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鉆孔樁開(kāi)題報(bào)告
鉆孔樁分為鉆孔樁和挖孔樁兩種，主要用于工程建設(shè)中，也用于工程學(xué)的開(kāi)題報(bào)告之中。
摘要：結(jié)合銅陵長(zhǎng)江公鐵大橋南岸主塔墩大直徑鉆孔灌注樁施工實(shí)踐，對(duì)鋼護(hù)筒從制造、運(yùn)輸、吊裝及施工等方面作了介紹，著重闡述了鋼護(hù)筒的定位及施振，并對(duì)施工中出現(xiàn)的問(wèn)題與解決方案進(jìn)行了討論。
關(guān)鍵詞：鋼護(hù)筒;鉆孔灌注樁;導(dǎo)向定位;振沉
1工程概況
銅陵長(zhǎng)江公鐵大橋?yàn)楹细ｈF路跨越長(zhǎng)江的重要通道，跨江橋?yàn)楣F合建斜拉橋，主橋橋跨布置：90m+240m+630m+240m+90m。其中，4#墩為南岸主塔墩，基礎(chǔ)采用55根φ2.
8m大直徑鉆孔灌注樁，樁底標(biāo)高-102.0m，樁長(zhǎng)101m。鉆孔樁鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)采用材質(zhì)為Q235B、外徑3.1m、壁厚22mm的鋼板制作，護(hù)筒底標(biāo)高-28.0m。
2 地質(zhì)條件
4#主塔墩位于長(zhǎng)江南岸岸坡，鋼護(hù)筒入土范圍內(nèi)的覆蓋層以黏性土為主，其下為細(xì)圓礫土層。地質(zhì)情況如表1所示：
表1
3 鋼護(hù)筒制造、運(yùn)輸及吊裝
鋼護(hù)筒為螺旋鋼管，單根長(zhǎng)度40.4m，考慮現(xiàn)場(chǎng)起重設(shè)備起吊能力和起吊高度的限制，鋼護(hù)筒分兩節(jié)制造，底節(jié)長(zhǎng)度23.0m，頂節(jié)長(zhǎng)度17.4m，分別在護(hù)筒頂、底口采用12mm的鋼板加強(qiáng)，加強(qiáng)箍高度為50cm。鋼護(hù)筒振沉?xí)r頂標(biāo)高按+12.4m控制。
鋼護(hù)筒采用船舶平放運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。150t全回轉(zhuǎn)浮吊起吊到4#墩鉆孔平臺(tái)，由設(shè)置在鉆孔平臺(tái)上的100t龍門(mén)吊機(jī)完成翻身。起吊翻身時(shí)龍門(mén)吊機(jī)大小鉤協(xié)調(diào)作業(yè)，護(hù)筒懸空翻轉(zhuǎn)90°后，垂直定位。
4 鋼護(hù)筒定位
鋼護(hù)筒采用全站儀坐標(biāo)放樣法確定樁位。施工過(guò)程中的定位主要依靠導(dǎo)向裝置上下平面的限位使之平面位置、垂直度保持在設(shè)計(jì)允許偏差范圍內(nèi)，并利用測(cè)量?jī)x器在振沉過(guò)程中進(jìn)行全程監(jiān)控。
4-1導(dǎo)向架定位
為確保鋼護(hù)筒的沉放精度，在鉆孔平臺(tái)上設(shè)置導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向框和其上的導(dǎo)向架組成，采用型鋼焊接成整體，安裝固定在鉆孔平臺(tái)上，導(dǎo)向框和導(dǎo)向架間通過(guò)螺栓連接。限位裝置采用可調(diào)距螺旋頂，分別設(shè)置在導(dǎo)向框和導(dǎo)向架頂面上，上下層導(dǎo)向高差5.0m，確保鋼護(hù)筒入土垂直。利用導(dǎo)向裝置定位鋼護(hù)筒時(shí)，先在鉆孔平臺(tái)上進(jìn)行導(dǎo)向裝置的粗定位，通過(guò)在導(dǎo)向架頂面放樣控制點(diǎn)，協(xié)調(diào)上下層螺旋頂精確定位鋼護(hù)筒并調(diào)整垂直度。
4-2 測(cè)量監(jiān)控
在護(hù)筒振沉過(guò)程中由兩臺(tái)全站儀前方交匯對(duì)護(hù)筒2個(gè)方向垂直度進(jìn)行監(jiān)控，測(cè)量監(jiān)控人員隨時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員保持聯(lián)系，引導(dǎo)操作人員對(duì)護(hù)筒偏位、垂直度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
5 鋼護(hù)筒振沉
5-1 振沉設(shè)備
兩臺(tái)APE400B液壓振動(dòng)打樁錘并聯(lián)作為沉樁設(shè)備振沉鋼護(hù)筒，激振力可達(dá)640t。
5-2 鋼護(hù)筒振沉
底節(jié)鋼護(hù)筒通過(guò)導(dǎo)向限位裝置上的螺旋頂調(diào)整好平面位置和垂直度后，鎖死螺旋頂，龍門(mén)吊機(jī)落鉤，待鋼護(hù)筒自重克服土層摩阻力不再下沉后(一般在自重作用下下沉約2m)，安放振動(dòng)錘。檢查各液壓夾持器夾緊后，吊機(jī)帶勁徐徐落鉤，護(hù)筒在錘自重壓力作用下下沉穩(wěn)定(壓錘后護(hù)筒下沉約5m)，吊機(jī)松鉤，開(kāi)啟振動(dòng)錘，先進(jìn)行點(diǎn)振，利用限位裝置調(diào)整護(hù)筒偏位和垂直度，再開(kāi)錘施振5～10s，停錘檢查護(hù)筒姿態(tài)。開(kāi)錘、停錘交替進(jìn)行，直至底節(jié)鋼護(hù)筒頂面至導(dǎo)向架頂面約1.5m時(shí)，停錘松開(kāi)夾持器。在施振過(guò)程中吊機(jī)不帶勁作業(yè)(因振動(dòng)錘的激振力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于龍門(mén)吊機(jī)的起重能力)。
在底節(jié)護(hù)筒頂端焊接定位擋塊，起吊頂節(jié)鋼護(hù)筒對(duì)位接高，調(diào)整護(hù)筒垂直度和接頭錯(cuò)臺(tái)，與底節(jié)護(hù)筒焊接成整體，焊縫檢驗(yàn)合格后繼續(xù)振沉，直至護(hù)筒頂面至導(dǎo)向架頂面約1.0m時(shí)，停錘。拆除上層導(dǎo)向架，在下層導(dǎo)向框的約束下，振沉到位。
控制標(biāo)準(zhǔn)：鋼護(hù)筒垂直度小于1/200，平面偏差小于50mm。
5-3 鋼護(hù)筒對(duì)接
鋼護(hù)筒對(duì)接采用焊接連接，焊接方式以CO2氣體保護(hù)焊為主。但由于CO2氣體保護(hù)焊受環(huán)境影響大，在雨天和大風(fēng)天氣下，只能采用電弧焊，焊接時(shí)間較長(zhǎng)。CO2氣體保護(hù)焊焊絲材質(zhì)： JQ-YJ501-1、Φ1.2mm，焊接設(shè)備：FR-500AN CO2氣體保護(hù)焊電焊機(jī)。電弧焊采用502焊條，焊機(jī)為BX1-500焊機(jī)。
6 出現(xiàn)問(wèn)題及解決方案
(1)鋼護(hù)筒的分節(jié)制造應(yīng)為整根護(hù)筒卷制成型后從分節(jié)處切斷，但加工廠在切斷后處理對(duì)接坡口時(shí)破壞了原始切口，且未對(duì)所有護(hù)筒進(jìn)行試拼，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)按加工廠所做對(duì)接標(biāo)記接高時(shí)，頂、底節(jié)護(hù)筒間存在折角，且有大多數(shù)護(hù)筒接口處嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)。針對(duì)上述問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)調(diào)整頂節(jié)護(hù)筒垂直度滿足要求，并協(xié)調(diào)底節(jié)護(hù)筒，使頂、底節(jié)間不致存在較大折角后，重新修整對(duì)接處切口，調(diào)整錯(cuò)臺(tái)，再固定焊接。
(2)從鋼護(hù)筒施工情況得知，在護(hù)筒下沉至底標(biāo)高-16.0m～-18.0m時(shí)，護(hù)筒極易發(fā)生偏位和傾斜，該位置正好處于底節(jié)護(hù)筒振沉完畢的標(biāo)高，因護(hù)筒對(duì)接施焊時(shí)間較長(zhǎng)，護(hù)筒周?chē)临|(zhì)受劇烈擾動(dòng)后又重新固結(jié)，土中應(yīng)力發(fā)生變化，加之護(hù)筒對(duì)接存在折角，因此在頂節(jié)護(hù)筒對(duì)接完成后再次開(kāi)錘施振容易導(dǎo)致護(hù)筒姿態(tài)的變化。故要注意施振方式，施振、停錘交替進(jìn)行，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整四周限位。
(3)螺旋頂頂桿前端與護(hù)筒接觸面為一直徑10cm圓盤(pán)，由于導(dǎo)向裝置的定位精度及螺旋頂限位裝置的加工精度影響，護(hù)筒壁只能與圓盤(pán)一側(cè)接觸。在鋼護(hù)筒振沉過(guò)程中，會(huì)帶動(dòng)螺旋頂轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的扭矩使鎖死裝置失效，定位精度無(wú)法保證。后經(jīng)討論，在護(hù)筒初始吊裝、對(duì)位階段用螺旋頂調(diào)整其姿態(tài)，滿足要求后，在限位裝置旁焊接雙肢20號(hào)槽鋼代替螺旋頂頂緊護(hù)筒進(jìn)行限位，將螺旋頂旋松不接觸護(hù)筒，經(jīng)優(yōu)化后，解決了由于螺旋頂自身弊病形成的對(duì)護(hù)筒無(wú)法有效限位的問(wèn)題。
(4)前30根鋼護(hù)筒制作時(shí)，底節(jié)護(hù)筒頂口、頂節(jié)護(hù)筒底口均開(kāi)30°坡口，鈍邊為2~4mm，但工廠制作時(shí)，未保留鈍邊，坡口處形成刀刃狀，在頂節(jié)護(hù)筒對(duì)位時(shí)刃邊容易卷邊、打滑，對(duì)接困難。后對(duì)加工制作提出新的要求，在底節(jié)頂口不開(kāi)坡口，頂節(jié)底口開(kāi)45°坡口，鈍邊為4mm，優(yōu)化后護(hù)筒對(duì)接更加快捷，且減少了焊接工作量，可節(jié)約時(shí)間約2小時(shí)。
7 結(jié)語(yǔ)
大直徑鉆孔樁鋼護(hù)筒是鉆孔灌注樁施工的前提和保證，鋼護(hù)筒的施工質(zhì)量直接影響著鉆孔施工的安全、質(zhì)量和工期。隨著大跨度橋梁施工技術(shù)的發(fā)展，大孔徑樁基礎(chǔ)已廣泛的應(yīng)用于橋梁施工中，結(jié)合銅陵長(zhǎng)江公鐵大橋鉆孔樁鋼護(hù)筒的施工，筆者認(rèn)為以下幾點(diǎn)值得注意：
(1)嚴(yán)格控制鋼護(hù)筒的加工精度，特別是對(duì)接位置的吻合程度，護(hù)筒的對(duì)接線形是鉆孔施工順利進(jìn)行的保證。
(2)底節(jié)護(hù)筒沉入的平面位置和垂直度偏差決定了整根護(hù)筒的施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制護(hù)筒自重入土?xí)r的姿態(tài)，不滿足控制標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)應(yīng)立即拔出重新調(diào)整。
(3)導(dǎo)向裝置架體本身應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能有效抵抗護(hù)筒在振沉過(guò)程中發(fā)生傾斜。
從整體施工情況來(lái)看，振沉至距設(shè)計(jì)標(biāo)高約1~2m位置處，下沉速度明顯減緩，從揭露地層情況來(lái)看，已穿過(guò)黏土層進(jìn)入細(xì)圓礫土層，最后10S的貫入度在3~8cm，以實(shí)踐說(shuō)明了鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的合理性。
參考文獻(xiàn)：
胡漢舟，文武松，秦順全，宋偉俊. 京滬高速鐵路南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋技術(shù)總結(jié)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社
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