大直径超长钻孔桩深水施工技术

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1、万方数据GEOTECHNICALENGlNEERlNGWORLD、70L10No12大直径超长钻孔桩深水施工技术魏爱军(中铁十二局集团有限公司)摘要武汉天兴洲公路铁路两用长江大桥桥墩采用桩基础，设计最大桩长62m，直径2．5m，且需要深水施工。以天兴洲公铁两用大桥桥墩基础为例，探讨了大直径超长钻孔桩在成孔和灌注过程中易出现的倾斜、塌孔、卡钻、埋钻等问题，并针对这些问题提出了在深水条件下施工钻孔桩的对策和建议。关键词大直径超长钻孔桩成孔灌注深水施工1工程概况新建武汉天兴洲公路铁路两用长江大桥位于武汉长江二桥下游9．5km处

2、的天兴洲分汊河段上，正桥全长4657m。南汊采用主跨504m双塔双索面斜拉桥，上层为公路，下层为铁路，桥上正线数目按四线配置；北汊采用预应力混凝土连续梁桥，公路引桥、铁路引桥并排布置。该项工程在公铁两用斜拉桥上首次采用三片主桁、三索面的新型结构形式。正桥主跨504m，正桥共91个桥墩、1527根桩，总桩长可达10．1万m。2施工方案天兴洲公铁两用长江大桥的0504～061”墩，基础采用钻孔灌注桩，桩基全部为直径2．5m的摩擦桩，设计桩长最大为62m。桥墩处地层以粉、细砂为主，厚15～35m，其下有一层厚约2m左右的圆砾土

3、、砾砂层；基岩主要由成岩程度较差的疏松砂岩、泥质粉砂岩、砂岩组成，单轴抗压强度最大为350kPa。由于该处地层较为软弱，特别是泥质粉砂岩地段，风化严重，强度较低，选用合适的钻进成孔方式对保证施工的顺利进行尤为关键。由于孔深超过50m后就超出旋挖钻机的施工范围，而通常采用的回旋钻机、冲击钻机可达到80～100m孔深。经比选，决定选用回旋钻机成孔，适当配置冲击钻机进行辅助施工。采用回旋钻机泵吸反循环法排渣钻孔和气举反循环法排渣成孔、冲击反循环法排渣成孔三种方法。因地质条件差，对泥浆护壁要求较高，为保证能[收稿日期]2007—

4、5一0668顺利成孔，采用膨润土造浆，优点是泥浆质量好，含砂率低，可以循环使用，但一次性投入成本较高，可通过提高泥浆的利用率来降低成本。3施工程序施工工艺框图见图1。水中：搭设钻孔平台或筑岛；陆地：平整场地焦鱼塑壁制作护筒H下沉、埋设扩筒’l塑王堕兰卜叫竺垫!堕0瓣丽k惭蒙丽评，—丽商沅垫鍪堕!!±终孔验收上=工注入新泥浆1堕!I—丁一i下放钢筋笼量测砼顶面标高钢筋笼预制绑扎i检验钢筋笼质量下放导管lH加工、试拼装检验导二[——二次清孔—厂一薹鎏二]—玉圃——jL————一提出导管。提出护筒图l钻孔桩施工工艺框图(1)准

5、备工作：主要包括桩位测设、护筒埋设、泥浆制备等几个方面。泥浆制备应根据选用设备的不同，采用不同的方法进行造浆。泥浆配合比经试万方数据岩土工程界第lo卷第12期验确定，性能指标见表1。表l泥浆性能指标(2)钻孑L：1)回转钻机钻孔：钻机摆放应平稳牢固，对准桩位，钻机天轮、钻盘和桩位三点一线，根据地层状况调整泥浆性能和钻进速度，施工中必须注意连续补充泥浆，保持水头，以防止孔壁坍塌。钻具采用滚刀、梳齿钻头相配合使用。下钻前应控制钻头直径，仔细测量钻杆长度。根据地层适时采取相应的钻进工艺，遇砂层、松散卵石层采用梳齿钻头减压钻进，

6、大泵量反循环；砂岩地层采用滚刀钻头大配重，低重心钻进。当成孔达到设计深度后，经量测孔深、检验泥浆指标等，达到要求后提钻。2)冲击钻机钻孔：检查钻机钻绳位置、倾斜度合格后即可开钻。首先在护筒底口以下一米范围内抛填大量的粘土反复冲挤，泥浆泵反循环进行造浆，直至孔内水头高于外部水位。冲击钻机施工中，针对地质岩层情况控制钻进速度，钻机钻头的提升高度及频率有所不同。在泥质砂岩及砂质泥岩，锤头提升一般为2．0—3．0m，频率每分钟7～8次。在钻进时随时观察泥浆浓度，投放膨润土及相应材料补给其浓度。(3)清孔与检孔：钻孔达到要求深度且

7、成孔质量符合设计及规范要求后，立即进行清孔。清孑L时，孔内水位保持在地下水位和河流水位以上2．0m，以防止钻孔塌陷。清孑L时采用换浆法施工，以相对密度较低的泥浆逐步把钻孔内悬浮的钻碴和相对密度较大的泥浆换出，换至孔内泥浆的相对密度达到1．05～1．109·cm～，粘度17～20Pa·s，含砂率<2％，胶体率>98％为止，且孔底最终沉渣厚度不得大于15cm(此为设计规定值)。在吊入钢筋骨架后，灌注水下混凝土前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。检孔采用超声

8、波检孔仪，保证钻孔孔径、孔形及倾斜度符合要求。(4)钢筋笼安装：在钢筋加工场集中加工完成钢筋笼，为防止在起吊过程中钢筋笼扭转弯曲而发生永久变形，钢筋笼每节长度应控制在20m左右。起吊时采用两点吊放，吊直扶稳，缓慢下放，避免碰撞孔壁；在钢筋笼下放过程中在钢筋笼上安装塑料垫块，以保证混凝土保护层厚度。另外，混凝土灌注时需