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摘要：本文以杭黄铁路进贤溪大桥7#墩基础施工为例，提出了深水大倾斜裸岩地形下桥墩基础施工关键技术、控制措施，为类似地质条件下相似桥墩基础施工提供借鉴和指导。
关键词：深水基础；倾斜裸岩；作业平台；施工技术
1工程概况
杭黄铁路进贤溪大桥主桥为（40+2×72+40）m预应力混凝土连续梁，为跨越千岛湖支流-新安江水库而设（水库宽约190m），其总体布置情况见图1.1。桥梁 7#墩位于新安江水库库区范围，基础采用9根φ2.0m群桩基础。桥位处河床断面陡峭，表层为0.5～7.8m松散覆盖层（主要为细圆砾土），其下为强风化泥岩，岩面倾角40°，河床纵向平缓，水流速度缓慢，水位变化较大，汛期最大水深约22m。
图2.1 栈桥立面布置图
栈桥及钻孔平台以满足10m3混凝土罐车通行和50t履带吊通行及吊重10t以下作业要求设计。
栈桥总长180m，基本跨度为12m，共设置三个制动支墩，每跨3m。结构采用φ478（浅水区）和φ630（深水区）单排钢管桩基础+工字钢贝雷梁组合结构，钢管桩最长16.95m，钢管桩顶部设双拼工字钢横梁，横梁上依次铺设贝雷纵梁、工字钢横向分配梁、工字钢纵向分配梁、桥面花纹钢板，桥面宽度6m（5m车行道+1m人行道）。
墩位处各设置1个桩基施工平台，平面尺寸为24m×23m，平台一侧设6m宽通道。平台面板采用δ8mm防滑钢板，桩位处留置钢护筒安装孔，钢板下设I32a工字钢横梁，横梁支撑于2I45a工字钢纵梁上，纵梁支撑于钢管立柱上。7#墩立柱采用φ478×10mm螺旋钢管。
图2.2 栈桥及钻孔平台结构立面布置图 图2.3 栈桥及钻孔平台平面布置图
3 水中基础主要施工方法及控制要点
水中基础施工受水文、地质等条件的影响较大，采用不同的施工方法，其施工要点也有所不同。本工程水中基础施工的关键技术为7#墩斜岩地层钻孔桩施工技术。
3.1斜岩和裸露岩石地层钻孔桩施工技术
山区河流河床起伏较大，冲刷严重，桥址区河床地质多为倾斜岩面和裸露岩石地层，钻孔桩在此类地层中施工难度大，常出现护筒偏位、穿孔漏浆等技术难题，造成成孔困难，同时对水体污染较大。
3.2 施工条件分析
7#墩河床倾斜，地质主要为松散覆盖层和裸露岩石地层，斜岩地层护筒刃脚一侧与岩面接触，另一侧处于半悬空状态，护筒无锚固力，在冲击钻孔过程中，护筒沿斜面产生滑移偏位；当倾斜岩面覆盖层较厚，护筒有一定的锚固力，但在钻孔过程中，钻头冲击岩面弹射，撞击护筒，较大的冲击振动将扰动覆盖层土体，在土体不密实或扰动松散后向下滑移，滑移推力挤压造成护筒偏位而无法成孔。同时，裸露岩面或覆盖层较薄时，护筒埋置深度不足，泥浆在水头压力作下沿护筒底部缝隙渗漏，或冲开覆盖层造成护筒穿孔漏浆而成孔困难。
图3.2 定位桩平面图
② 沿护筒外壁增设定位管桩。当覆盖层厚度大于3m时，采取φ47.8cm的螺旋钢管作为定位管桩，利用振动锤将管桩打入覆盖层以下至基岩面，每个护筒在坡体下侧设两根定位管桩，管桩 与坡面纵横轴线成45°角布设。管桩桩打设过程中采用双层“井”字限位架保证管桩的平面位置和垂直度，第一层限位架设在钻孔平台上与平台焊接固定，第二层限位架设在水面以上与平台管桩焊接固定。护筒沿定位管桩振动下沉埋入深度2～3（具体深度根据覆盖层土质确定）。
③ 调整施工工序。在倾斜岩面覆盖层较厚时，群桩基础可先施工靠山体侧桩基，待山体侧桩基成桩之后再向外延伸施工，利用已成桩的抗滑作用，消除覆盖层滑移对后续桩基施工的影响。
图3.4 定位桩平面图
④ 覆盖层范围钻孔时，随着钻孔深度的加大，每钻进50cm跟进一次护筒，防止孔壁坍塌使护筒向塌孔范围偏斜；钻孔进入倾斜岩面时，向孔内回填硬质片石冲击找平岩面，防止钻头偏斜撞击护筒偏位和产生斜孔，片石回填高度至倾斜面以上2m，当基岩面岩性较硬时，可循环回填片石冲击找平。
⑵ 穿孔漏浆控制技术
钢护筒穿孔漏浆主要发生在河床无覆盖层或覆盖层较薄部位，钻孔过程中，泥浆直接从护筒底口空隙渗漏或冲挤覆盖层后渗漏。常见的处理方法有护筒外堆码沙袋或回填土增加覆盖层、大护筒套小护筒、化学浆液渗透固结、引孔增加护筒埋深或采用清水成孔等。当河床覆盖层透水性较好时，堆码沙袋或回填土的止漏效果不佳，且河床倾斜较大时，堆码或回填的数量太大。而采用大护筒套小护筒的方式工序较复杂，当水深较深时不易控制，护筒和护筒之间的混凝土用量较大，不经济。根据本墩位实际情况，主要采用后3种技术相结合的方式加以控制钻孔桩穿孔漏浆的技术难题。
Ⅰ.化学浆液渗透固结
当河床有一定覆盖层时，冲孔过程中泥浆有可能通过松散体进行渗漏，河床覆盖层属于饱和土，直接对覆盖层进行注浆加固效果较差，可在桩孔内加入水泥砂浆，通过钻孔冲击使水泥砂浆渗漏填充漏浆空隙，停止钻孔，待水泥砂浆填充后静置24小时，水泥砂浆与覆盖层固结后再行钻孔。若钻孔过程中泥浆突然渗漏掉，无法保证泥浆液面高度时，应进行孔内回填片石和粘土冲击，使冲碎的片石填补漏浆空隙，再采用水泥砂浆填充静置固结。
Ⅱ.引孔增加护筒埋深
当河床无覆盖层或护筒刃脚悬空时，采用冲击引孔的方式增加护筒埋深，引孔可在护筒埋设前或埋设后进行。
① 护筒埋设前引孔采用比护筒直径大20～30cm的钻头进行冲击引孔，引孔产生的钻渣采用掏渣筒或孔底吸渣的方法清除，每引孔30cm左右清渣一次，引孔深度至2~3m后埋设钢护筒，钢护筒定位准确固定后，采用水下混凝土导管法封闭桩孔与护筒之间的空隙，待混凝土达到一定强度后进行正常钻孔。
② 护筒埋设后引孔可将护筒和钻头同时加大20cm，引孔产生的钻渣采用孔底吸渣吸出，每次引孔深度50cm后跟进钢护筒，待钢护筒埋深满足要求改用同桩径相同的钻头正常钻进。
Ⅲ.清水成孔
当河床覆盖层或基岩透水性较强，透水路径较深，无法阻止泥浆渗漏时，采用清水成孔的方式减小对水体的污染。
清水成孔利用钻机进行清水冲击钻孔，冲击产生的钻渣通过孔底吸渣的方式吸出，虽然采用清水钻孔，但在钻孔过程中自造浆使孔内水变浑浊，孔底吸渣将抽取大量的水，为减少浑浊水的产生和处理费用，抽出的水采用过滤的方式将钻渣过滤后引入孔桩内形成循环。
4 结语
本文通过对大倾斜岩面桩基施工技术的研究，成功解决了桩基钢护筒在倾斜岩面产生偏位的技术难题；采用回填片石冲击堵漏，水泥砂浆渗透固结的方法解决了钢护筒穿孔漏浆的技术难题并节约了资源，使得安全、质量、成本、进度及环水保等得到有效控制，赢得了良好的社会效益和经济效益。
参考文献
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论文作者:李登辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/12
标签：钻孔论文; 河床论文; 深水论文; 桩基论文; 工字钢论文; 砂浆论文; 泥浆论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;