周学宁
中铁交通投资集团有限公司 广西南宁 530012
摘要：随着施工技术和材料科学的发展，现代桥梁跨度越来越大，结合城市景观要求，上部承载也越来越大，这就对桥梁基础桩基提出桩径更大，入岩更深的要求，如何在城市施工中既做到节能环保，又能确保桩基础施工质量，是值得深入研究的问题。
前言
目前钻孔灌注桩机械成孔的施工工艺有很多：长螺旋钻孔、短螺旋钻孔、正反循环回转钻成孔、回转斗钻孔、冲击式成孔等，而旋挖钻机配合不同钻具，适应于干式（短螺旋）、或湿式(回旋斗)及岩层（钻心岩）的成孔作业，还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多种功能，主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工，旋挖钻机具有桩机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高及多功能的特点，另外旋挖钻机安装简单，钻头拆卸方便，机械化程度高，成孔速度快，污染小、噪音低、振动小等优点，被广泛应用。
1 工程概况
桂丹立交特大桥跨越桂丹路与佛山一环互通立交，该互通立交由桂丹路跨佛山一环及其连接匝道组成，为苜蓿式互通立交。为避免承台施工时对佛山一环及桂丹路桥台锥体影响，结合结构边跨的搭配及前后匝道跨越位置及高压天然气管道位置限制，桥梁孔跨采用(75+86+168+86+75)m。
施工技术难度大：主墩钻孔桩基础桩径2.0m，桩长64～65m，位于立交桥边坡绿化带，施工场地狭窄，泥浆池设备、钢筋笼运输难度较大。
安全风险大：钢筋笼运输、承台深基坑开挖、连续梁施工、索塔、悬臂施工临近既有公路，公路行车安全风险大，交通疏解、安全防护难度大。
2 关键技术及创新点
2.1 本项目关键技术
（1）大直径、超长旋挖钻孔桩施工质量和工期保证技术研究。
2.2 本项目施工技术创新点
（1）采用国内最为先进的旋挖钻机进行钻孔施工。
（2）高性能泥浆钻孔施工技术。
（3）ZX-200泥浆处理、清孔技术。
2.3 主要研究成果
通过钻孔设备选型（德国宝峨）、高性能泥浆配制、 清孔设备的应用，成功的保证了施工工期要求和质量要求。
3 关键技术研究
3.1大直径、超长旋挖钻孔桩施工质量和工期保证技术研究
3.1.1 研究目的
桂丹立交特大桥主跨斜拉桥为佛肇线控制性工程之一，与其它控制性工程比较，桂丹立交特大桥主跨斜拉桥有如下特殊性：受佛山西站车站方案影响，桂丹立交特大桥主跨斜拉桥设计方案迟迟不能确定，无法尽早组织施工，同时佛肇线其它控制性工程已接近尾声，最终桂丹立交特大桥主跨斜拉桥成为全线最重要的控制性工程。
针对上述情况，对桂丹立交特大桥主跨斜拉桥施工组织情况做了细致的研究和分析，并邀请相关专家进行讨论和交流，最终确定采用BG40旋挖钻进行桩基施工，该机最大的特点是动力头为双级扭矩输出，动力足，最大钻进速度可达到62r/min，钻进最大直径3m，钻孔深度最大80m，与冲击钻成孔相比，大大提高了施工效率，环保效果好，同时优化施工工艺，既保证桩基的施工质量，同时也要满足工期及节能环保的要求。
3.1.2高性能泥浆制作及使用
根据工程地质情况及前期钻孔桩施工的技术及经验积累，对钻孔过程中泥浆做了详细研究，在之前的QC课题中应用过钠基膨润土作为自制泥浆原材，同时加入C.M.C全名羧甲基纤维素和P.H.P全名聚丙烯酰胺提高泥浆的稳定性和黏度。桩位地质情况：
1、素填土：主要成分粘性土、砂砾、碎石块。
2、淤泥：主要成分有机质。
3、粉质粘土：主要成分粘粒、粉粒。
4、中砂：主要成分石英。
5、砾砂：主要成分石英。
6、砾砂：主要成分碎岩碎屑。
根据地质情况，钻孔过程中采用孔内造浆，桩位土质较差，含砂率较大，已经不符合相关的技术规范要求，现场实际采用自制泥浆。
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桩基使用钠基膨润土作为泥浆原材，钠基膨润土制造的泥浆含砂率极低(0～0.3%)，几乎全部土颗粒都变成胶体，没有废余料，这是普通黏土所做不到的。
膨润土的原浆密度小(1.02～1.04 g/cm3)，所以能携带的钻渣就多，固相的含砂率可由2%提升到4%。另外由于泥浆密度轻，对钻头阻力就小，故能提高钻进速度，减少钻机内部各种零件的磨损。
控制膨润土的原浆的关键是膨润土要充分膨化。必须特别强调的是膨润土泥浆要静止8～24 h以后才能使用，这样黏度又会提高。
试验使用钠基膨润土掺量为水的8～15%。
外加剂：
1、C.M.C全名羧甲基纤维素，掺入量为膨润土的0.1～0.5%。
泥浆和其它悬浮分散体一样，具有一定的存在期，加入C.M.C后能使它稳定而延长存在期。
2、P.H.P全名聚丙烯酰胺，掺入量为膨润土的0.001～0.005%。
P.H.P泥浆黏度高，相应要求胶体率大(100%)，这样P.H.P泥浆胶体在粉细砂粗砂砾石的孔隙土中形成一层化学膜，封闭孔壁保持稳定，不易塌孔，这和冲击钻用黏土形成的厚泥皮(物理膜)有本质上不同。
3.1.3 ZX-200泥浆处理设备及技术
大直径深长桩施工工程中几个比较耗时的工序有钻孔、钢筋笼安装、清孔、混凝土浇筑，要想加快施工进度，只有从以上四个环节着手，钻孔设备选用了最为先进的BG40旋挖钻机，钢筋笼安装采用大吨位吊机起吊作业，减少分段焊接，节省时间，泥浆处理及清孔，通过查阅资料及同类工程比较，选用了ZX-200泥浆处理器，每小时处理泥浆200立方，该设备处理泥浆时，将泥渣、废渣与泥浆分离，泥浆进行收集继续循环使用，废渣和泥渣清理出场地，与常规的工艺相比，泥浆可进行多次利用，从节能减排的角度来说，减少了排放量。在清孔过程中，该设备基本上在2-3循环内（2-4小时）可使泥浆技术指标达到清孔合格条件，比常规的清孔工艺缩短了数倍的时间（常规清孔需8-14小时）。
3.1.4 钢筋笼定位及防浮笼技术研究
钻孔桩基础施工中，钢筋笼定位也是一项重点和难点控制项目，钢筋笼定位主要措施是在孔口进行定位，既要保证钢筋笼距离孔底一定距离，又要保证在混凝土浇筑过程中，钢筋笼上浮，经过研究，用双层25a工字钢叠加焊作了一个3.5×3.5m井字架，在钢筋笼安装前安置的孔口位置，钢筋笼下放到设计标高后进行定位固定。
4 经济及社会效益
4.1 经济效益
桩基施工过程中，采用了BG40大功率旋挖钻机进行钻孔施工，大大提高了施工效率，与传统的冲击钻、循环钻比较，单桩成桩时间减少10天以上，累计减少施工时间200多天，减少了施工临时用地租用时间，同时，采用了ZX-200泥浆处理清孔设备，达到了钻孔过程和清孔过程中泥浆循环利用，减少泥浆排放量，充分利用资源，提高工作效率，缩短清孔时间，减少沉渣厚度，提高了工程的质量，清孔过程单桩节约用电150多度（累计12900多度），合计减少费用1.1万元，减少泥浆排放10000多方，节省运输费用50万元，节省临时用地租赁费（25万），共计减少费用75.1万元。
4.2 社会效益
桂丹立交特大桥主跨斜拉桥桩基施工，采用了多种施工工艺,保证了桩基的成桩质量，工期等，从而整体上保证了整个工程的工期。通过方案优化，精心组织施作，成功解决了施工难度大、技术要求高、精度高的重点和难点问题，确保了工期要求，圆满按期完成了主跨主墩桩基施工任务，获得监理、业主的好评，取得了较好的社会效益。
（1）桂丹立交特大桥主跨斜拉桥大直径、超长旋挖钻孔桩施工为今后同类工程施工积累了宝贵经验。
（2）桂丹立交特大桥主跨斜拉桥大直径、超长旋挖钻孔桩施工中采用的新工艺，在节能减排方面有着很大的优势。
5 结论
5.1 成果的创造性、先进性
通过以上工程技术的研究和应用，改进了施工工艺，提高了施工效率和质量，降低了工程施工成本，缩短了工期，最大限度的保障了项目总工期和工程施工的质量。
5.2 推广应用的范围、条件和前景
该技术主要用于工期紧、桩基直径大、深度大的钻孔施工，场地内使用面积限制较大，钻孔泥渣堆积排放受限的地段，同时施工场地也有一定的技术要求，场地承载力能满足大吨位旋挖钻机行走条件，桩位处空中无线缆及构筑物（旋挖钻机桅杆较高）。
随着铁路建设范围的不断扩大,我国新线建设、既有线的改、扩建、增建二线、城际铁路工程的规模和数量剧增，新建城际铁路已经成为重要的技术内容。在沿海城市和一线城市，城际铁路建设成为一种趋势，在城际铁路区域内该技术更加具有其独创性和指导性，该施工技术的应用经验对未来类似的城际铁路建设有很好的参考作用。
论文作者:周学宁
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/20
标签：泥浆论文; 钻孔论文; 桩基论文; 斜拉桥论文; 钻机论文; 钢筋论文; 工期论文; 《防护工程》2018年第10期论文;