富水区粉砂土地质钻孔桩装配式钢结构泥浆池设计施工技术研究

李育才

富水区粉砂土地质钻孔桩装配式钢结构泥浆池设计施工技术研究

李育才

新建徐州至淮安至盐城铁路站前工程XYZQ-Ⅳ标段位于宿迁市境内，起于宿迁市宿城区，至于宿迁市泗阳县，正线长度44.104km，特大桥2座，全长39023.73m。文章主要介绍富水区粉砂土地质钻孔桩装配式钢结构泥浆池设计施工技术。

工程概况

工程简介

新建徐州至淮安至盐城铁路站前工程施工总价承包XYZQ-Ⅳ标段起止里程桩号为DK114+667.002～D2K161+100.000，其中DK157+800=D2K157+800，标段位于宿迁市境内，起于宿迁市宿城区，至于宿迁市泗阳县，正线长度44.104km。

特大桥2座，全长39023.73m：其中宿迁特大桥，全长13891.25m，含6座连续梁，京杭运河特大桥，全长25132.48m，含3座连续梁，中桥6座，小桥2座，涵洞12座。

宿迁特大桥13.891km，418个墩，3805根钻孔桩；京杭运河特大桥25.132km，777个墩，6409根钻孔桩。钻孔钻施工时每2个墩设置一个泥浆池，本标段桥梁共需设置泥浆池数量为598个。且本标段地质条件主要为粉砂土，潜水埋深1～2m，基坑开挖易坍塌。若采用常规砖砌泥浆池，不利于周转，功效低，材料浪费大，占用人工成本高，而装配式钢结构泥浆池安拆方便，速度快，有利于加快工程进度，利于管理。

工程地质

地层岩性

（2）特殊岩土

①软土和松软土。

新建徐盐Ⅳ标沿线软土分布详细段落见下表。

特殊岩土名称起始里程终点里程长度（m）厚度（m）顶板埋深（m）DK116+667.0 DK119+210.5 214.5 1.8～9.0 2.8～6 DK119+210.5 DK120+740 1529.5 0.6～10.1 4.6～12 DK129+654 DK131+658.58 2004.58 0.6～10.1 1.9～5 DK131+691.28 DK136+263.5 4572.22 0.5～4.9 3.5～2.4 DK145+535 DK146+100 565 0.9～4.4 9～13 DK159+140 DK159+297 157 1.0～2.1 0.8～2.8淤泥质粉质黏土

沿线地层主要有第四系全新统人工堆积层、冲积层、湖积层、海积层；第四系上更新统冲洪积地层。

其中第四系全新统成因以冲积、海积为主，局部夹湖积地层，岩性以黏性土、粉土为主，砂土次之。第四系上更新统分布于第四系全新统之下，主要由冲、洪积形成，岩性主要为粘性土、粉土、砂类土为主。

图1 项目地理位置图

②人工填土

沿线人工填土零星分布，主要类型有既有铁路、公路等建筑物的人工夯填土，一般呈压密状；另有城镇周边的人工填土，主要为生活垃圾、建筑垃圾等，呈松散状。人工填土，成分复杂、结构松散、差异性明显、压缩变形大。

水文地质特征

线路通过地区气候湿润，雨量充沛，河流、水渠纵横交错，地下水发育。徐盐Ⅳ标段地下水主要为第四系松散岩类孔隙水：潜水水位埋藏深度一般1.0～4.0m，年变化幅度2～2.5m，水质较差；深层水属孔隙承压水，赋存于第四系中下更新统粉、细砂层中。

钻孔桩工程量

徐盐Ⅳ标段共计44.104km，其中桥梁共计39.024km,为2座特大桥：宿迁特大桥13.891km，418个墩，3805根钻孔桩；京杭运河特大桥25.132km，777个墩，6409根钻孔桩。大部分桩基为直径1.0m，长度40m左右，部分桩长50m，单根桩基砼方量35m3。

泥浆池选型设计

桥梁基础钻孔桩施工时需要设置泥浆池用于泥浆循环护壁，传统泥浆池原采用在两墩间就地挖坑或砖砌或水泥砂浆抹面。但由于原采用的泥浆池只能一次性使用，且易损坏、坍塌，泥浆横流、污染环境，不利于文明工地的建设。

为克服原泥浆池存在的问题，结合本项目地处黄河冲积平原，砂类土和粉土覆盖层较厚、地下水位高的特点，对钻孔桩泥浆池的设置进行改进，采用装配式钢套箱，四周安装可拆卸的钢护栏网片进行泥浆池的四周维护。实现了泥浆池设备化，可工厂化生产，现场安装拆卸方便，分块尺寸根据现场需要定制。

泥浆池材料。钢结构泥浆池材料面板为6mm钢板，加劲肋为10槽钢，采用方钢管100×8mm进行封边。泥浆槽采用6mm钢板制作。

泥浆池围栏采用组合式围栏，高度1.2m，长度2m。单片围栏立柱为60×60mm方钢，立柱间距2m，立柱与设置在泥浆池四周间距2m的50×50mm方钢承插连接。围栏网眼尺寸为50×50mm,钢丝网钢丝直径4mm。围栏底部四周设置200mm高踢脚板。

泥浆池结构型式。泥浆池容积按不少于1.5倍方量（52.5m3）进行设计。本标段单个泥浆池长宽深总体尺寸为：6m×12m×1.5m。

泥浆池中间设置一道隔板，将泥浆池分成循环池和沉淀池，每个池容积54m3。

泥浆池采用螺栓连接，四周转角处设置拉杆加固。便于拆卸和组装。泥浆池中间挡板从泥浆池中间顶部直接插入至泥浆池底部。

图2 泥浆池平面图

图3 泥浆池壁板侧面图

图4 泥浆槽平立面图

实践应用

图5 泥浆池壁板销接

图6 泥浆泵支架安装

本项目每两个墩之间布置一个泥浆池，根据现场施工墩位距离(32m或24m)，布置时主要考虑现场钻渣、钢筋笼、施工导管、钻机摆放、施工便道等位置需要。

泥浆池布置主要流程如下：测量放线→开挖基坑→埋设泥浆池壁板→围栏安装→泥浆槽埋设。

测量放线：泥浆池埋设时测量在两墩位间按照平面尺寸进行放点，用石灰线将开挖线标识。

开挖基坑：根据开挖线采用挖机进行基坑开挖，开挖平面尺寸为7×13m，开挖深度为1.3m，深度按照泥浆池壁板扣除20cm控制，保证泥浆池四周壁板露出地面不少于20cm，其开挖土方用渣土车及时运至指定地点存放。

埋设泥浆池壁板：在基坑开挖完成后及时埋设泥浆池壁板，泥浆池安装采用25t汽车吊现场吊装，人工配合进行安装。将壁板四周外侧孔隙部位用土填实。

围栏安装：围栏采用外加工定制钢围栏，分片安装于泥浆池壁板四周底座上。

泥浆槽埋设：采用人工开挖断面尺寸为50×50cm沟槽，分节安装加工好的泥浆槽并用螺栓连接。

徐盐Ⅳ标钻孔桩施工自2016年1月开工以来，泥浆池先后经过设计、实践、改进、实施推广，为苏北地区高速铁路桥梁桩基施工泥浆池设计布置提供了很好的实例。钢结构泥浆池主要具有以下优点：

图7 泥浆池底部夯实整平

图8 泥浆池安装内部结构

图9 围栏安装

图10 警示标牌

图11 泥浆槽埋设

图12 泥浆池整体

因本项目所处地区地表层开挖时主要为砂类土和粉土，潜水埋深1～2m，含水量丰富，克服了原泥浆池开挖时边坡容易坍塌的问题；本项目施工地段建筑材料料源紧张，价格较贵，采用砖砌泥浆池费用较高；钢套箱泥浆池稳定性好，能保证泥浆不外溢，护栏钢网片围护安全美观，有利于现场文明施工，有利于环保；钢套箱一次投入，可以多次重复使用，节约资源。

（作者单位：中交第二航务工程局第四工程有限公司）