浅谈衙白铁路凤凰山特大桥钻孔桩基础施工

尹松久

摘 要：本文结合衙白铁路凤凰山特大桥钻孔桩基础施工实践，就特大桥铁路桥梁钻孔桩基础施工的关键环节和技术控制进行了简要阐述。

关键词：铁路桥梁；钻孔桩施工；关键环节；技术控制

新建铁路衙门庙至白音诺尔线位于内蒙古赤峰市巴林左旗境内，线路全长94.5 km。其中ZH-02标线路长36.12km，其中，凤凰山特大桥全长575.28米，现就钻孔桩基础施工进行阐述。

根据地质情况，采用冲击反循环钻机和冲击钻成孔。工艺流程：施工准备→桩位放线→埋设护筒→钻机就位、对中→钻进、掏渣→清孔→成孔检查→安放钢筋笼→下导管→灌注砼前的准备工作→钻机移位→汽车吊就位→灌注水下砼→拆、拔护筒→清理桩头

1 施工准备

施工前要探明和清除桩位处的地下障碍物。

2 埋设护筒

采用钢护筒，钢板壁厚6～8mm，高度为4m，做成整体圆形，在护筒上、下端和中部的外侧各焊一道加劲肋。护筒埋深3.5m，护筒顶高出地面50cm，埋設时将护筒周围0.5m～1.0m范围内土挖除，分层夯填粘土至护筒底0.5m以下。

在砂性土和流塑淤泥质粘土中钻进时护筒长度根据其埋深和厚度适当增加，对洞高较大且无充填或填充薄弱的地下空洞，采用套筒跟进的方法，确保无塌孔现象。

3 泥浆配制

一般可选塑性指数大于25，粒径小于0.005mm颗粒含量多于总量50%的粘土制浆。如当地缺少适宜的粘土时，可用略差的粘土，并掺入30%的塑性指数大于25的粘土。所有粘土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。

4 冲击反循环钻机成孔

4.1 成孔工艺

开挖时应先在孔内灌注泥浆，采用小冲程，使成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，并防止孔口坍塌。当钻进深度超过钻头全高加冲程，且超过护筒底脚以下2m～4m后，方可进行正常的冲击。

钻进过程中，必须勤松绳、适量松绳，防止打空锤；勤抽渣，使钻头经常冲击新鲜地层。每次松绳量：松软土层为5cm～8cm，密实坚硬土层为3cm～5cm。

冲程应根据土层情况而定，坚硬土石层采用高冲程（100cm）；较软土层采用中冲程（75cm）；在易坍塌地层宜用小冲程，并应相应提高泥浆的粘度和相对密度。

被冲击破碎的钻渣，少部分和泥浆一起被挤进孔壁，大部分靠反循环泥浆泵将钻渣清除出孔外。清渣必须按时，一般密实坚硬土层每小时纯钻进小于5cm～10cm、松软地层每小时纯钻进小于15cm～30cm时，应进行清渣。或每进尺0.5m～1.0m时清渣一次，每次清至泥浆内含渣显著减少时为止。在初钻孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，可待钻进4m～5m后再清渣。

4.2 成孔检查

检查内容包括：孔径和孔形检测、孔深和孔底沉渣检测、桩孔垂直度检测及桩位检测。

4.3 清孔

成孔后，更换清底钻头，进行清底，并测定孔深；

清孔泥浆相对密度宜控制在1.10～1.25，粘度22～26s，含砂率小于6%；

清孔采用泵吸或气举反循环方法，孔底沉渣应符合规定要求。

5 冲击钻机成孔

钻机就位，泥浆稠度满足护壁要求和孔壁压力，当泥浆量和泥浆的技术指标达到要求时开始钻进。

开始钻进要缓慢，采用小冲程钻进，待通过护筒底口后方可正常钻进。钻进过程中要注意取样，根据地层情况及时调整冲程、泥浆稠度，在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层时采用高冲程；在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层时采用中冲程；在易坍孔或流砂地段采用小冲程，并提高泥浆的稠度和相对密度。在通过漂石或岩层，如表面不平整，先投入粘土、小片石，将表面垫平，再用十字形钻锥进行冲击钻进，防止斜孔弯孔。

6 钢筋笼制作与安装

钢筋笼由钢筋加工场集中加工、整体吊装入孔。

制作时，按设计尺寸做好加强箍筋，标出主筋的位置。把主筋摆放在平整的工作平台上，并标出加强筋的位置。焊接时，使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记，扶正加强筋，并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度，然后点焊。在一根主筋上焊好全部加强筋后，用机具或人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后吊起骨架放于支架上，套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固。

钢筋笼在运输过程中要采取有效措施防止钢筋笼变形。钢筋笼制作完成后， 骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑，以加强其刚度。采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口，可用木棍或型钢（视骨架轻重而定）等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度要求。将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接，全部接头焊好后就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕。

骨架最上端定位，由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。

然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒5cm左右），并将整个定位骨架支托于枕木上。

7 灌注水下混凝土

浇筑水下混凝土必须做好准备工作，确保浇筑水下混凝土时间≯8小时。

导管采用专用的卡口式导管，导管内径25cm，分节长3m，最下节长6m。导管制作要坚固、内壁光滑、顺直、无局部凹凸。各节导管内径大小一致，偏差≯±2mm。

下放过程中应保持导管位置居中，轴线顺直，逐步沉放。浇筑首盘混凝土时，导管底部至孔底距离控制在35～40cm。

浇筑水下混凝土之前，再次检测孔底泥浆沉淀厚度，如沉渣厚度大于5cm或10cm时，必须对孔内进行二次清孔，确保孔底沉渣厚度符合规定要求。浇筑前，先射水或压气3～5min，将孔底沉渣冲翻搅动。

采用砍球法浇筑水下混凝土，首盘混凝土需用量由计算确定，保证首批混凝土浇筑后导管埋入混凝土中的深度≮1m，并能填充导管底部间隙。浇筑时间内，导管口应埋入先前浇筑的混凝土内至少1.5m，防止泥浆冲入管内，但不得大于5m。

完成首批封底混凝土后，6m3储料斗换成2m3储料斗，采用混凝土输送车直接浇筑混凝土，以加快水下混凝土的浇筑速度。

浇筑过程中经常量测孔内混凝土面的上升高度，并适时缓慢平稳提升，逐级快速拆卸导管，并在每次起升导管前，探测一次管内混凝土面高度。

混凝土浇筑开始后，应快速连续进行，不得中断。混凝土浇筑标高比设计标高高出1m以上，多余部分在承台施工前凿除，确保桩头无松散层。

8 桩基检测

根据设计要求，在监理工程师在场的情况下，对桩的完整性严格按照规范及设计要求进行检测；并委托有资质的单位，按要求进行静载抗压试验或全长钻孔取样试验。

9 结语

通过对以上关键环节进行了严格的技术控制，衙白铁路凤凰山特大桥钻孔桩基础施工合格率100%，完全满足了设计要求。