南京大胜关长江大桥6号主墩大孔径超深钻孔桩施工质量控制

杨龙

【摘 要】南京大胜关长江大桥6号主墩基础结构为大孔径超深钻孔桩，阐述南京大胜关长江大桥钻孔桩施工方法，总结钻孔桩施工过程控制的方法及存在的问题，结合施工实际情况，对钻孔桩施工方法和质量控制进行简单探讨，进而对同类型桩基施工有良好的借鉴性。

【关键词】大孔径；超深；钻孔桩；施工；质量控制

【中图分类号】TU753.3 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0260-02

1 前 言

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路重点控制性工程之一，也是沪汉蓉铁路快速通道及南京铁路枢纽的重要组成部分。南京大胜关长江大桥位于南京长江大桥上游约20Km，距南京长江三桥上游约1.5Km，距下游长江入海口约350Km。大桥全长9.273Km，设计为双向六线铁路桥梁（京沪高速双线、沪汉蓉及南京过江地铁双线）。主桥上部结构为2联（84+84）m钢桁连续梁+（108+192+336+336+192+108）m六跨连续钢桁拱结构，全长1615m，自南向北横跨长江。钢梁采用三片主桁承重结构，主跨矢跨比为1：4即拱圈矢高约84m，为当前世界同类桥之首。预计沪汉蓉线于2010年底通车，京沪线于2011年初通车，南京地铁线于2014年青奥会前通车。南京大胜关长江大桥作为国内高速铁路南北贯通重要干线，同而促进南京地域交通、经济共同发展的国家重点建设工程。

2 工程概况

6号主墩基础采用圆端形高桩承台结构，钻孔桩基础施工是全桥基础施工的重中之重，采用46根Ф2.8m的群桩基础，行列式布置，桩位纵向5排，横向10排，间距、排距均为7m。设计桩顶标高-13.0m，设计桩底标高-120.0m，设计桩长107m，设计按端承桩与摩擦桩受力于一体，桩端处于微风化基岩；钢护筒采用Ф3.2m，壁厚2.5cm，质材为Q345C钢板卷压成型，上部桩身护筒后期参与桩体受力，护筒顶标高为+9.0m，底标高为-37.0m，护筒总长为46m；承台平面尺寸为34mx76m，顶标高为-7.0m，底标高为-13.0m，厚6m。

6号主墩基础平面图1。图1 6号主墩基础平面图

2.1 地质条件

6号主墩位于长江主河槽北侧，河床面标高-8.91～-9.94m，覆盖层厚49.15～51.8m，自上而下分为四大层面，第①大层为全新统河床相地层，为松散状细沙，厚14.4～18.5m。第②大层缺失。第③大层为全新统河床相地层，主要由稍密～中密状细中砂组成，其中夹杂软塑状粉质粘土，厚20.4～25.7m。第④大层主要由上更新统河床相粗颗粒的中、粗、砾砂及细圆砾土组成，局部夹细砂，呈密实状，厚7.9～12.85m。下伏基岩为白垩系成岩程度较差的泥岩，岩质较软，基岩面平坦，岩面标高-59.04～61.43m，强、弱风化层厚4.5～9.95m，基岩挤压破碎带内有所加深。

2.2 水文特征

桥址河段处于感潮区内，潮汐为不正规半日潮，潮差较小，水流基本为单向流。平均涨潮时间为8.5h左右，平均落潮时间为3.8h左右。最高潮位+8.31m，最低潮位-0.37m，多年平均潮位+3.39m，汛期最大潮差1.31m，枯季最大潮差1.56m，平均涨潮潮差0.52m。每年5～10月为汛期，11月～翌年四月为枯水期，洪峰多出现在6～8月，1月或2月水位最低。设计洪水时断面平均流速为2.05m/s.

2.3 主要施工设备

1、选用钻机型号有KPG3000A、KTY4000和RC300系列大型钻机共计10台，采用旋转钻机带动刮刀钻头或滚刀钻头反循环钻进成孔。

2、配备10台ZX-500型泥浆分离器机械强制净化方法分离钻渣。

3、超声波大孔径检测仪1套用于成孔质量检测，检测孔径、孔斜率、孔深、孔底沉碴等。

4、VHP750型空压机10台

5、165t和50t吊船各1艘。

3 总体施工方案

6号主墩桩基础为46根Ф2.8m的群桩基础，主要划分为七个循环进行施工，最高峰达10台钻机平行流水作业施工。钻机采用KPG3000A、KTY4000、RC300系列大型钻机，采用液控减压自动钻进，以气举反循环原理循环泥浆。钻头采用四翼刮刀钻头和滚刀钻头两种，上部松软覆盖层采用刮刀钻头，进入下部泥岩后立即更换滚刀钻头继续钻进，确保单桩成孔周期在设定时间内完成。165t和50t水上浮吊各1艘分别位于上、下游侧平台配合钻孔桩施工作业，进行钻机设备移位、更换钻头、提升钻杆、钢筋笼下放和辅助施工设备起吊等工作。

桩基钻进成孔后，采用JJC-1D超声波大孔径检测仪完成孔径、孔深、孔斜检测合格后，进行钢筋笼下放。钢筋笼在后场胎模上以长线法分节制作、预拼，主筋连接采用镦粗和滚扎直螺纹套筒连接两种，将制作好的钢筋笼经技术部、质监部和监理三方共同对钢筋笼的长度、直径、主筋、箍筋、对接以及焊接质量等报检合格后，做好每个接头的分节标记和对丝标记，再用平板卡车分节运到施工码头起吊上船，由船舶运输至施工现场进行竖向直螺纹套筒连接。钢筋笼对接时，利用安装在孔口钻孔平台顶面的“钢筋笼悬挂己字板”将已对接好的钢筋笼悬吊在钢护筒口；钢筋笼对接好后，利用吊筋和挂板将钢筋笼按设计标高定位于护筒口。

钢筋笼安装完成后，下放导管及高压胶管，利用气举反循环原理进行二次清孔，满足设计、规范要求后，进行钻孔桩混凝土灌注，桩身混凝土为C30水下，导管采用壁厚δ=7mm，φ=280mm的无缝钢管，垂直灌注混凝土，混凝土由水上海天号混凝土工厂供应，生产量为2台75 m3/h全自动搅拌站，储料能力为1000 m3，再用臂架输送泵至桩位储料槽内，通过滑槽进入储料斗流入钢导管，完成浇筑工作。

4 施工过程质量控制

4.1 泥浆拌制及循环利用

在桩基施工中泥浆的作用举足轻重，配制出优质的PHP泥浆是防止孔壁渗漏造成塌孔的有效手段。因此施工中选用不分散、低固相、高粘度的PHP优质膨润土化学泥浆。经过多次试配，选择每100 m3泥浆中优质膨润土、碱（Na2CO3）、羟甲基纤维素（CMC）和聚丙烯酰胺（PHP）等原料的比例为8t：400Kg：8 Kg：3 Kg，按照泥浆配比制造的泥浆性能指标见表1。表1 优质PHP泥浆指标