特殊地质超长钻孔桩施工技术

特殊地质超长钻孔桩施工技术

吕锋

中铁一局集团厦门建设工程有限公司福建厦门361000

摘要：本文根据济齐黄河特大桥主桥水中墩钻孔桩施工实践，结合济齐黄河大桥主墩钻孔度110m的施工质量控制过程，进一步分析在深水特殊地质超长钻孔桩质量控制技术。

关键词：特殊地质；超长；钻孔桩；施工；技术

1、引言

在进行跨越江河上的大跨度桥梁建设，深水特殊的地质以及孔桩的超长、超大成为了孔桩施工质量控制的关键。本文以济齐黄河特大桥直径2.0m钻孔桩，成孔深度110m钻孔桩为基础，结合现场质量控制实际，对施工过程中存在问题进行剖析，从而完善深水超长钻孔桩施工控制措施。

2、工程概况

济齐黄河公路大桥主桥全长820m，主桥墩台基础均采用钻孔灌注桩，大桥最大设计桩长99m，桩基深度较深、处于河道中间且地质情况复杂，因此成孔质量控制是施工中需要解决的主要技术难题。黄河主枯水期河床冲刷层范围沉积层主要以粉砂土为主，不易成孔，孔壁极容易塌陷。

主桥总体布置图

3、施工控制要点

3.1护筒打设

3.1.1护筒导向架安装

在护筒打设之前为了保证钢护筒打入位置的准确性，在墩位处护筒设置上下双层设置导向架的安装，防止导向架的偏位，在导向架的施工过程中要不断的进行测量监控，确保导向架的垂直度以及中心位置的准确性,以保证护筒打设的精确性。

3.1.2钢护筒的打入

由于河道内汛期水位较高，同时河道内河床顶层主要以砂土为主，且在调水调沙期间河内局部冲刷深度为8m，为保证孔桩钻进过程中不出现孔口坍塌，因此在护筒打设时，护筒的打设深度根据河床顶面地质情况决定，一般要求在最不利情况下入土深度不应小于3m。根据本桥址的实际情况，现场采用直径为2.3m，长度为8m钢护筒进行施工。

3.2钻机钻进控制

每个墩采用2台钻机同时进行钻孔施工，为保证最大合理完成钻孔施工任务，墩位钻孔顺序如下(墩位分为2个区施工，按照邻桩施工间距和时间间隔作规定的目的是为了防止窜桩现象，使混凝土已浇注完毕的桩的桩身免受破坏。施工安全间距规定考虑桩径、扩径及垂直度偏差等几个因素叠加，在此基础上放一倍安全度，故规定为4倍桩径。时间间隔规定为36小时，在此时间内桩身混凝土已凝固。施工安全问题和时间间隔两者规定只需满足其中一项即可)：

25#墩位钻孔顺序布置图

刚开钻时，进尺一定要小钻压、慢钻进，严格控制孔的垂直度，钻机选用正循环钻机，旁站技术人员及时检测孔的垂直度，前30m深范围内，采用减压钻进的方法。孔深超过30m后，按照设计要求造浆并监测泥浆比重，泥浆指标达到设计要求后，改用气举反循环钻机开始钻孔作业直到成孔。

3.3泥浆质量控制

钻孔桩施工是否顺利，取决于泥浆质量的好坏。在超深钻孔桩施工中，要优化复合泥浆配比。通过反复试验，比照复合泥浆各项指标，定型复合泥浆配比为：粘土20%、磷质膨润土7%，CMC0.5%，片碱0.3%，PHP0.05%。加大复合泥浆含砂率、比重等参数的检测。

3.4两次清孔

当孔深达到设计深度并可以终孔时，及时分两次进行清孔作业，首次清孔采用换浆法，保证循环钻机在原位慢速转动而不钻进，进水管注水用清水实现换浆，清孔泥浆的比重控制在约1：1为宜。对于沙层护壁质量不佳的桩孔，可适当增大清空泥浆比重，清孔泥浆比重控制在约1.15—1.25为宜，同时保证孔内泥浆高度。二次清孔采用导管直接清孔，利用吊车或者龙门吊来回平移导管，将孔底沉渣抽出。两次清孔结束后，孔底沉渣厚度应符合设计要求，经监理确认后，尽快进行下道工序施工，工序衔接要紧凑，不能长时间放置造成悬浮沙砾再次沉积。

3.5砼灌注

对于大孔径砼灌注桩来说，水下砼灌注是很关键的工序。现将各关键工序控制要点进行介绍。

3.5.1导管试验

在砼灌注前，对导管进行密闭性试验，保证导管在最大1.2倍静水压力下导管不漏水，检查连接部位的紧密性和导管中间部位有无磨损情况。每节导管要保证其可靠连接性以及在施工过程中拆卸的便捷性。

3.5.2导管排压

孔桩在二次清孔结束之后，由于孔桩较深导管内存在很大的导管附着气压力，因此在进行砼灌注之前应进行导管内压力排减，在减压时应当减少导管的施工长度，使导管可以插入孔内泥浆内，但又不会碰到孔底，之后将导管上下抽动，直至导管内外水头压力平衡。

3.5.3灌注混凝土过程控制

砼灌注过程中，保证导管埋深在2m—6m之间，使砼有较好的连续性。由于孔桩施工长度大，在砼质量控制过程中，对于孔底三分之一的砼需要保证较高的塌落度和流动度，按照配合比的上限进行，孔桩中部及上部控制按照平均值进行控制。

根据导管悬空高度和孔径，通过计算合理确定首批混凝土方量，确保首批混凝土灌注后，导管埋深不小于50cm。灌注水下混凝土尽可能连续作业，一般情况下，混凝土和易性越好、供料越连续、灌注施工越顺利，关注质量也越好。当灌注混凝土接近设计桩顶标高时，合理确定最后浇筑砼灌用量，既要保证桩顶的砼质量，也避免超灌现象。

3.5.3堵管问题处理

发生堵管时，在确保导管下端埋深不小于50cm情况下,上下提动导管，同时振动导管壁，促使管内混凝土向下流动。灌注接近设计桩顶标高位置时，由于管内混凝土柱压力变小，流动性差，可采用首封大料斗增加砼下放量，通过增加压力的方法解决堵管现象。

4、质量控制成果

通过在钻孔灌注桩施工中应用新方法，新工艺，逐步掌握了超深桩钻孔施工工艺，使超深桩施工方案趋于成熟。尤其在钻孔过程中对钻进速度和钻压的控制，以及砼灌注前对导管的排气处理，都对砼灌注的顺利起到了重要作用。

5、结论及体会

经验证明，在持力层很深的地层，传统的基础及一般的钻孔桩基础已经满足不了大型桥梁的承载要求，采用超长钻孔桩成为优先选择的方案之一。超长钻孔桩技术工艺、设备配置、施工组织、过程控制是影响成孔质量关键因素。

参考文献

[1]《钻孔灌注桩设计与施工》张忠亭丁小学主编中国建筑工业出版社2006年北京