【摘要】介紹夷陵長江大橋江中4號主塔墩鉆機平臺設(shè)置方法及鉆孔樁施工技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】夷陵長江大橋 主塔墩 鉆孔樁 施工技術(shù)
一、概況
夷陵長江大橋位于湖北省宜昌市內(nèi)，北起市體育館，沿勝利三路跨長江至江南岸及江南路以立交相連，全長3536m，主橋為三塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，4號主塔墩位于長江中心，自塔座頂算起高126m，基礎(chǔ)為16根直徑2.0m的鉆孔灌注樁，樁間距4m，行列布置，每根樁長43m。4號墩處河床標(biāo)高22.42～22．93m（黃海高程）。覆蓋層為卵石，直徑大者達(dá)
50cm，覆蓋層厚5.3～7.6m。其下為砂巖，巖頂標(biāo)高15．58～16．84m。施工水位37～39.5m。流速1.5～2.0m／s。
二、鉆機平臺的設(shè)置
其設(shè)置見圖1。
1．施工方案
鉆機施工平臺是由萬能桿件拼成的桁架式結(jié)構(gòu)，長*寬*高=28m*23m*4m，重2900kN，由于4號墩處覆蓋層卵石直徑較大，無法插打支撐樁通過卵石層，不通過卵石層獨樁在江中站立又不穩(wěn)。所以采用先打樁后支撐鉆機平臺的方案行不通。通過比選，最后我們采用浮運平臺定位，然后插打4個角鉆孔樁鋼護(hù)筒，最后經(jīng)過體系轉(zhuǎn)換再將鉆機平臺支撐在鋼護(hù)筒上，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的施工方案。
2．鉆機平臺拼裝、浮運、定位
鉆機平臺的浮體采用32只DF軍用浮箱，每個浮箱長5m，寬2.5m，高1.5m。在江南岸一臨時碼頭前組拼浮箱，在浮箱上用萬能桿件拼設(shè)2m高支腿，再在支腿上拼裝鉆機平臺。同時在4號墩周圍拋3.5～5t重鐵錨（前方領(lǐng)水錨4顆，左右邊錨各2顆，后錨4顆，共計12顆）作為浮運到位后鉆機平臺的著力點。錨繩上端栓在4000kN鐵駁浮體上。
鉆機平臺拼裝完畢后由300匹馬力拖輪拖動由江南岸徐徐行至4號墩位處，將12條錨繩中的8條由4000kN鐵駁上過到鉆機平臺下的浮箱上粗定位，通過收放錨繩進(jìn)行鉆機平臺精確定位，使之達(dá)到理論位置。
3．體系轉(zhuǎn)換
此時的鉆機平臺由浮箱承托浮在水面上且由錨繩在水平面上固定。用鉆機平臺做導(dǎo)向，下沉插打P1，P4，P13，P16四根角樁鋼護(hù)筒。據(jù)實際觀測，橋位處長江水位在元月份每天漲落約lm。我們在高水位時在四根角樁鋼護(hù)筒上焊牛腿，隨著長江水位的下降，鉆機平臺落在牛腿上，然后迅速將鉆機平臺支撐于浮箱上的萬能桿件支腿拆除。這樣就完成了鉆機平臺由浮箱支撐轉(zhuǎn)換到由4根角樁護(hù)筒支撐。鉆機平臺的位置不再受到長江水位的影響，一個水上施工平臺即告完成。整個體系轉(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
兩臺大功率鉆機：一臺KP-3500型和一臺KPG-3000A型回轉(zhuǎn)鉆機。其扭轉(zhuǎn)力矩分別為210kN·m和200kN·m。鉆機支撐在鉆機平臺頂部鉆機走道上，鉆頭均采用菠蘿鉆頭。
2．起吊設(shè)備
一臺400kN水上浮吊和一臺350kN輪胎吊機。350kN輪胎吊機置于鉆機平臺上的上游側(cè)。
3．電力供應(yīng)
在鉆機平臺的上游南岸角上安裝兩臺臨時變壓器，通過江底過江高壓電纜與南岸高壓電源接通。
4．混凝土運輸
由于橋位處水域相對狹窄，且過往船只頻繁，4號墩處不允許設(shè)置混凝土工廠，故混凝土由江南岸混凝土工廠供應(yīng)，由岸邊碼頭吊機吊至機駁上運至4號墩處，再由浮吊起吊到4號墩鉆機平臺上的混凝土重拌倉內(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)時很容易出現(xiàn)卵石堵管現(xiàn)象。所以必須對卵石層首先進(jìn)行處理。長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)鉆機進(jìn)行反循環(huán)鉆進(jìn)，卵石會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法排出孔外。故而在施工中我們特制了一個直徑420mm的吸卵石機（由一個21立方米／min空氣壓縮機供風(fēng)，吸卵石機的工作原理同反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機），在每個孔用鉆機鉆孔之前先用吸卵石機將此部分卵石吸出孔外，直至吸不出來時為止。下部分卵石受到外界影響較小，不易受到擾動而有些膠結(jié)，且經(jīng)過長期的自然調(diào)配過程卵石級配較好。這部分卵石不易用吸卵石機吸出，在菠蘿鉆頭強大的壓力下不易松動，就不會跟著鉆頭旋轉(zhuǎn)。故可以采取加大鉆壓將卵石碾碎由鉆桿直接吸出孔外（實踐證明此時也不易形成堵管現(xiàn)象）。實際鉆孔中加配重為300～350kN。
（2）鉆孔時鋼護(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)筒在插打時很難通過卵石層（支撐鉆機平臺的四根角拉鋼護(hù)筒也是如此）。如果不進(jìn)行護(hù)筒及時跟進(jìn)，在護(hù)筒韌腳和巖頂之間的卵石會在鉆頭的碰撞和鉆機的頻繁震動下向孔內(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0.5m深為止。考慮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)量優(yōu)。
（3）鉆機平臺支撐點的轉(zhuǎn)換
由于鉆孔平臺是由4個角樁鋼護(hù)筒支撐且護(hù)筒支撐在卵石層上，故而鉆機先不能鉆進(jìn)這4個角樁以防護(hù)筒韌腳下坍塌而使平臺失穩(wěn)。待其他樁鉆完封孔且混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度后將鉆機平臺支撐點轉(zhuǎn)換到已封鉆孔樁的鋼護(hù)筒上，這時的鉆機平臺已不需要角樁護(hù)筒支撐，可進(jìn)行角樁的鉆孔作業(yè)。實際鉆孔順序為：1）KP-3500型鉆機：P2→P10→P14→P6→P9→P1→P13→P5→P16；2）KPG-3000A型鉆機：P8→P12→P4→P15→P7→Pll→P3。
四、結(jié)論
（l）4號墩的鉆孔樁施工方案是先進(jìn)的，采用浮運鉆機平臺然后體系轉(zhuǎn)換為由角樁護(hù)筒支撐平臺的方案，4號墩拋錨和鉆孔平臺的預(yù)拼可以同時進(jìn)行，節(jié)省了時間。1998年12月5日開始組拼浮箱，19日浮運，1999年元月5日鉆孔平臺轉(zhuǎn)換到角樁護(hù)筒上，歷時僅28天。
（2）鉆孔中覆蓋層處理及鋼護(hù)筒的跟進(jìn)措施是適當(dāng)?shù)模涌炝算@進(jìn)速度，防止了鉆孔中事故的發(fā)生。1999年元月19日開始鉆孔，4月30日最后一根鉆孔樁封孔，歷時102天，趕在五月份長江洪水到來之前順利將水中主墩鉆孔樁施工完，沒有出現(xiàn)一次鉆孔事故。
