大直径深长桩施工技术

2016-03-15张鹏

工程技术研究 2016年9期

关键词：主筋吊点进尺

张鹏

（江苏省交通工程集团有限公司，江苏镇江 212000）

大直径深长桩施工技术

张鹏

（江苏省交通工程集团有限公司，江苏镇江 212000）

文章通过扬州市文昌东路东延工程芒稻河大桥主墩桩基采用正反循环施工的实践，介绍桩基的施工工艺及施工技术，提供了大直径深长桩在施工过程中需要注意的相关事项。

大直径深长桩；泥浆制备；正反循环；施工技术

1　工程特点

扬州市文昌东路东延工程芒稻河大桥位于扬州城东部，场地地貌分区属于长江下游冲积平原区，地势较为平坦，地面高程6.0～9.0m（1985国家高程基准）。场地北分别有万福闸和芒稻闸，场地有道路连通市区各系主要干道，水陆交通十分便利。

大直径深长桩在施工过程中有许多的施工难点，具体表现在以下几个方面：大直径深长桩成孔较难，其具体变现在三个方面：①桩体较长、直径较大，对转机型号和刚度要求较高；②地质条件复杂，易塌地层→30%左右砾石层→岩层，对成孔的工艺要求高；③水文条件复杂，该工程位于长江口，潮汐影响大，又为南水北调取水口，且为淮河泄洪通道。砼灌注难度大，主要表现在：①桩长桩底水压大，首灌砼不易灌注，容易发生首灌失败；②导管长且水压力大，对导管的强度和密封性能要求高；③对砼质量要求高，要有较好的流动性。

2　施工工艺及设备

（1）搭设钻孔工作平台。在设计主墩的施工平台过程中，需要考虑各种因素，包括所在区域的水文情况、桩基施工需要等因素。同时，还应合理设计两主墩平台，一般将其设计为水中固定平台，同时还应按照施工要求，进行每墩单幅设计，其规格为20根Φ800mm钢管，一共设计为5排，并将单层钢贝雷设置在平台承重系统，同时还应合理设置荷载分配梁，一般采用Ⅰ型刚横梁。最后采用中梁及15mm钢板，使其形成固定平台。

（2）埋设钢护筒。钢护筒利用DZ-60型振动锤及导向设施来完成，依据桥位控制点，用全站仪放出钢护筒（即桩基位置）的准确位置，并在平台设桩位临时控制点。在沉设护筒时，随时检查其平面位置，发现偏移立即进行校正。护筒埋设完成后，应用精密水准仪测量钢护筒顶面高程，同时要定期观测河床的冲刷情况以防由于护筒入土深度不深而及时采取相关措施，确保护筒底部穿孔现象发生，具体可采取在护筒外抛放沙袋或加振护筒。

（3）钻机就位。要求钻机支垫牢固，钻尖对中（偏差小于20mm），钻杆垂直（钻孔垂直度偏差不得大于1/300），采用高精度的水平尺测量。根据本桥首先在工作平台上安装钻机底盘，并初步定位，底盘可预先在平地上拼装好，用起重机吊放到平台上就位调平。然后逐个安装钻架、钻机转盘、钻机、电动机以及起吊系统等，最后反复调整钻机底盘至水平。

（4）泥浆制备。钻孔采用优质泥浆护壁，优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大、抗渗性高的泥皮，以保持孔壁稳定。通过调查，扬州西杨庙镇有优质粘土。配置泥浆指标：粘度23.5s，比重1.06～1.08，含砂量＜4%，PH值8～10；胶体率＞98%；失水率＜15%。具体由试验后确定。钻至下层的粉砂层时需加大泥浆的比重和粘性等指标。

（5）泥浆循环系统。①正循环（0～80m）。泥浆循环系统，主要由造浆池、储浆池、沉淀池、泥浆净化系统和运渣汽车等组成。钻渣和泥浆不能就近倒入河中，钻孔过程中的钻渣应装入专用吊渣筒内，通过运渣汽车转运到指定地点进行处理。浇注混凝土过程中回收可使用的泥浆，用引流槽引流至储浆池内储备，质量较差的不能直接利用的泥浆引流至沉淀池，经处理后运输到指定地点排放；②气举反循环（80m-设计孔深）。根据施工的实际情况与机械设备的配套情况采用具体做法如下：采用相邻的两护筒连通，同时钻渣随泥浆从钻杆排出，进入泥浆罐沉淀，然后经过处理后的泥浆经相邻护筒再次沉淀后流入钻进孔内，形成不断地循环。

3　施工工艺

（1）钻进。造浆完毕后，采用正循环低速开钻。开孔后先小水量给水，慢速平稳地轻压，待整个钻头进入土后可以按正常速度钻进。钻头在护筒内正循环转动，边进尺边加粘土造浆，转速为1～2档，缓慢进尺，注意钻头不要碰到护筒，在钻头穿过护筒底前，泥浆主要指标控制在相对密度在1.20以上，粘度为21～26Pa.s，砂率＜5%，胶体率＞98%，当泥浆指标符合要求后才允许缓慢穿过主护筒底。在钻头穿过护筒底的过程中，钻速必须缓慢，控制在1～2档，进尺控制在0.4m/h以内，同时最好加适量的锯末到泥浆中循环，注意泥浆向外渗的速度，若护筒内泥浆面下降较快，应还要减慢钻头进尺速度，并增加粘土和锯末继续造浆。当钻头整个穿过护筒底后，可加快钻进速度。钻头进入到亚粘土层后，钻进速度可加快至3～4档，此时泥浆应是比较浓，相对密度在1.25以上，砂率放在10%，此时不应急于换浆或加水稀释泥浆。当钻头进入到粉细砂、砂砾层，此时钻机还是正循环中速进尺，并且启动泥浆分离器，降低泥浆的含砂率和比重，减轻钻机的负荷。当钻机正循环穿过第13层进入第14层粉砂（夹浅黄色50～200mm厚姜结石块）层后，改用反循环钻机开始反循环进尺。当正循环改为反循环后，若泥浆指标满足不了要求，应及时向孔内注入合格的泥浆。

（2）清孔。在孔深达到设计标高后，采用抽浆换浆法清孔，钻头提起距离孔底200mm，采用稍高的转速转动钻头，一边继续反循环，把孔底泥浆、钻渣混合物排出孔外，一边向孔内补充泥浆罐净化后的泥浆。

（3）钢筋笼制作安装。钢筋笼制作采用分节加工，钢筋笼在专用胎架上绑扎成型，并在胎架两端设置限板，确保每根钢筋长度和位置准确，以便于钢筋笼接头连接。加工好的钢筋笼按安装要求分节、分类编号。主筋的连接，场内采用电弧焊接，加强箍筋采用电弧焊接，螺旋箍筋采用搭接。钢筋笼接头采用焊接接头或挤压套筒接头。钢筋笼施工中，应保证同一断面接头数不超过50%。钢筋笼逐节接长下放，下放时严格对准孔位中心。全部钢筋笼安装完毕后，把钢筋笼与钢护筒焊接固定，防止浇筑过程中钢筋笼上浮，混凝土浇筑完毕及时进行解除。钢筋笼的保护层采用圆形混凝土垫块，混凝土垫块中间穿钢筋，焊在钢筋笼主筋上，每2m高设一层，每层4个，间隔设置。确保钢筋笼不接触孔壁，不使之成为钢筋腐蚀通道。

（4）二次清孔。由于桩长，钢筋笼吊装完成后，应进行二次清孔，孔底沉渣厚度控制在200mm以内。待各种指标达到规范要求后，停止清孔，及时灌注水下砼。

（5）灌注水下砼。灌注水下砼时，砼尽量避免正对导管中心，以免发生“气塞”现象，水下砼的灌注工作要连续进行，不得中途停顿。灌注过程中，要经常探测孔内砼顶面高度，及时调整导管的埋深（2～6m），灌注过程中要始终保持导管位于钻孔中心。

4　大直径深长桩施工时应注意的细节

（1）防坠落措施。深长桩钢筋笼自重大，但吊点和普通钢筋笼基本相同，在下放过程中坠落的风险非常大。①吊点处主筋与加强箍强度不足。预防措施：以辅助措施加强吊点强度，吊点绑扣方法；②吊筋焊接质量差，吊点设置不合理。预防措施：自重超9t的钢筋笼，应设3个以上吊点。吊筋与主筋、吊环的连接，推荐采用焊接，要保证焊接长度和质量。钢筋笼自重由吊机转到吊筋的过程，应缓慢进行，并检查并各吊点是否均匀受力，有没有浮空点；③钢丝绳断裂。预防措施：检查并及时更换钢丝绳。这种事故也有可能发生，一旦发生，会造成人员伤亡事故；④挂吊型钢坠落。预防措施：可采用两种方法：A.用粗麻绳或铁链条连在平台上，坠落时可拉回；B.设计专用的挂吊装置，兼主筋连接的操作平台。

（2）定位措施。钢筋笼下放完成前，应进行精确定位。常规的钢筋笼定位，靠吊筋位置估算。但水上桩基吊筋自由长度较大，钢筋笼位置控制较难。水上桩基施工，钢筋笼上口均在护筒内，可以设计专用的组合外箍，夹在主筋上，通过外箍和护筒之间的关系来进行精确定位。同时，保证钢筋保护层厚度。外箍必须可调，以消除护筒偏位带来的平面误差。从环保节能的角度看，建议外箍可周转。

（3）防变形措施。大型钢筋笼在起吊、运输过程中，会产生变形，平放的时候，也会因为自重产生较大的变形。所采取的措施如下：①加内支撑。内支撑置于各加强箍与主筋交叉位置，两端采用螺口，通过旋转实现顶撑，可周转；②安置架。对于大型钢筋笼，在场内或桩位处的堆放、运输过程，可考虑型钢或木结构的安置架；③起吊控制。根据本项目的实际和运距，钢筋笼可逐节运到现场安装，免去卸车环节。采用两点起吊，缓慢进行，注意防止主筋端部压弯和整体过大弯曲。