摘要：台州湾特大桥属双塔双索面叠合梁斜拉桥，主墩（Z3、Z4）桩基础分别为32根直径2.8m变2.5m水上嵌岩灌注桩，平均桩长 142m，最大桩长156m。上部表土层中较厚卵砾石层极易发生漏浆、片帮塌孔、堵管，较厚黏土层极易导致包钻；下部基岩为凝灰岩完整、坚硬、倾角大，桩孔断面岩石软硬不均极易造成偏斜。本文以项目实例阐述了复杂地质条件下大直径、超深度桩基成孔施工技术。
关键词：大直径；超深度；漏浆；包钻；偏斜；复杂地层；施工技术
1、工程概况
台州湾跨海特大桥TS09标段桩号为K147+768～K151+806，路线长度4.038Km。大桥通航孔桥主桥跨布置85m+145m+488m+145m+85m，上部结构采用五跨连续双塔双索面叠合梁斜拉桥，索塔采用群桩基础+承台。
2、工程地质
桥址地层岩性上部主要由淤泥质粘土、粘土、含黏性土圆砾、粉质粘土、卵石等组成，下伏基岩为全强风化凝灰岩，中、微风化凝灰质粉砂岩组成。
桥型布置图
主墩钻孔分布图
通航孔桥代表钻孔地层分布情况统计表
3、整体施工方案
根据桩径、深度，地质情况、桩数以及工期要求，选择每墩配备5台4000型回旋钻机进行钻孔施工，每台钻机配备一台23m³，1.3MPa的空压机和一台ZX250除砂器。表土采用刮刀钻头钻进，岩层采用平底滚刀钻头钻进。护筒内钻进时分别在钻头体和扶正器上装设两道钢丝刷用于洗刷护筒内壁泥皮。
4、首桩施工存在的问题
在首桩（10号，桩径2.5m，桩长139.08m）施工时，由于地质情况的了解和重视程度不够，施工过程中先后发生严重影响施工安全及质量问题：在可塑性黏土层发生多次包钻；在圆砾石层发生漏浆、堵管、片帮；中、微风化岩层岩面倾斜，软硬不均造成孔斜，蹩钻，该桩成孔时间达26天，其中处理各种问题耗时7天。针对以上问题项目部组织技术人员认真分析梳理，采取了以下应对措施。
5、问题原因分析
5.1 造成包钻的原因分析
一是采用四翼刮刀，刀架结构翼板较多，刀头交错排列布置时重叠系数较大，整体式鱼尾结构不合理，钻凿时鱼尾切削下来的黏泥体积较大不易吸收外排，先期造成排渣不畅泥浆间歇式断流，逐渐导致鱼尾、刀架、钻头体整体泥包；三是泥浆太稠，黏土层较厚、可塑性强，粘连性强排渣不畅导致泥浆粘度由18s快速增大至23s；四是分包钻杆埋设位置不合理，导致风压不足，从而引起泥浆流速降低而包钻；五是操作工与扒渣工沟通不畅，钻进参数选择不合理，导致进尺过快而包钻。
5.2 造成漏浆、片帮、堵管的原因分析
一是卵砾石层含泥量较少，为了防止粘土层糊钻，泥浆粘度控制的较小，从而导致漏浆、片帮；二是卵、砾石直径较大，配风量不足导致卵、砾石气举到一定高度后较大直径的卵、砾石回落，回落的砾石阻挡新吸收的钻渣从而造成泥浆断流堵管；三是钻进时转速太快而刷帮，泥浆无法快速形成护壁泥皮而导致片帮。
5.3 造成孔斜、蹩钻原因分析
按照设计要求，桩孔完全进入中、微风化岩层3倍桩径做为桩底标高。钻头在入岩和完全进入岩层段钻进时，由于岩面坡度较大，一是钻头易顺着岩面坡向滑移；二是该段钻进时桩孔断面范围内一边是岩石一边时风化土，导致钻头向软弱一侧滑移；三是由于孔斜和工作面软硬不均，钻凿时发生蹩钻。
6、问题解决措施
6.1 解决泥包钻的措施
一是将四翼式35°刀架改为三翼式45°刀架，刀头交错布置重叠系数为零；二是将整体式鱼尾刀体改为齿状体，既减小鱼尾切削下来的块泥为条状体又加大了钻尖部位的集渣坑，既便于鱼尾切削下来的泥条快速外排又有利于三翼刀架上的刀头切削下来的泥条快速进入集渣坑排出；三是及时调整泥浆参数确保穿越该泥土层时泥浆粘度18s左右且成碱性；四是根据主机动力头排渣通道、钻杆内径、空压机额定供气压力和供气量，计算出风包钻杆的最佳埋深段位，钻凿时合理埋设；五是选择合理钻进参数，进入粘土层采用高转速、小钻压的钻进参数，同时加强操作工与扒渣工的联系沟通，始终确保排出渣体成条状形态，且时刻关注风压变化，采取钻进一段，停钻吸收排渣一会，在无渣体排出且风压稳定时，再行钻进的方法。
35°四翼刮刀钻头 45°三翼刮刀钻头
通过以上措施成功解决了包钻问题，大大提高了施工效率，之后所有桩成孔施中工只发生了两次包钻问题且属人为操作不当造成。
6.2 解决漏浆、片帮、堵管的措施
该项目桩基护筒底标高埋深在第4层黏土层中，所以护筒内钻进基本采取清水（泥浆粘度15s左右）打钻的方式，进尺速度和效果较好。要顺利穿过含泥量较少的第7、9层卵、砾石层，一是必须在出护筒后钻进的第5、6、8粉质黏土层时将泥浆粘度调制到20～22s左右，比重调制到1.18g/cm3左右，且要保证护筒内浆面高度大于护筒外海水面高度2-4m范围内，既要确保护筒内液柱压力，又要防止内外压差过大击穿护筒底口地层造成内外水力联系；二是施工现场配备一台空压机用于各钻机穿越卵、砾石层时辅助增加风量，确保大直径卵石快速排出；三是合理选择钻进参数防止出现刷帮现象。
通过以上措施成功解决了漏浆、片帮、堵管问题，极大的规避了漏浆、片帮塌孔埋钻以及混凝土超方的风险，而且提高了施工效率。
6.3 解决偏斜、蹩钻的措施
桥梁桩基成孔施工偏斜控制，主要采取减压钻进的方式和增加配重和扶正器来解决。根据上面造成偏斜、蹩钻的原因分析，现场采取了以下解决措施，一是增加配重，由原来的35t增加到55t，既有利于硬岩破碎又有利于提高钻具的铅锤作用；二是由原来的一道扶正器增加到两道扶正器，提高钻具的稳定性；三是在钻头未全断面进入岩层钻进时严格控制钻压，确保减压钻进。
首桩偏斜示意图 采取措施后示意图
通过以上措施成功的解决了钻孔偏斜、蹩钻问题，后续桩孔偏斜率都控制在允许范围内，而且钻进效率也得到了极大的提高。
7、结束语
大口径桩基施工是否顺利，不是单一的一个设备或地层等因素构成，而是一个系统工程。因此，在施工之前，我们要认真细致综合分析地质勘探报告，充分掌握各地层的特点，对破岩刀具进行合理的选型，然后进行钻具配置，并要结合桩基设计参数要求，选定性能合适的钻机及配套设备。另外，要综合各种情况编写施工组织设计，分析出施工的重点、难点，并且要拿出科学合理的预防和解决措施。同时要结合试桩或首桩施工摸底情况及时优化钻进参数、泥浆参数、施工方案来指导生产。本项目在首桩施工时受到了惨痛的教训，完成首桩耗时26天，处理各类问题耗时7天，实际有效施工时间为19天，处理各类问题经济损失为9.6万元。后续施工采取了合理措施成功的解决了各类问题，而且成桩时间由原来的19天缩短到13天，整个墩台施工比合同预计工期提前2个月。
论文作者:付新鹏1，2,赵伟峰1，2,杨光1，2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
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