大直径深水桩基础施工技术

贺湘荣

摘要：G319国道泸溪绕城公路白沙大桥上部构造为16m空心板+（56+2X90+56m）箱梁+3X30m T梁，全长408m。基础均采用钻孔灌注嵌岩桩基础设计，其中2、3、4号主墩桩基每个墩为2根上部Φ3.6m，下部为Φ3.2m的变截面桩基。桩基础施工关键技术控制点为：大直径桩基成孔工艺、超重钢筋笼安装、大方量砼灌注施工等。

关键词：大直径；深水；桩基础；施工技术

1.工程概况

G319国道泸溪绕城公路白沙大桥位于沅江五强溪水库尾部泸溪县城边，上部构造为16m空心板+（56+2X90+56m）箱梁+3X30m T梁，全长408m。基础均采用钻孔灌注嵌岩桩基础设计，其中2、3、4号主墩樁基每个墩为2根变截面桩基，上部Φ3.6m，下部为Φ3.2m。

3号墩桩基位置水最深，桩基最长，该处水深为15至30m间变化（受水库蓄水影响），设计桩长45.6m，单桩钢筋笼重达45吨，单桩砼达430立方左右。下面重点以3号墩桩基施工进行说明，并结合其他墩位出现的一些问题进行研究和探讨。

项目关键技术控制点为：大直径桩基成孔工艺、超重钢筋笼安装、大方量砼灌注施工等。

2.施工准备

由于该桥梁主桥墩设计采用变截面桩基，上部水中和卵石层为Φ3.6m，下部基岩为Φ3.2m，卵石层和基岩比较坚硬，因此选择冲击钻冲击成孔方法施工，选用1台钻头Φ3.6m的冲击钻机进行施工，另外配备2台钻头Φ3.2m的钻机。为保证施工机械设备、钢筋和砼等的运输，采用6m宽的钢便桥作为施工运输通道。

钢护筒直径采用3.8m，壁厚2cm钢板，单节钢护筒高2m。钢护筒在加工场制作好后运至桩基础位置进行焊接安装。为保证钢护筒的垂直度和位置准确，经测量放样出桩基础中心位置后，在其周围安装和固定导向架，钢护筒在导向架内安装。钢护筒节段间焊接位置不得漏水，钢护筒下放到河床卵石层后使用振动锤进行振动下沉，钢护筒必须插入卵石层一定深度，钻孔过程中钢护筒不得继续下沉。钢护筒就位后复核孔位中心偏差，测量钢护筒顶标高，确定钻孔深度。

3.钻孔施工

3.1泥浆制备。泥浆的好坏直接影响钻孔的速度和效果，本桥选用黄粘土作为造浆材料，将黄粘土倒入钢护筒内，用钻锤冲击搅动，使泥浆均匀，钻孔过程中控制泥浆比重为1.2～1.4左右，有利于冲击效果和钻渣的浮出。

3.2泥浆循环。原计划利用同排相邻桩基础钢护筒作为泥浆循环和沉淀池，但由于钢护筒无法穿透卵石层到达岩石层，为防止钢护筒底部穿孔，钢护筒内外压差不宜过大，而沅江水位变化很大，利用相邻桩基础钢护筒作为泥浆循环和沉淀池操作起来非常困难。施工过程中采用提砂机，用泥浆泵将钻孔内泥浆抽至提砂机，经提砂机将钻渣过滤后再送回钻孔内，从而达到清理钻渣的目的。

3.3冲击钻孔。泥浆制备好后便可以进行钻孔作业，钻孔开始前必须保证吊钻锤的钢丝绳与桩基础中心一致，钻孔过程中经常检查钻孔倾斜度和深度，钻孔至桩基截面变化位置时，更换钻头继续冲击钻进，直至达到设计标高以下。

3.4引孔钻孔。由于桩基础下部直径为3.2m，首批砼方量需要12方以上，这么大方量的砼需要的料斗施工操作非常不方便，因此拟定在桩底钻一个直径1.2m的小孔，深度为1.5m，导管直接插入到这个引孔中，从而使首批砼方量降到不足4方。

3.5清孔。冲击钻孔至设计深度以下后，便开始进行清孔，清孔首先使用提砂机进行初步清理，再用专门的滤砂器将泥浆中的细沙清干净，随时检查泥浆性能指标，直至符合规范和设计要求。

4.钢筋笼加工安装

本桥Φ3.2m和Φ3.6m直径的桩基设计配置有118根Φ32mm钢筋，单桩钢筋笼重量达45吨。钢便桥受成本和水文等因素影响，只能承受吨位在50吨以下的吊车在钢便桥上施工，而50吨吊车实际是不能吊起45吨的钢筋笼的。因此大直径桩基钢筋笼的安装入孔需要采取其他措施，这也给施工控制带来新的难度。

4.1钢筋笼加工制作。先在加工场分节段加工好，再运到桩孔进行拼接。单节钢筋笼重将近9吨。考虑到钢筋笼重量非常大，因此对吊装受力的加劲圈进行特别加固，防止吊装过程中由于钢筋笼自重拉坏钢筋笼。钢筋接头采用套筒连接，单节钢筋笼加工时需要先将套筒连接相邻节段钢筋笼，待第二节钢筋笼加工制作好后再松开套筒，依次加工制作第三四五节等，松开套筒前做好记号，防止拼装时位置不对影响套筒连接。

4.2钢筋笼拼装，第一节吊入桩孔护筒内后，用三根Φ10cm钢棒插入到上部的加劲圈下，使第一节钢筋笼通过钢棒定位在桩基孔口，再吊入第二节钢筋笼，根据预先做好的记号对准好钢筋接头，便可以拧固套筒，使两节钢筋笼形成整体，依次类推，逐节拼装，最后形成整体后检查钢筋笼中心偏位控制在误差允许范围内。

4.3在吊装完第四节钢筋笼后，吊车的吊装能力已经接近极限，无法吊装起全部的钢筋笼，因此在第四节钢筋笼拼接好下到桩基孔口后，将预先准备好的四方架吊至桩孔，四方架四根支撑柱焊接在工作平台的工字钢上，四方架顶部四个角分别挂一个20吨的手拉葫芦，第五节钢筋笼拼接好后，利用四个手拉葫芦将钢筋笼缓慢下放到桩孔内。钢筋笼就位后拆除手拉葫芦和四方架。

4.4钢筋笼加工安装施工控制要点

4.4.1钢筋力学性能和套筒连接接头质量必须经检验合格方可使用。钢筋数量、规格、尺寸和间距等都必须符合设计和规范要求。

4.4.2钢筋笼安装过程中，随时检查是否存在变形，套筒连接接头是否拧到位等。钢筋笼安装完后检查中心偏位和标高是否符合设计要求

4.4.3由于桩基直径大，钢筋笼钢筋数量多，套筒连接接头也非常多，桩基钢筋笼每节有118个接头，因此钢筋笼的拼接非常困难，在检查接头质量时必须认真严格检查，钢筋接头间应尽量做到没有空隙，套筒必须全部拧到位，如果钢筋接头间隙过大或套筒无法拧到位，则必须采取帮条焊加固处理，确保施工质量。

4.4.4检查声测管布置是否均匀牢固，声测管内灌满水，盖好盖子。

4.4.5钢筋笼安装需要两至三天时间，桩孔内泥浆会沉淀到底部，为保证灌注水下砼质量，必须进行二次清孔，泥浆各项指标检查符合要求后才能灌注砼。

5.大方量砼灌注

5.1单根桩砼方量达到430方以上，由于水泥加了缓凝剂初凝时间也只有7～8小时左右，因此必须控制在7～8小时完成砼灌注，灌注时间过长首批砼初凝后易导致导管堵塞。考虑一些各方面因素影响，砼拌和站生产能力不能低于75方每小时才能满足要求。

5.2灌注过程中，经常测探砼面位置，及时调整导管埋深在2～6m左右，防止导管堵塞。

5.3砼灌注应超出系梁底部50cm以上，以保证桩顶砼密实、无泥浆或松散层。超灌部分在系梁施工前凿除。

5.4经灌注前认真组织和精心安排，三台JS1000型砼搅拌站同时拌合砼，9台砼罐车运输砼，灌注过程中施工非常顺利，3-0桩基从3月9日上午11：52开始灌注首批砼，到最终灌完时间为19：08，达到了预期的目标。

5.5砼灌注施工控制要点

5.5.1原材料检查，砼所用的水泥和砂石料必须经检查符合规范要求方能使用，砼配合比验证满足设计标号。

5.5.2砼拌合好后检查其均匀性和坍落度等，不符合要求时不得使用。有时砼罐车在现场等待时间比较长，也需要再次检查砼性能，避免砼坍落度损失易导致堵管。

5.3.3灌注过程中经常检查砼高度和导管埋置深度，做好砼灌注记录。

6.结束语

大直径深水桩基础施工过程中存在着非常多的安全隐患，需要高度重视，多检查发现问题，狠抓落实整改，做好各项安全保障措施和应急预案，杜绝重大安全事故的发生。

【参考文献】

[1]白华伟.大直径深水桩基础施工[J].科技风，2012（14）：164.

[2]廖志清.论桥梁桩基础钻孔灌注桩施工技术[J].中国水运（下半月），2012，12（12）：221-222.