五峰山长江特大桥主墩钻孔桩施工

魏湛力

摘要：钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用，具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基沉载力等诸多优点，目前在铁路桥梁基础工程领域中钻孔灌注桩基础已占据了重要地位。通过工程实践，为类似施工提供借鉴。

Abstract： Bored pile is widely used in civil engineering， has the advantages of good shock resistance， large bearing capacity， small construction noise， can solve the special foundation settlement load， etc. Therefore， at present， the bored pile foundation has occupied an important position in the field of railway bridge foundation engineering. Through the engineering practice， it provides the reference for the similar construction.

關键词：桥梁；钻孔桩；工艺控制

Key words： bridge；bored pile；process control

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）08-0129-02

0 引言

钻孔灌注桩广泛使用于铁路桥梁施工中，施工大部分都是在水下作业，在施工过程中无法观察，成桩后也不能进行开挖验收，施工质量较难控制，发生事故后又较难处理。很容易出现桩位偏差过大、孔底沉渣偏多、钢筋笼上浮、桩体混凝土离析、断桩、夹泥等质量问题，控制好施工过程中每一个环节，力争成桩之前将隐患消除。本文以五峰山长江特大桥为研究对象，分析了主墩灌注桩的施工过程，旨在指导工程实践，为相关研究和应用提供借鉴。

1 工程概况

五峰山长江特大桥桥梁总长6408.909m，其中跨江大桥主桥长1432m；南北公铁合建段引桥长1444.799m（北岸757.9m）；南北单建铁路引桥长3532.11m（北岸2304.811m）。铁路设计行车速度250公里/小时，正线线间距4.6m，预留两线铁路。高速公路；双向八车道；设计行车速度100公里/小时；桥面宽度40.5m。正桥主航道桥采用（84+84+1092+84+84）m双塔连续钢桁梁悬索桥桥式方案。

其中北岸主3#塔承台设置70根Φ3.1/2.8m变径桩，变径点位于基岩面-72m处。桩基呈梅花式布置，桩底均进入微风化石英闪长斑岩。承台平面采用圆形，厚9.5m，直径40.0m，采用C35混凝土。为改善承台、塔底截面受力，在承台顶面设置5.0m高的台式塔座。

另外因承台封底需要，在系梁位置设置4根临时钻孔桩，直径为2.8m，桩长约45m。

桩基设置Φ3.3m钢护筒，护筒长33.5m，底标高-26.5m。

2 钻孔灌注桩施工

2.1 总体施工工艺及流程

采用搭设水上钢平台进行钻孔桩施工，主墩布置10台KP4000气举反循环钻机成孔。主墩上下游各安装一台120t龙门吊和250t.m塔吊作为主要起重工具，后续根据工期需要，再配备一艘300t全旋转浮吊和100t履带吊提高起重作业工效。钻孔桩施工工艺流程如图1所示。

2.2 成孔施工工艺

2.2.1 成孔顺序

因钻孔桩孔距较近，且护筒底口以下为粉细砂层，为防止钻孔、灌注砼时出现串孔，钻孔桩需要严格按隔孔施工的原则安排施工。桩基施工按上下游对称分为两个相对独立的作业区，每个作业区布置5台钻机。

2.2.2 泥浆制配及循环系统

粉细砂层底标高为-43.6m至-44.6m之间，为确保钻孔桩不塌孔、保证桩基施工质量，选用高塑性粘土或膨润土作为备用材料对泥浆性能进行调整，确保制配出来的钻孔泥浆为不分散、低固相、高粘度的优质PHP泥浆，泥浆指标符合表1的要求。

钻孔泥浆均采用泥浆搅拌机护筒内拌制，泥浆经净化器处理后通过泵送流入钻孔孔内，泥浆循环系统。钻渣存储在贮渣箱中，由轮胎式挖机挖至运渣车上运至指定地点处理。

2.2.3 钻机安放、调试及移位

钻机安放横平竖直，保证底盘与平台主纵梁平行（HM588型钢），具体布置如图2所示。

钻机安装前，先进行钻孔桩钢护筒的位置测量，得出钢护筒的偏位情况、倾斜度以及倾斜方向，为后面的钻孔施工提供依据资料。

钻机安放至平台上后，倾斜钻架或移动上层底盘将钻头、风包钻杆及配重的组合件吊入孔内，并临时固定，钻机利用自身的卷扬系统（或液压旋转系统）安装钻杆。钻机初次就位后，测量利用全站仪或GPS放出桩位中心，然后进行钻机的中心位置调整，同时调整钻机的底座的平整度，调整完成后测量再次进行校核，直到钻机的垂直度≤1/200，平面位置偏差≤2cm，满足要求为止。为了保证钻机在钻进过程中不产生位移，钻机就位好之后将钻机与平台之间进行焊接固定。

钻机的钻杆、配重钻杆、钻头安装之前进行编号以及实际长度的测量和记录，汇总制成表，并将编号和长度标记在钻杆上。

钻机安装就位后进行调试，若一切正常，即可开始钻进。

钻机的移位分二种情况进行：自行移位和利用浮吊直接吊装移位。钻机的自行移位是在成孔及钻头钻杆撤除之后，利用卷扬机或葫芦的牵引通过滑轨移动将钻机移动到位。或在成孔及钻头、钻杆撤除之后，利用浮吊直接整体吊起钻机进行移位。

2.2.4 钻进成孔

钻进过程中严格控制泥浆指标，根据不同地层及时调整钻进进尺及泥浆指标，并补充优质泥浆，始终保持护筒内泥浆面高于护筒外水面不小于1.5m。

①护筒内钻进：为了防止护筒内掉入的铁件对后期钻孔造成困难，在开钻之前，用电磁铁对护筒内进行扫吸，清除孔内的铁质杂物。钻机就位后先进行护筒内的钻进，护筒内钻进选用直径3.09m的刮刀钻头，外圈设置有钢丝刷，由于有护筒的防护，护筒内地层采取高转速进行钻进施工。②护筒口钻进：当钻头接近护筒底口（护筒底口以上1m），降低钻进速度，置换孔内泥浆，以形成稳定孔壁，每小时进尺控制在0.2～0.4m左右。③粉细砂层钻进：出护筒后进入粉细砂层钻进时低档慢速钻进，严格控制泥浆指标，适当加大泥浆稠度及比重，以增强泥浆护壁能力，每小时进尺控制在0.3～0.5m左右。④岩层内钻进：钻进至-72m标高时开始变径，变径截面位于强风化岩中，到达位置后提钻，更换直径2.79m的滚刀钻头，开钻时钻头反循环运转，采用反循环减压钻进，每小时进尺控制在0.2～0.8m左右，直至钻进至桩底标高。

2.3 成桩施工工艺

2.3.1 钢筋笼安装

①吊装方法。前场钢筋笼的起吊利用龙门吊（或履带吊和浮吊）进行接高及下放，吊点设置在每节钢筋笼最上一层加劲箍处，对称布置，共计四个，吊耳采用圆钢制作并与相应主筋焊接。为避免钢筋笼发生吊装变形，钢筋笼顶口设置专用吊具。

②接头连接方法及要求。钢筋笼接长和沉放之前做好准备工作，孔壁检测合格后进行钢筋笼接长和沉放。

起重设备大钩通过吊具起吊每节钢筋笼上层4个吊耳，小钩起吊下部第二节2m间距加强箍位置，三点配合将钢筋笼竖立，移动至成孔桩位置，将第一节钢筋笼下沉，当下层4个吊耳到达孔口位置时，将钢筋笼托架卡环扣到吊耳上，缓慢继续下沉，使托架受力承受钢筋笼重量，完成体系转换。卸掉吊具卡环。再按照第一节钢筋笼竖直办法将第二节钢筋笼吊立垂直并对接。提升钢筋笼1m左右，人员拆除下层吊耳卡环，钢筋笼下放。当钢筋笼下放到第二节顶口的下层吊耳与钢护筒平齐时停止下放，将托架卡环扣在吊耳上，继续下沉完成体系转换，同样方法进行后续接长施工。

2.3.2 导管下放

钢筋笼安装到位后，立即进行导管下放。导管采用无缝钢管制成，快速螺纹接头，导管接头处设2道密封圈。导管拼装好首次使用前先灌满水并封闭两端进行水密性实验，合格标准是灌水后稳压10min，接头、接缝不渗漏即可。

2.3.3 混凝土灌注

混凝土采用2台180m3/h搅拌站拌制，分别通过6台8m3/辆输送车型运输至施工平台，再通过2台60m3/h拖泵泵送至大集料，然后经溜槽进入小料斗和导管进行灌注。

混凝土封底灌注采用砍球法、拔塞法施工，在混凝土灌注过程中要始终保持护筒内水头高度在1.5m左右。灌注完成时，砼面不小于设计桩顶标高1.0m。

3 结论

综上所述，混凝土灌注桩施工时要求工序衔接必须非常紧密，对工序的操作标准要求较高，因此需要充分做好施工准备工作，加强各施工人员的联系，注重质量关键点的把控，才能确保混凝土灌注桩的整体质量。本文以五峰山长江特大桥为研究对象，分析了钻孔灌注桩总体施工工艺及流程，阐述了成孔施工工艺，最后，从钢筋笼安装、导管下放、混凝土灌注三个方面探讨了成桩工艺，旨在指导工程实践，为相关研究和应用提供借鉴。

參考文献：

[1]张琨，钟启凯，戴小松，等.超厚砂卵石层钢板桩围堰设计与施工[J].施工技术，2011（3）：31-34.

[2]杨立财.某特大桥深水钢板桩围堰设计探讨[J].铁道建筑技术，2012（6）：22-25.

[3]王君堂，郜满珍.钢板桩围堰的设计与施工[J].山西建筑，2007（4）：129-130.