刘海军1 周志兴2
中交第二航务工程局有限公司第五工程分公司 湖北武汉 430000
摘要：桥梁工程是交通运输网络中重要的组城部分，随着我国交通网络的全国布局，桥梁工程也越来越重要，由于桥梁工程对通常设置与地形、地质条件复杂处，对基础承载力要求较高，因此很多高大桥梁工程都采用大直径桩基础。大直径桩基础较普通桩基而言，直径大，钻孔深，成孔速度慢，成孔质量控制难度大。本文以伍家岗长江大桥大直径桩基成孔施工为例，探讨大直径桩基成孔施工质量控制要点及注意事项，供广大工程技术人员参考。
关键词：伍家岗；大直径桩基；成孔；施工；质量
1工程概况
伍家岗长江大桥上距离宜万铁路长江大桥 5.3km，下距宜昌长江公路大桥 6.3km，南岸为点军区艾家镇，北岸为伍家岗新区。伍家岗长江大桥为主跨1160m悬索桥。主塔基础采用分离式承台，承台为正方形平面，边长21.4m，高 6.0m，桩基为行列式布置，桩基中心纵横向间距均为 5.6m，每个承台均布 16 根直径 2.8m 的钢筋混凝土桩基,桩长均为 45m。
2地质条件
①-1 人工素填土（Q4S）：中密～密实状，以灰黄、黑黄粉质粘土夹细砂为主，零星夹砖头、瓦片等。分布于第四系表层，厚 1.0～3.0m，底面高程 49.2～51.5m。
②-4 粉质粘土（Q4al）：褐黄色，呈可塑～硬塑状。厚 2.0～8.0m，底面高程 42.2～47.2m，主要分布于人工填土层下层。
④-1 粉质粘土（Q3al）：褐黄色，呈可塑～硬塑状，土体内见少量细砂团块，多见灰黑色铁锰质结核，偶含砾石。厚 1.2～2.4m，底面高程 42.3～44.8m。
④-2-2 含粉土乱砾石（Q3pl+dl）：中密～密实状，砾石含量 60%～70%，粒径小者3～7cm，大者 10～15cm。原岩成份较杂，为深灰色玄武岩、灰白色石英岩、灰黑色变质岩等。卵石间以充填褐黄、褐灰粉质粘土为主顶面高程 42.2～47.2m，底面高程 35.0～38.0m，厚度 4.0～8.5m。
3大直径桩基成孔施工质量控制要点
3.1测量放样
熟悉施工图纸后，根据施工图纸桩位位置及现场建设单位提供的控制点进行桩位放样，在放样过程中应首先建立施工场区控制网，注意坐标系统的转换。用全站仪测放每个桩位中心位置，插入钢筋头并用白石灰标记，用灰线标记出桩外侧轮廓线；四周埋设木护桩避免放样点遭到破坏，对角护桩连线交点与插入钢筋头中心点重合。
图1 桩位放样示意图
3.2钢护筒埋设
主桥桩基直径2.8m，钻孔的钢护筒内径大于桩径0.4m，为保证成孔质量，钢护筒必须坚固结实，因此护筒选用Q235级钢板，板厚δ=20mm,长为 3m ，由钢板卷制。确定桩位后，在桩位位置采用小挖机开挖圆形孔位，避免对周边土体的超挖及扰动。采用 50t履带式吊车吊放钢护筒至开挖好的孔内。起吊时护筒上选择4个吊点均匀分布于护筒周围，吊绳长度相同，起吊时四点同步，护筒轴线垂直于地面，缓慢调运至桩坑内。利用吊车和人工调整护筒位置、垂直度及高度，保证护筒中心与桩基设计中心位置偏差满足设计及规范要求，用吊锤配合水平尺控制护筒垂直度，垂直度小于1%；采用挖机轻压护筒四周确保稳定，护筒顶端露出地面30cm以上。护筒周边及底部孔隙用黏土填塞、压实，确保护筒底部在遇到水后不会土体流失，漏水、坍塌。钢护筒四周孔隙回填红粘土，碾压密实，保证护筒牢固。护筒固定完成后对桩位及标高进行再次，如果有较大偏差需要重新调整。
3.3泥浆制备及泥浆循环
钻孔泥浆采用施工现场引桥范围内粘土造浆。泥浆制备采用的材料如下：
（1）制浆原材料
制浆用粘土应选用具有较好的分散悬浮性和可塑性，粘度好，失水率低的红黏土，泥浆护壁效果好，稳定性强，提高了钻机工作效率与成孔质量。泥浆配制水应少清洁少杂质，本项目由于紧邻长江，因此采用沉淀处理后的长江水作为制浆水。
（2）原浆制作
未开钻前，将护筒内回填满红粘土，利用钻头低锤密集造浆。在适当时间后的低锤密锤，泥浆不合格，并将红色粘土重新投入，重新磨砂制成泥浆，直到新制备的泥浆的指标参数满足要求。
泥浆循环及回收
①泥浆循环
成孔过程中，泥浆循环可保证钻孔连续作业，循环顺畅是施工质量保证的前提。本次项目泥浆循环方式采用正循环。通过泥浆泵将泥浆吸入到钻孔内，再经过泥浆管排出到泥浆池，渣土在泥浆池中沉淀。沉淀后的泥浆池内底部会积有大量渣土，应当随时清理，避免影响泥浆质量，污染环境。
②泥浆回收
在成孔后浇筑混凝土时，事先清理好导流沟内积土，使孔内泥浆返流至泥浆池，其他孔钻孔时二次利用，避免浪费，节约造价。混凝土顶面的泥浆污染夹渣严重，桩基灌注完成后，采用吊车配合泥浆泵将桩顶部分泥浆抽至泥浆池，泥浆池内多余泥浆及时采用泥浆车清理外运至指定位置。
3.4钻进就位
钻机进场前应确保场地平整，满足施工要求，钻机就位与待钻孔位置后，下放钻头，调整钻机与钻头，确保钻机中心与桩中心重合。
3.5钻进过程
大直径桩成孔施工过程主要如下：①护筒内钻进，②护筒底口下钻进，③正常钻进④桩底位置钻进。
（1）钢护筒内钻进
在钻孔前埋设钢护筒时已进行了开挖钢护筒内护筒高的深度范围已经成孔，因此这一过程实际就是造浆过程，钻机转动前，浆孔内填放经过挑选合格的粘土、水（前期桩基施工过程中现有泥浆），采用小冲程低锤反复密集冲击造浆开钻。
（2）护筒底口附近钻进
当钻头通过护筒底口附近时，为避免底口漏水及坍孔事故发生，泥浆比重应稍大、低锤小冲程、高频率反复冲砸，增强护筒底口土体密实程度，确保钻孔底口不坍不漏。
（3）正常钻进
在正常钻进过程中，钻进速度、泥浆比重等根据钻头所在位置的实际地质情况及时调整。通过黏土层时，孔内泥浆比重会增加，采取降低泥浆比比重降低冲程，控制进尺速度。当钻头通过灰岩层时，冲击钻机应降低冲程，防止卡钻、避免破坏孔壁。当遇到基岩表面不平整或有孤石的工况条件下，采取抛投片石，将孔底表面垫平后再进行冲击钻进，密切观察钢丝绳的摇摆情况，及时对钻孔方向作出调整，防止斜孔事故的发生。升降钻具应平稳，尤其是当钻头处于护筒底口位置时，必须谨慎操作、防止钻头碰撞护筒，避免冲撞钢护筒扰动钻孔孔壁。
（4）设计桩底位置钻进
根据测量当钻头深度将要到达设计设计时，降低钻进深度，缓慢钻进，避免孔深不满足要求或超钻。
3.6 终孔检查
根据测量成孔深满足设计要求后即可停钻，用标准无收缩测绳底部挂圆柱型测锤量测孔深及孔底沉渣厚度，孔深不满足要求时需要补钻，沉渣厚度超过50mm厚时需要再次清渣，确保孔深达到设计要求。
3.7清孔及检测
经过测量，孔深满足设计要求后，及时进行清孔工作，一次清孔采用气举反循环清孔方式，当孔低沉渣厚度小于设计及规范要求（50mm）时停止清孔。清孔完成后，需要检查成孔质量，主要包括：孔径、垂直度、孔深等指标。当孔径较小不满足设计及规范要求时进行扩孔，扩孔的孔需要再次清孔，一次清孔完毕后下放钢筋笼，混凝土浇筑前采用气举反循环方式进行二次清孔。。成孔完成后，严禁重型车辆在旁边走动，以
表1 二次清孔检测项目
4施工现场要求
由于大直径桩基体积大且位于隐蔽部位，地下几十米深，施工难度大、风险高，泥浆水对环境污染严重。因此，从项目开始，就要把文明施工作为重大事件，加强施工现场管理。施工前进行合理规划场地布置，制定工序施工次序及相应的操作规程及验收标准，定人、定岗、定措施。施工中的泥浆尽量二次利用，废物及时清理，禁止随意排放。
5结束语
通过已伍家岗长江大桥大直径桩基孔施工为案例，经过实践表明，大直径桩孔灌注桩基成孔施工难度大，成孔质量控制难。钻机成孔过程中应根据不同土层土质及时调整钻进速度及泥浆比重。传统正循环清孔法是较常用的清孔方式，但是当成孔过程中钻头通过深层卵石地质层时，传统正循环清孔法并不适用。而气举反循环方式清孔，效果较好。
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论文作者:刘海军1,周志兴2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/23
标签：泥浆论文; 桩基论文; 钻孔论文; 直径论文; 粘土论文; 钻头论文; 长江大桥论文; 《防护工程》2018年第12期论文;