桥梁超长大直径桩基在复杂底层的钻孔技术

桥梁超长大直径桩基在复杂底层的钻孔技术

李亮

四川公路桥梁建设集团有限公司华东建设有限责任公司四川成都610000

摘要：本文以某工程为例，对桥梁超长大直径桩基在复杂底层的钻孔施工技术进行介绍与分析，根据其实际复杂地质环境，在经过比较后选择采用旋挖钻配合冲击钻的施工方案，对钻孔灌注桩施工问题加以解决，为同类工程项目建设提供参考与借鉴。

关键词：桥梁超长大直径；桩基；钻孔技术；复杂底层

已知某桥梁工程建设全厂4500m，主桥采用的是连续刚构桥，其中主墩为35＃、36＃墩，其中基础采用的是钻孔灌注桩，共有5根，桩长为100m，进入弱风化岩层2m，其中边墩为32＃、33＃墩，基础采用3根钻孔灌注桩，桩长为85m。由于本桥梁工程施工区域的地质结构复杂多样，在桥梁起点位置为冲海积平原，地形平坦，其中大桥段为浅水海湾区域，水深约为13m,海底的地形起伏较小，而在桥梁重点则为低山丘陵区，拟建于华夏大陆东北部地区，在燕山晚期层有强烈火山爆发，并形成火山碎屑岩，在场地内上位发现有断层破碎带[1]。海床主要是由粘土、亚黏土、淤泥、中粗砂和淤泥质亚黏土组成，以及全风化和强风化，弱微风化的闪长岩所组成。由于桥梁建设地区受到台风过境的影响较大，平均风速为40m/s，最大浪高为4m,涨潮退潮较大。该桩基工程的地质条件较为复杂，且土质承载力低，在施工中容易造成塌孔。

一．桩基钻孔前的准备工作

（一）钻机选择

在进入施工现场前需要对施工区域的地质环境充分了解，并结合工程造价成本，选择4台冲击钻，以及两台反循环钻机进行施工，但由于机器的性能不足，尤其是在反循环钻机施工中容易遇到大直径的砾石，从而造成泥浆泵阻塞或破损，同时因砂砾较多，容易造成钻孔直径大小不同，在成孔后钢筋笼不能下去，还需要重新进行钻孔。冲击钻的机器功率小，钻头质量通常为4T，且钻进速度较慢。因此项目部门在商量后对施工方法进行转变，采用SR旋挖钻和4台冲击钻进行施工，且冲击钻的钻头质量约为6T[2]。在施工中遇到粘土层和上部淤泥时采用旋挖钻和直径为3m的钻头进行施工，其中中部的卵石层则采用冲击钻。

（二）钻孔平台设计

根据桥梁工程建设的特点及现场施工环境，为确保施工安全和桩基施工质量，采用固定的钻孔平台进行施工。其中施工平台主要是由钻孔平台区和辅助平台区所组成，其中平台面高约为5m，整个平台主要是由10条钢管桩进行支撑，钢管桩间采用钢管焊接而成，平台一次分布梁采用的是单根或双拼钢，各个梁体之间的距离为3m，但需要对主梁的位置及桩基位置进行调整，二次分配梁的间距为0.5m，平台面板采用的是钢板。根据计算分析可得，钻孔平台的稳定性和强度良好，可以对必要的施工材料、施工设备及使用人员的荷载力进行承受，并可以有效承载风力、波浪、施工船舶、水流等荷载。

（三）钢护筒打设

在钢护筒打设中不仅要求其具有一定的稳定性和不漏浆，同时还要具有一定的刚度和强度。在本工程项目中主墩桩基的钢护筒直径为300cm，钢板厚度为10mm，为了减少对老桥梁基础造成不必要的影响，经计算可以确定主墩的桩基钢护筒长度设为40m，进入粘土层的深度为20m，从而确保老桥梁桩基础的安全，以及新桥梁桩基础的成孔施工顺利[3]。为了对桩位精度进行明确，需要对护筒埋设垂直度进行有效控制，因水流和波浪较大，在护筒埋设中存在一定的困难，因此就需要对其设置导向架，对护筒在桩位位置准确进行引导和控制，使其垂直沉入到河床中。在护筒埋设中需要对钢护筒垂直度进行调整，并利用平潮时间采用履带将钢护筒标高进行设计。根据检查可知，主墩桩基础的护筒平面最大偏移为3cm，最大倾斜度为5cm。经实践表明，导向架的应用可以有效防止钢护筒发生倾斜，从而确保钢护筒的施工质量，为桩位精确性提供保障。

二．钻孔施工工艺与施工控制

（一）泥浆制备

钻孔泥浆的制备主要是水、添加剂和膨润土等按照适当的比例计息宁配置，根据不同钻孔的施工工艺可以选择不同的泥浆心梗指标，对于直径超过3m的大直径钻孔灌注桩灌注时泥浆要求较高，对于地质条件复杂、钢护筒下沉及覆盖层较厚的则可以采用丙烯酰胺泥浆，此类泥浆具有高粘度、低固相和不分散等诸多特点，配置的泥浆可以满足失水率、胶体率和含砂率等诸多要求[4]。在泥浆配置中此阿勇的是淡水，其中粘土和膨润土原料及外加剂性能需要符合相关标准规范。在用反循环回转钻钻进时因泥浆质量高，因此在孔外通常此阿勇机械搅拌从而制成泥浆后进行采用。

（二）钻孔

在所有的钻机安装就位后，对钻机底座进行调整，使其保持平稳，确保在钻进时不会产生位移或沉陷的情况，同时还要确保钻机钻架的中心和钻盘中心连线相垂直，和钻孔中心偏差小于等于2cm。在钻孔施工时可以根据不同地层采用不同钻孔方法，如对于淤泥质土层采用大泵量，低档、慢速和稠泥浆进行钻进，避免发生扩张或收缩的情况；而对于亚黏土层则采用优质泥浆，低档、慢速机大泵量钻进；粘土层采用稀泥浆及中等钻速进行钻进；对于砂层则采用低档、慢速、稠泥浆、大泵量和轻压的方式钻进，避免孔壁不稳定，并形成局部坍孔或是局部扩孔的情况发生，并充分排渣和浮渣，避免埋钻情况发生[5]。在钻孔时需要对泥浆的性能指标进行密切就检测，通常间隔时间为2小时，在土层发生变化时则可以适当增加检测的次数。

在钻孔过程中需要注意的是，钻孔应一次完成，中间不的停顿，并确保孔内的水头和外侧水头相比高出2.5m左右，在孔内和孔外的水头发生变化时，则需要立即对孔内的水头进行调整，避免出现塌孔的现象。在钻孔时应加强对成孔现象及桩位的检查，在终孔时加强检验孔径、深度、形状、桩位及孔底沉渣等，待所有检验指标均合格后方可进行清孔。

（三）钢筋笼吊装

钢筋笼在场地加工时采用长线法进行制作，确保牢固顺直，并满足所有规范和要求，还要在钢筋笼外圈设置米字型内撑，避免在钢筋笼运输中发生变形[6]。在钢筋笼下放时要采用龙门吊起并缓慢下放，避免在吊装时出现变形情况，每一节钢筋笼的顶端都需要采用起吊扁担进行吊立，在吊装时应对准孔位进行轻放，当遇阻时则采用正反旋和随起随落的方式进行下放，在钢筋笼到位后对其进行牢固定位，避免出现偏位、上浮或是跑笼的现象发生。

结语：

某桥梁工程的主墩桩基共有10条，和预期计划相比提前半个月完工，经过超声波检测发现该类桩基均为Ⅰ类，在施工过程中对老桥梁基础并没有产生任何影响，由此说明，该施工技术具有一定的优势，不仅有效缩短了施工工期，降低工程造价成本，还提高了施工单位的经济效益。在复杂的地质环境下，采用超长大直径桩基施工工艺具有安全性、高效性，顺利成孔。

参考文献：

[1]梅瑞泰.深水复杂地质大直径超长钻孔桩施工技术[J].公路交通技术,2009,(04):87-90.

[2]孙瑞谦,李春元,赫文.外海复杂地质情况下超大直径钻孔灌注桩施工技术研究[J].公路交通科技(应用技术版),2015,11(10):4-6.

[3]王彦虎,李相周,李晶晶.复杂地质超深入岩大直径旋挖钻孔灌注桩施工技术研究与应用[J].交通科技,2016,(06):37-39+54.

[4]汪志强.复杂地质条件下大直径钻孔灌注桩施工技术[J].科学咨询(科技·管理),2013,(02):21-22.

[5]叶翰松.复杂地质条件下长大钻孔灌注桩成孔施工技术[J].铁道标准设计,2013,(05):61-64.(2013-04-28)

[6]王成林.大直径超长钻孔灌注桩的施工[J].岩土工程界,2003,(03):62-64.