铜陵长江大桥4#主墩超长大直径桩基施工

铜陵长江大桥4#主墩超长大直径桩基施工

李静

李静

中铁大桥局第七工程有限公司湖北武汉435400

摘要：文章以合福铁路铜陵长江大桥主桥4#墩桩基础施工为例，简要介绍了钻孔平台的布置、桩基护筒下沉、成孔工艺、水下混凝土灌注等施工经验，供同类工程借鉴参考。

关键词：桥梁基础；钻孔灌注桩；桥梁施工

1工程及地质概述

铜陵长江大桥为合福铁路在铜陵跨越长江的重要通道，跨江桥为公铁合建斜拉桥。铁路通行合福铁路客运专线双线、合肥至铜陵Ⅰ级铁路双线、六车道高速公路。跨江主桥跨布置90m+240m+630m+240m+90m。4#主墩基础位于南岸岸坡，桥址区第四系覆盖层主要为全新统、更新统河流冲积相、湖沼相地层三大层。地质土层自上而下主要为淤泥质粉质黏土、细圆砾土、砾砂、粉质黏土、粉砂、细圆砾土。岩层为微风化泥质粉砂岩，为粉粒砂、层状结构，泥质胶结，岩质软，裂隙不发育。桩长范围内覆盖层厚度约75m，岩层厚度约32m。

2主桥桩基规模

2.1桩基布置

主塔墩基础采用55根φ2.8m大直径钻孔桩基础，桩长101m；承台采用圆端形承台，平面尺寸66.4m×46.0m，高度为7.0m，承台顶标高为+6.0m，底标高为-1.0m。4#墩基础结构详见图1。

图14#主墩桩基布置

2.2钻孔平台布置

4#墩钻孔桩采取在水上建立钻孔平台进行钻孔桩施工方案。施工平台长99.735m，宽58m。平台由支承钢管桩、钢护筒、贝雷梁和梁系组成。支承桩为φ1000mm，壁厚为10mm的钢螺旋管桩，支承桩顶标高为+10.0m。钻孔平台主梁为贝雷梁，贝雷梁上铺设平台面板，钻孔平台顶面高程+12.052m。

钻孔平台为护筒下沉施工平台和钻机、泥浆泵等钻孔设备及水下混凝土灌注设备的摆放平台。在护筒下沉时，平台载荷由贝雷梁传递至支承桩上，护筒下沉完毕，在护筒上焊接牛腿，贝雷梁支撑于护筒牛腿上，减小工作跨径。钻孔时载荷由贝雷梁传递至护筒上。平台按侧、江测布置两条龙门吊机轨道基础，供后期100t龙门吊机走行。为确保施工人员作业安全和方便施工人员上、下方便，平台岸侧设有钢爬梯，平台四周设置专用人行走道，并设安全防护栏杆。

2.3桩基护筒下沉

主墩单根护筒全长40.4m，重约69.0t，分两节制造，底节长23.4m，上节长17.0m。钢护筒采用外径3.1m，材质Q235b钢材，壁厚22mm的螺旋管，护筒底口标高-28.0m，进入细圆砾土层。护筒底口设计了加劲环以增加护筒底口的刚度。钢护筒的焊接工厂内采用自动埋弧焊接，现场采用CO2保护焊，钢护筒加工完成后，应进行下列检查：焊缝超声波探伤检查、圆整度（规圆）检查、轴心垂直度检查、直径检查、长度检查，符合验收标准后出厂。

为确保钢护筒的沉放精度，在钻孔平台上设置导向装置，导向装置由平台顶面导向框和其上的导向架组成，采用型钢焊接成整体，安装固定在工作平台上，导向框和导向架间通过螺栓连接。导向限位装置采用可调距螺旋顶，分别设置在导向框和导向架顶面上，上下层导向高差5.0m，确保钢护筒入土垂直。底节钢护筒插打至导向架顶面以上约1.0m时，起吊顶节钢护筒对接成整根，继续插打直至上层导向顶面时，拆除上层导向架，在下层导向的约束作用下，插打到位。护筒插打过程中，在岸上设置两台全站仪观测护筒两个方向的倾斜度，若倾斜度超出设计和工艺要求，需迅速用对讲机通知平台上作业人员，采取措施重新调整到位。平台上施工人员也可用测陀测量护筒倾斜度进行复核。

3成孔工艺

钻孔平台布置6台KPG3000A、4台KTY3000B钻机反循环钻孔，共6个循环完成钻孔作业。钻孔桩施工期间由1台150t浮吊、2台100t龙门吊机、1台50t履带吊机、1台160t.m塔吊配合钻机的移位、钢筋笼的安装和混凝土的灌注等工作。

3.1泥浆制备及泥浆循环系统的布置

钻孔泥浆选用优质膨润土拌制。泥浆由优质膨润土、碱（Na2CO3）、羟甲基纤维素（CMC）等原料组成。泥浆制备系统设4#墩旁生产区场地内，设置2m3搅拌机2台。泥浆搅拌好后，储存于制浆池内待用。泥浆池设置3PN泥浆泵一台，泵送至储浆池内后泵送至各需用点。

泥浆池总容量为2100m3，设为4个隔舱，分别为制浆池、储浆池、1#回浆池、2#回浆池。制浆池用于储存优质新制泥浆，与其他隔舱不联通，储浆池、1#回浆池、二#回浆池在隔墙上开槽口串联。补浆管用两条线路DN150钢管延伸到钻孔平台项，布置于龙门吊机轨道内侧，在与孔位处预留阀门接口，需要补浆时用软管接长延伸到孔位处实施补浆作业，在灌孔过程中，其中一条管线用作回浆管路。在钻孔施工过程中泥浆的净化采用机械强制净化。2台钻机配1台250m3/h泥浆分离器及2个沉渣桶，平台上共布置5台泥浆分离器和10个沉渣桶。钻机排出的带渣泥浆打到泥浆预筛设施上，过滤粒径大于1.5毫米的钻渣，然后打入一台泥浆分离器进行净化处理后通过回浆管路流回孔内。分离出的钻渣通过溜槽排放到指定的船舶上。

3.2终孔

钻孔至设计孔底标高时，将钻头提离孔底净化泥浆，控制泥浆指标满足要求（黏度17～20s，比重<1.1g/ml，含砂率<2%）后提钻，采用DM-604超声成孔检测仪检孔，孔深、孔径、孔形、倾斜度满足要求（孔位中心偏差<5cm，倾斜度<1%）后移机进行后续施工。

3.3钢筋笼制作与下放

钢筋笼在加工场地内的钢筋胎模上制作，采用长线法施工，加工生产区内共布置2条生产线。施工前对钢筋笼加工场地地面进行硬化处理，在处理好的地基上浇注胎模基础，基础顶面高程应用水准仪检测，相邻基础的高差应控制在1cm以内，在钢筋笼制造过程中应经常检测基础下沉、变形和位移等情况，如发现超出允许值的应及时调整。钢筋笼加工时要确保主筋位置准确，按照设计图纸的要求加骨架耳环及保护层垫块，控制其与孔壁的间距尤其在骨架上口更应调整好间距，下口内收并加焊钢筋。钢筋笼制作完毕后出胎模前每节连接需任选两根相连主筋做上标记。

下放钢筋笼入孔时，采用吊机进行分节吊装，分节安装，使钢筋笼下放到位。4#墩钢筋笼用平台上100t龙门吊机起吊。吊装时为保证钢筋笼起吊时不变形，每节钢筋笼采用多点起吊。采用长吊绳小夹角的方法减小水平分力，起吊时顶端吊点采用钢筋笼专用吊具（均布四吊点）进行吊装，根部吊点采用二根吊绳进行兜装，吊点处设置弦形木吊垫与钢筋捆连。先起吊顶部吊点，后起吊根部吊点，使平卧变为斜吊，根部离开地面时，顶端吊点迅速起吊到90°后，拆除根部吊点及木垫垂直吊其入孔安装。钢筋笼下放时需严格检查钢筋笼保护层，确保其满足设计要求。在钢筋笼的接长、安放过程中，始终保持骨架垂直；钢筋笼接长时每节接长应保证垂直度满足要求，接头牢固可靠。

钢筋笼起吊后，按照标记对位，使各钢筋的对准率达到95％以上，对于少数由于起吊钢筋笼变形引起的错位，可以用小型（1～3吨）手动葫芦牵引就位。对于极少数错位严重的，无法进行丝扣对接，则可采用双面邦条焊的焊接方法解决，双面邦条焊要求焊缝平整密实，焊缝长度符合规范规定，确保焊接强度质量与主筋等强度。钢筋笼安装到位后应采取适当措施将其固定，防止混凝土浇注过程中钢筋笼上浮。

4水下灌注混凝土

主墩钻孔桩设计为C30水下混凝土，混凝土的可泵性、和易性必须满足要求，混凝土坍落度为18～22cm，初凝时间不少于10小时。首批混凝土的方量应能满足导管初次埋置深度不小于1.0m和填充导管底部间隙的需要，经计算首批混凝土的数量应大于21m3。钢筋笼安装完毕，应及时检查孔底沉淀厚度，沉淀厚度满足要求后方可进行混凝土的浇注施工，否则应进行二次清孔。因钢筋笼、砼填充导管安装过程需经历较长时间，致使钻孔桩孔底沉淀增厚，故砼灌注前需对钻孔桩进行二次清孔。即在填充导管内插入φ40～φ45mm的胶管进行空气反循环清孔。清孔时导管需在钢筋笼内来回移动，时间不少于30分钟。当泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17～20s，沉渣厚度不大于15cm，清孔完毕。拆除二次清孔反循环吸泥机头及胶管，安装3.0m3砼漏斗即可进行水下砼灌注工作。

灌注砼前需在填充导管内安设泡沫隔水栓塞，待18m3储料斗和3.0m3漏斗储满砼后，开始“拔球”灌注水下砼，拔球后混凝土要连续灌注，不得停顿，保证整桩在混凝土初凝前灌注完成。砼灌注过程中要有专人测量砼面标高，正确计算导管在砼内的埋置深度，导管埋置深度适当，正确指挥导管的提升和拆除，保证埋置深度在2～6m。灌注过程中应记录混凝土灌注量及相对应的混凝土面标高，用以分析扩孔率，发现异常情况应及时报告工程师并进行处理。混凝土灌注接近钢筋笼底部时，适当放慢灌注速度，减小混凝土的冲击力，防止钢筋笼上浮。混凝土灌注到桩上部5m以内时，不再提升导管，待灌注至规定标高一次提出导管。拔出最后一节导管时应缓慢提出，以免桩内夹入泥芯或形成空洞。由于桩径大，导管埋深相对较深，由此造成浮浆较厚，因此实际灌注的桩顶标高应比设计标高高出1.0m左右。灌注砼过程中应回收桩孔内泥浆，回收泥浆时要注意控制孔内泥浆始终高出江水面约2m。孔内最后3～5m范围内泥浆质量较差，不回收处理。

5结语

铜陵长江大桥φ2.8m孔桩施工水文地质情况复杂，成孔质量要求高，施工难度大。经过对钻孔施工工艺的不断完善、改进并进行严格的控制，现已成功完成本桥55根桩基施工，为下部结构施工的顺利完成打下坚实的基础。铜陵长江大桥水中桩基础的施工，为国内同类型桥梁基础施工提供了有益的参考，得出了以实践为基础的深水桩基础施工相关问题的一般处理办法。

参考文献：

[1]TB10752-2010J1148-2011，高速铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].

[2]铁建设[2010]241号，高速铁路桥涵工程施工技术指南[S].