论某特大桥６２＃墩超长钻孔桩施工

文苑锋

摘要:文章通过某特大桥的施工实例,详细介绍了该桥62#桥墩超长钻孔桩施工工艺及经验,提出了施工中应注意的问题和预防处理措施。

关键词:钻孔桩;施工工艺;钻孔平台

中图分类号:TV7 文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)23-0117-02

一、工程概况

某特大桥是广东省西部沿海高速公路珠海金鼎至新会古井段一座特大桥,连接珠海和中山,跨越珠江口。全桥总长为3220m,桥型组合为16×25m(预应力砼简支小箱梁)+11×40m(预应力砼简支T梁)+(70m+2×120m+70m)(预应力砼连续刚构)36×50m(预应力砼简支T梁)+8×25m(预应力砼简支小箱梁),其中该特大桥铺航道62#墩桩基础为Ф2.2m桩径,桩底设计标高为-90~-76.5m,桩长为78.7~92.2m。

二、桩基础钻孔前准备

(一)钻孔平台的搭设

本桥桥位处于水深12m,水流速度为2m/s的河段,为确保施工质量,采用8根钢管桩和贝雷梁搭设固定钻孔平台。

(二)钢护筒的制作和埋设

钢护筒直径为Ф2.4m,厚度采用б为10~16mm的A3钢板卷制而成。钢护筒上下口用厚度б为10mm,高为500mm的钢板焊接包边,竖向横向焊缝均设加劲钢板,以增加钢护筒的刚度。钢护筒每段长为9m,采用双面焊,焊缝连续,以防止漏水。固定平搭设好后,测量放样定出桩位十字线,利用平板船和80吨浮吊进行埋振桩基护筒,采用90t振动锤振动下沉。桩基护筒须穿过淤泥层县且振动不能下沉为止。

三、地质情况

62#墩位于该桥铺航道处,共四根桩,桩径为Ф2.2m,桩长为78.7~92.2m不等,桩底嵌入微风化岩3.3m。主要地质情况为:

(一)淤泥层

淤泥层厚为12~22m,深灰色,饱和流塑,土质黏滑,局部含薄粉砂。

(二)细砂层

细砂层厚为23.3m,灰色,稍密,饱和,以石英质砂为主。

(三)粗砂层

粗砂层厚为28.8m,黄色,中密,饱和,以石英质粗砂为主,级配良,局部含少量卵砾石。

(四)卵石

卵石厚为4m左右,黄色,密实,饱和,卵石成分以石英、砂岩为主,粒径2~3cm。粒间黏土填充。

(五)微风化角岩

微风化角岩灰色,岩质新鲜,坚硬,完整,芯呈柱状局部裂隙发育。微风化角岩强度达97MPa。

四、成孔方法和钻孔类型的选择

根据地质情况,孔比较深,微风化强度比较高,达97MPa以上,综合考虑钻机和冲机,采用KP3500钻机比较理想,此钻机具有较强抗扭转能力,能有效克服复杂地质情况。

五、钻机成孔法施工桩基础

(一)钻机钻头的选择

根据地质情况,由于微风化角砾岩强度达97MPa以上且岩破碎,钻头应采用牙轮式钻头比较理想。牙轮式钻头利用菠萝牙进行钻碎岩石,是钻进岩石最好的选择。除了岩层,地质还有淤泥层、砂层和卵石层,牙轮式穿过以上地质对护壁和钻进速度也比较理想。

(二)钻孔成孔施工工艺

1.钻机就位:立好钻架并调整和安装好起吊系统,将钻杆吊起,徐徐放入护筒内。启动卷扬机把转盘吊起,带钢轨的分配梁于转盘底座下调平加固,将钻机调平并对准钻孔。然后装上转盘,要求转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上,桩杆位置偏差不得大于2cm。要仔细检查电动机的电源线,防止错接,还应对供浆、供风系统一一检查、完善,方可开机。

2.初钻措施:气举式钻进必须带钻头,埋入水中一定深度,进行反压造浆。并且在需要时增加黏土,进行造浆,确保钻孔的泥浆质量。

3.接长钻杆:当一节钻杆钻完接钻杆时,须将钻杆稍微提升30cm左右,先停止钻头回转,在送风数分钟,将孔底钻底钻渣吸尽,再放钻头,进行接长钻杆工作,以免钻渣沉淀而发生埋钻头事故。在接头法兰盘之间垫3~5mm厚的橡皮圈,并拧紧螺栓,以防漏气、漏水。另外随时注意护筒泥浆水头,发现水发下降,及时补水,防止塌孔事故。

4.不同地质层钻孔应注意的事项。

(1)淤泥层:其土层松散,成分复杂,土质黏滑,此层宜控制钻速,因为此层容易穿过,但是此层对整个孔泥浆造浆最好,所以采用慢挡反压造浆,确保泥浆质量。

(2)砂、卵石层:62#墩桩基础穿过砂层约50m多,此层对钻孔来说是比较难以克服的,因为此层容易使泥浆流失,造成孔内泥皮不佳,容易出现塌孔现象。在穿此层前,必须进行对孔内泥浆的胶体率和黏度、比重进行合理调配,保证孔内泥浆的比重控制在1.3和黏度22s以上,确保泥浆护壁。钻进此层必须严格控制钻机的钻速,利用慢挡钻进,且要求钻进此层每个台班进尺不超过2m,确保孔内泥皮护壁。另外,钻进砂层要做到勤,即勤测泥浆指标、勤检查、勤加黏土造浆。

(3)微风化层:这层岩石强度高达97MPa,且桩长达92m,很容易出现偏孔。特别对于在钻进微风化层,更容易出现偏孔的事故。故在刚进此层时,马上严格按慢挡控制钻速,不得进行加重钻进,即钻头在完成不加重的情况下钻进,才能确保垂直度。

(三)清孔

待验孔确定终孔后,清孔工作是一道非常重要的程序。

1.检验孔前的清孔。由于钻机本身是采用气举法清渣,所以在检孔前,必须利用钻机清渣处理,将孔底沉淀进行排除,循环泥浆必须采用旋流器分离细砂和粉砂,降低泥浆含砂率和泥浆比重。采用旋流器清孔,主要是利用离心力作用原理,将泥浆的砂和泥浆分离出来,确保泥浆的含砂率,不得超过2%,由于本桩基经过砂层约有50m多,在钻进过程中,泥浆含砂率高达38%,经过旋流器10个小时循环处理,可以将泥浆含砂率降到2%,有效改善泥浆含砂率,确保泥浆质量,为第二次清孔提供有利条件。

2.下钢筋笼之前和灌注水下砼之前清孔。之前清孔工作主要是发送泥浆性能,使在下钢筋笼期间和灌注砼能够提高泥浆的胶体率和稳定性,降低失水率。在钢筋下放过程中,泥浆静置时沉淀最少,并保持孔壁稳定。由于本工程位于珠海口咸水和淡水交界处,富含镁、钙等离子,对泥浆有一定,容易使泥浆出现离析现象。因此,本工程采用1000g原泥浆:10g黏土:1g纯碱:0.5gCMC(甲羧基纤维素)的配比,有效地克服半咸半淡水中的镁钙离子的影响,通过泥浆循环系统,改善泥浆性能,效果比较明显。之前泥浆的液体率,为82~85%,黏度16~17s,比重为1.25;改善之后,泥浆性能为指标为:胶体率为98%以上,黏度为20~22s,比重为1.2以下。在下完钢筋笼后灌注前进行二次清孔,清孔时间较短,一般为3~5小时,就能满足灌注混凝土要求。通过本工程抽芯检查结果表明:砼与岩石黏结非常完好,连成一体,无沉渣。

(四)下钢筋笼和砼灌注

62#墩钢筋笼主筋Φ28Ⅱ级钢筋,钢筋笼长达92米以上,重量达35吨以上,分7~8节下放安装,钢筋笼采用焊接。长桩钢筋笼安装时容易摆动,容易碰撞孔壁,造成塌孔。这些长桩直径较大,少量塌孔不容易被发现,稍有不顺就容易造成夹层断桩。所以长桩钢筋笼安装必须严格按照施工工艺和施工规范施工,下放钢筋笼必须徐徐下放,严格控制下放速度,禁止出现突然快速下放行为。并且下放钢筋笼人员必须扶正钢筋笼,控制钢筋笼摆动情况,防止突然撞击孔壁,造成事故。

对于长桩灌注水下混凝土是一道关键工艺,首先将球吊在导管和漏斗连接处,然后进行剪球灌注工作。导管离空高度30~40cm。在灌注过程须有专人进行测量混凝土面,严格控制埋管深度为2~6m。在灌注混凝土前,必须对导管的水密和抗拉进行试验,合格后才能使用。本工程砼设计塌落度为18~22cm,初凝时间为15h,一根桩灌注时间为10h。

六、结语

1.控制大深孔桩成孔及桩基质量的关键在于泥浆性能指标控制,该特大桥项目部根据现场情况,从经济、使用、简单等方面考虑,并经试验室多次试验,确定泥浆配合比,在施工过程中严格控制泥浆指标,确保泥浆性能最佳,孔底沉渣最少,保证桩基础质量。特别对于深且穿过砂、卵石层的地质,泥浆性能是整个桩基础施工最关键点,是整个桩基础质量最有力的保障。

2.该特大桥62#墩长桩能在每根桩12天内完成,只要在于制定和严格实施上述工艺,保证成孔,灌注一次合格。经检测,桩基质量均达优良以上,这表明62#墩桩基础施工是成功的。