东笤溪大桥桩基成孔施工方法

方 波

(杭州交通工程集团有限公司)

1 工程概况

杭长高速公路杭州至安城段起点位于杭州绕城高速公路北段K 87+360(交叉点杭长高速公路设计桩号 K0+000)终点位于安城西北侧的李王山山脚,与杭长高速公路安城至泗安段相接,终点桩号 K 64+959.83(对应杭长高速公路安城至泗安段起点)杭长高速公路杭州至安城段全长64.946 km。

杭长高速公路杭州至安城段第五合同段起点桩号为K 9+888,终点桩号为K 14+040总长为 4.152 km全线为高架桥。桥址位于冲湖积平原上,第五合同段从瓶窑互通终点开始,经下房村上跨西险大塘和东苕溪河过北湖滞洪区到张堰村再跨北苕溪河至赤其村与六标交接。桥位处河道顺直,地势平坦,地面标高介于 2.5～9.0m。

主线高架桥中心桩号为 K 11+964.00,分左右两半幅,上部结构采用 15×30+4×40+(55+92+55)+4×40+68×30+3×40+15×30+3×40+11×30+3×40m预应力混凝土先简后连续小箱梁及预应力混凝土变截面连续箱梁,桥梁全长 4 152.0m。本桥平面位于R=7 500m左偏的圆曲线上、直线、R=2 700m右偏的圆曲线及缓和曲线上,在 R=2 700m的圆曲线上桥面有超高。

跨东苕溪河主桥设计采用55m+92m+55m的变截面预应力混凝土连续箱梁,其它采用 30m、40m的预应力混凝土先简后连续小箱梁。

主桥桥墩采用实体墩身,过渡墩及其它采用双柱式墩身。

桩基采用钻孔灌注桩,主墩桩基直径 1.5 m,过度墩桩基直径 2.0 m,其余桥段桩基直径 1.8 m和 1.5 m,其中,354#～378#桩基为嵌岩桩,其余为摩擦桩。

2 地质特征

根据地质钻孔资料,本合同段大桥处于冲湖积平原区,地形平坦,河网密布,地势低洼。表部分布冲湖积软塑 ～硬塑亚粘土,下伏海积淤泥质土层,上部硬土层(第一硬土层),其下分布厚层海积软土层;中下部分布冲积粉细砂与冲湖积硬土层(第二硬土层),底部分布冲积砾砂层、圆砾层,下伏基岩以白垩系泥质粉砂岩、砂砾岩等为主。

3 成孔施工方法

由于实际地质状况复杂,地层中粘土层、泥卵石,砾石层及砂层交错分布,且泥卵石中含较多漂石,故在钻孔过程中不同墩位选择的钻孔方式有所不同。主墩基桩采用钻机成孔,过渡墩基桩采用人工挖孔,128#桥台基桩采用机械挖孔。现将我工程合同段成孔施工方法归纳如下。

3.1 冲击钻成孔

在工程施工建设初期主要采用这种成孔方式,单纯用冲锤钻进,在护筒以下 30m范围内卵石和砂含量较高,进尺较快,但是在 30多 m以后进入粘土层,进尺缓慢,吸锥较严重,导致成孔周期长,平均达到 20 d,且材料损耗严重,超方较多,单桩平均超 6方左右。

3.2 回旋钻成孔

采用回旋钻正循环钻进成孔,在卵石层钻进时,钻头磨损严重,钻杆所受扭矩较大,憋车严重,钻进十分困难,且在20～30m深度范围内,间断性有岩石出现,经常需要起钻加焊合金,材料损耗及其巨大,成本过高。该成孔方式开工初期在 117#墩采用过,平均成孔周期为 17 d。

3.3 冲击与回旋配合成孔

根据地质勘测资料及前期施工过程中所遇到的实际情况发现:从地面以下 30m左右地层均以卵石层为主,粘土较少,采用冲击钻施工既能保证施工质量,又有效控制了材料消耗,降低了成本;30m以下地层以粘土为主,含少量砾石和砂,冲击困难,适合采用回旋钻施工。

主墩基桩在成孔过程中多采用了先冲击后回旋的成孔方式,冲击钻 8 d左右即可钻至粘土层,然后更换钻机,采用回旋钻施工,7～8 d可钻到位,完成一根基桩周期大约为12 d,比单纯冲击钻或回旋钻明显缩短,材料损耗明显减少,成本得到有效控制。

3.4 磕头钻成孔

在主桥 10#墩前期采用冲击钻成孔,周期长,平均为25 d,超方较严重;后采用磕头钻机反循环成孔,成孔周期大大缩短,平均为 10 d,并且基本控制了超方,降低了成本,加快了生产进度。

3.5 挖孔成孔

部分墩位由于地下水位较低,覆盖层透水性较少,溶洞较小,因此选择人工挖孔。除某墩 1根桩挖到溶洞涌水翻沙后改为冲击钻冲孔成孔外,其他孔桩全部人工挖孔至成孔。

采取人工明挖至设计标高后,基岩不完整、破碎,承载力不够,此时溶洞、裂隙涌水较大,改为冲孔施工。采取搭设钻孔平台,下沉钢护筒,浇注水下混凝土封底固结护筒脚,再用冲击钻冲孔成孔。

3.6 施工经验总结

在钻孔施工过程中,对不同类型的基桩要视不同的地质情况,认真分析,选择科学合理的成孔方式,不仅能有效保证基桩质量,更能提高生产效率,加快施工进度,减少成本投入。特别是钻孔时应注意以下几点:

(1)泥浆调制关系到成孔护壁效果,并对成桩后桩周摩阻力值有一定程度的影响 ,泥浆相对密度的大小与排渣效果关系密切,排渣效果的好坏直接影响到钻孔进尺速度。特别是卵石层中桩基施工更应调制好泥浆的性能,且施工速度不宜过快。

(2)进入泥岩层后,进尺速度控制在 1.5～2m/24 h左右为宜,因泥岩层易分解导致粘钻现象,故提钻要慢些,冲程不宜过大同时还应调整好泥浆性能,防止大程度扩孔和局部塌孔。

(3)施工过程中应视进尺情况按时检测泥浆含砂率,及时做好捞渣换浆工作,以免影响进度。

4 结束语

东笤溪大桥桩基成孔技术,是通过摸索逐步积累总结形成的,施工质量要得到良好控制,首先必须保证施工方案的科学性、可行性和易操作性;其次必须做好施工技术交底工作;再次必须实行施工全过程、全方位严格的管理和监督;另外还应提高施工人员的综合素质和质量意识,让每一位参与施工的人员都能理解施工质量和施工每一个环节的重要性,以预防为主,对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,只有这样桩基的质量控制才能得到保证。

[1] 公路工程施工工艺标准(桥涵)[M].人民交通出版社 .

[2] 陆仁达.公路施工手册:桥涵:上册[M].北京:人民交通出版社,1999.

[3] 黄绳武.桥梁施工及组织管理[M].北京:人民交通出版社,1999.271.