10mm钢板组成。

3.2.2水中钻孔桩施工

水中钻孔桩施工施工工艺流程为：钢护筒安装→钻机钻进成孔→钢筋笼的加工与安装施工→桩基混凝土施工。

桩基钢护筒采用内径2.3m，壁厚20mm的螺旋铁皮管，插入设计桩顶以下20m的河床。钢护筒采用振动锤插打，钢护筒的最终入土深度采用护筒底设计标高和最终贯入度双控的办法来确定。钻孔泥浆的制配采取在平台上造浆机内造浆，利用未开孔的钢护筒作为泥浆池。针对该地质情况，采用了在钻头外缘增设压轮的反循环钻机进行钻进成孔。

图3.2.2压轮钻头构造图（单位：cm）

3.2.3河床黏土层清理施工

施工区域河床土体中存在板结的黏土层，塑性强、流动性差、吸泥效率低下，并且围堰四角地质不一致，这将导致围堰四角下沉情况不一，无法做到均