泸州市安富第一过江通道工程（河东长江大桥）主桥主塔墩基础桩基成孔施工方法

泸州市安富第一过江通道工程（河东长江大桥）主桥主塔墩基础桩基成孔施工方法

何兴智

泸州市交通建设工程服务中心  四川 泸州  646000

摘要：本文主要介绍泸州市安富第一过江通道工程（河东长江大桥）主桥主塔墩基础采用旋挖机桩基成孔方法的确定和成孔过程做详细叙述。

关键词：主塔墩基础  旋挖机  成孔

一、工程概况

泸州市安富第一过江通道工程（河东长江大桥）工程，起于纳溪区麒祥路与疏港路交汇路口中心，沿规划的疏港路延伸段，连接紫阳大道、国道321线、国道246线（原省道308线），跨越滨江路，通过新建桥梁跨越长江，终点位于长江北岸江阳区方山镇白塔村，与国道353线连接。路线全长约 1545m，其中主桥长936米，引桥长270米，引道长 339.902 米。13#、14#主塔墩分别高度174米。主桥采用双塔双索面混合式结合梁斜拉桥，其中主跨520m，两岸边跨分别为208m。引桥为3联3×30m 标准跨度的整幅预应力大箱梁，主梁宽30.5m、引桥宽28.5m。桥跨布置为(61米+72米+75米+520米+75米+72米+61米)混合式结合梁斜拉桥+3×（3×30）米混凝土整幅连续箱梁桥，建设计划总工期39个月。

河东长江大桥地质情况：河东长江大桥地质为覆盖层为填土、粉质黏土、沙土和卵石土，基岩为砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩以岩性砂岩。13#主墩覆盖层为填筑土层及粉土层，填筑土厚度为7.6～13.1m，粉土层厚度为 1.2～5.8m，下伏基岩为粉砂质泥岩、砂岩、泥质粉砂岩，埋深 13.6～15.2 m，中风化岩面高程 227.92～230.00；14#主墩覆盖层为卵石、细砂层，厚度为 0.7～4.7m；下伏基岩为粉砂质泥岩、砂岩、泥质粉砂岩，埋深 0.7～4.7m，中风化岩面高程 224.49～228.3m。所有桩基持力层为中风化砂岩：青灰色～灰褐色，属较硬岩，矿物成分以石英、长石为主，中砂结构，厚层状构造，硅质胶结，节理裂隙不发育，岩体较完整；在整个场地连续分布，分布较广，单轴饱和抗压强度 12.9～50.16MPa，平均 36.29MPa，软化系数 0.52～0.72，土、石工程分级为Ⅴ级。

二、桩基施工方案选择

泸州市安富第一过江通道工程（河东长江大桥）主桥主塔墩分左右幅，承台尺寸均为19m×19m×5m，基础采用钻孔桩基础。每个塔柱下面设置独立群桩基础，基础采用16根直径2.5m钻孔灌注桩，13#、14#主塔墩的桩长分别为14m、20m，桩底位于中风化砂岩层。

持力层下方为承载力更差的粉砂质泥岩，两墩桩底距离砂岩和粉砂质泥岩分界面均不足5m。 桩基础设计按同时计入桩底承载力和桩侧摩阻力两部分共同作用考虑，其中桩侧摩阻力占比超过60%。 一般情况下，桩基础施工可选用冲击钻或者旋挖钻。冲击钻往往适用于卵石层和硬质岩层，旋挖钻往往适用于黏土层或者软质的砂岩、粉砂岩等。针对本项目，上述两种钻孔工艺（设备）适应性的主要区别在于：

1.对桩基承载力的影响。冲击钻冲孔过程中，会导致成桩时间长，风化岩面软化较快，对孔壁周围岩体造成较大的扰动，以及成孔过程中泥浆护壁的泥皮较厚的原因，会导致桩侧摩阻力的大幅衰减，严重低于理论计算值且不可控，存在较大的安全风险，很可能导致桩基承载力不足而造成结构安全不满足要求。尤其是主塔桩基桩底距离砂岩和粉砂质泥岩的分界面不到5m，一旦基底持力层被破坏，基础将发生较大沉降，整个基础面临整体破坏的巨大风险。反之，旋挖钻震动小，泥皮较薄，施工快，对桩侧摩阻力的影响很小，不会对桩基承载力产生大的影响。

2.对临近桩体的影响。冲击钻冲孔时，振动较强且受影响范围较大，对临近浇筑完成还未 达到强度要求的桩体容易造成损伤，而停工等待又容易造成工期的延误。反之，旋挖钻不会对临近桩体造成大的振动，桩体质量和工期都有保障。

3.对桩基总体施工工期的影响。对砂岩而言，冲击钻施工比旋挖钻慢，并且两者对场地的占用基本相当，均具备同一个承台范围内多开作业面的条件，在相同设备数量投入的情况下，总体桩基施工工期旋挖钻明显更有优势。

参照蒙华铁路洞庭湖大桥的试桩研究成果（该项目地质情况与本项目较为类似），在使用冲击钻工艺进行桩基施工时，承载力检测结果显示桩基侧摩阻力只达到理论计算的40%（4根试桩结果均如此），而采用旋挖钻施工时，实际侧摩阻力和理论设计值基本吻合。参照该试桩成果，按照侧摩阻力削减至理论值的40%，对本桥主塔墩桩基础进行计算，结果表明桩基承载力不足，结构安全不满足要求。

综合上述分析，为保证主塔墩桩基础结构安全，主桥13#和14#主塔墩桩基宜采用旋挖钻、而不应采用冲击钻进行施工。考虑到汛期即将到来，基础施工工期紧张，同时建议加大旋挖钻机等设备的投入，增加作业面，保证工期可控。

三、桩基施工

施工机械的选择：为满足设计孔径、施工工期要求，选择4台上山河智能 420 旋挖设备进行桩基施工。

纳溪岸 13#主要施工方案步骤如下：

1、左幅承台先进行基础土方开挖，开挖至 231.5m，高于施工水位230.7米80cm，岸侧边坡按两级边坡进行放坡。

2、右幅承台施工，先进行原有码头的挡墙破除，承台范围内填筑至231.5米，作为冲孔平台；筑岛围堰顶面填至237米接顺原码头二级平台。

3、冲孔平台形成后，采用山河智能 420 旋挖设备进行桩基施工，为保证冲孔作业面与下钢筋笼和浇筑砼作业面错开，钻机左右幅来回钻孔。

江阳岸 14#主墩基础主要施工方案步骤如下：

1、利用岩石臂挖掘机对承台泥岩进行破除，挖松至封底底标高 226.247m，临江侧筑岛围堰至236m。

2、右幅承台基坑破除的泥岩进行清理，挖至231.5m，高于施工水位80cm，埋设钢护筒。

3、冲孔平台形成后，采用山河智能 420 旋挖设备进行桩基施工，为保证冲孔作业面与下钢筋笼和浇筑砼作业面错开，钻机左右幅来回钻孔。

四、结束语

泸州市安富第一过江通道工程（河东长江大桥），2020年2月28日开工，因岩层强度高，施工难度大，采用4台420型旋挖机经过4个多月施工，于2020年7月7日64根桩基浇筑全部完成，经施工单位自检及第三方检测全部是I类桩。

作者简介：何兴智(1972-08)，男(汉族)，四川泸县人，长沙理工大学，本科，现任高级工程师，主要从事道路桥梁建设管理工作。