浅谈准池铁路火烧洼特大桥钻孔桩施工

罗芳

摘 要：本文结合新建准池铁路火烧洼特大桥施工的具体实践，就我国西部地区特殊地质条件下的铁路特大型桥梁钻孔桩施工的关键工序和技术控制进行了简要阐述。

关键词：铁路桥梁；钻孔桩施工；关键工序；技术控制

准池铁路是大准铁路和朔黄铁路的连接线，中铁十九局集团第六工程有限公司所承建的第4标段线路长30.554km。主要工程量为：正线路基约18371m；特大桥1座933.3延米，大桥3座820.18延米等。其中，火烧洼特大桥全长933.33m，共29个墩台。本工程桩基主要采用Φ100cm、Φ125cm两种桩径的钻孔桩，根据桩基分布、现场地质条件、设计桩径、桩长等情况进行钻机选型，本工程拟采用回转钻、冲击钻成孔，钢筋笼集中分节制作，现场吊装接长。混凝土由拌和站集中供应、导管法水下灌注。现就钻桩施工进行介绍。

1.自然地理特征

1.1地形地貌

沿线通过主要有中低山区、山前坡风积黄土高原区、山间河谷区等地貌单元，ZCZQ-4标段位于山前坡风积黄土高原区主要分布区范围内。地面高程1300～1400m，相对高差30～100m。

1.2地质条件

本线经过湿陷性黄土、膨胀土、盐渍土、滑坡、崩坍、错落、岩溶等不良地质地段。

1.2.1崩塌错落

在黄土地段由于冲沟发育，形成黄土陡壁，黄土本身强度低，垂直节理发育，受雨水影响，容易形成崩塌、错落。在黄土冲沟地段的桥梁、路基工程应嵌入稳定岩土体内，并对两侧一定范围内进行坡面防护。

1.2.2特殊岩土

湿陷性黄土：第四系上更新统坡风积层砂质黄土，为全线分布最广泛的地层之一，主要分布于山坡缓坡和阶地及山顶，浅黄色-灰黄色，硬塑-坚硬，垂直节理发育，可见大孔隙，具湿陷性。

膨胀土：线路经过范围上第三系、白垩系全-强风化泥岩，伊利石和蒙脱石含量较高，具膨胀性。膨胀（岩）土山坡丘坡平缓，丘顶圆浑，植被稀疏。岩芯风干失水后多龟裂，具有明显的吸水膨胀、软化、强度降低、失水收缩的特征。

1.3水文地质

沿线主要河流有浑河、苍头河、恢河等及其支流，均属海河水系，各河流多为季节性河流，一般无水或水量很小，夏季降雨集中容易形成洪水，历时短，流速大。本标段范围地表水主要为人工水库积水，水质较好，无侵蚀性。

1.4地震参数

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本标段范围地震动峰值加速度为0.1g，沿线地震动反映谱特征周期为Ⅰ区，相当于地震基本烈度七度。

2.钻孔桩工艺流程

施工准备→场平或筑岛→放桩位、埋设护筒→钻机就位、对中→钻进、掏砟→清孔→成孔检查→安放钢筋笼→下导管→灌注混凝土前的准备工作→（下一根桩）钻机移位→汽车吊就位→灌注水下混凝土→拆、拔护筒→清理桩头。

3.工序和控制要点

3.1施工准备

按要求进行场地平整，清除杂物，换除软土，夯打密实。准确测定桩位，并测放出护桩。

3.2埋设护筒

采用钢护筒，钢板壁厚6mm，高度为2m，做成整体圆形，为增加刚度防止变形，在护筒上、下端和中部的外侧各焊一道加劲肋。

采用埋深1.5m，护筒顶高出地面50cm，埋设时将护筒周围0.5m～1.0m范围内土挖除，夯填粘土至护筒底0.5m以下。

3.3泥浆配制

泥浆采用优质膨润土造浆。制备及循环分离系统由泥浆搅拌机、泥浆池、泥浆分离器和泥浆沉淀处理器等组成，泥浆循环利用。在钻孔桩施工过程中，对沉淀池中沉渣及浇筑混凝土时溢出的废弃泥浆随时清理，严防泥浆溢流，并用汽车弃运至指定地点倾泄，禁止就地弃渣，污染周围环境。

3.4回旋钻机成孔

回旋钻机钻机就位前，对钻孔各项工作再次进行检查，确保各项工作正常。钻机就位后，将钻杆中心准确对准孔位中心，保证底座和顶端平稳，钻进中不产生位移或沉陷。

开始钻孔时应稍提钻具，以正循环方式在护筒内造浆（制浆前应先把粘土块打碎，使其在搅拌中易于成浆，提高泥浆质量），并开动泥浆泵进行循环，待泥浆均匀后开始钻进。若无法形成较理想的泥浆时，加入膨润土或优质粘土进行搅拌造浆，待泥浆性能符合要求后方可钻进。钻具下入孔内，钻头应距孔底钻渣面20～50cm，并开动泥浆泵，使冲洗液循环2～3min，然后开动钻机。钻进过程采用反循环钻进，慢慢将钻头放至孔底。轻压慢转数分钟后，逐渐增加转速和增大钻压，并适当控制钻速，特别是钻孔深度达到护筒埋置以下后，钻速适当减慢以防塌孔。

正常钻进时，应合理调整和掌握钻进参数，不得随意提动孔内钻具。加接钻杆时，应先将钻具稍提离孔底，待冲洗液循环3～5min后再加接钻杆。钻进过程中要及时填写钻孔施工记录，交接班时应详细交待本班钻进情况及下一班需注意的事项。随时注意护筒口泥浆面高度，发现有漏浆情况出现时，查明原因，并及时补水入护筒。

钻进中控制水头高度，并经常测定泥浆性能，保持一定的比重、粘度和含砂率，否则进行更换或补浆。当沉淀池中的沉渣较多时，及时外运，以保证泥浆性能符合要求和泥浆循环系统畅通。

3.5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。钻孔作业分班连续进行。钻进中根据钻进速度及钻渣情况准确判定并详细记录钻进过程地质变化情况。

泥浆经沉淀池净化处理后排放，排放不能造成对周围农田及水源的污染，钻渣用汽车运至指定位置堆放。

3.6检孔及清孔

钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径检测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。采用泥浆置换法进行清孔。

清孔须达到符合设计及规范要求，浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度满足设计及规范要求，严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。

在清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍塌。浇筑水下混凝土前，检查沉渣厚度，进行二次清孔，必要时用高压风冲射孔底沉淀物，立即浇筑水下混凝土，保证孔底沉渣厚度不大于设计要求。

3.7钢筋笼制作与安装

钢筋笼集中加工、整体吊装入孔。为了吊装时有足够的刚度，主筋与加强箍筋必须全部焊接，如条件困难时可分段（每段不超过6m～8m）入孔，为减少上下节偏心，上下两段应保持顺直，接头采用对焊，条件不具备时，可采用帮条焊接。

钢筋笼入孔后，应牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生掉笼或浮笼现象。

3.8灌注水下混凝土

采用直升导管法灌注水下混凝土。导管上设漏斗，漏斗下设隔水栓。开始时漏斗中储备足量的混凝土，其数量要保证在首批混凝土灌注后，导管下口埋入混凝土中1m以上。以后尽量采用连续快速灌注，并始终保证导管口埋在混凝土中（控制在2m～6m范围内）。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，使整个灌注工作在首批混凝土初凝以前完成。

灌注结束后，用测绳准确测出桩顶的混凝土面标高，并按规范要求考虑超灌余量。

3.9桩基检测

按设计要求，在监理工程师在场的情况下，对桩的完整性采用声波透射法或低应变反射波法进行质量检测；要求进行静载抗压试验或全长钻孔取样试验的，委托有资质的单位进行。

4.结语

通过对以上关键工序进行了严格的技术控制，中铁十九局集团第六工程有限公司承建的准池铁路火烧洼特大桥的钻孔桩施工合格率达到100%，完全满足了设计要求，并为日后类似工程施工积累了丰富经验。