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摘要：万州长江公路大桥防撞设施工程1#导向井设计为桩基承台结构，1#导向井为深水基础，桩基成孔在钢围堰夹壁顶面搭设钢管桩平台，形成工作面摆放钻机设备，采用无护筒冲击成孔技术。该施工方法较为新颖，可以类似同类工程施工提供参考借鉴。
主题词：防撞设施，深水，无护筒，桩基成孔
一、工程概况
万州长江公路大桥防撞设施工程将在长江河道两岸布置弧形防撞带，形成桥梁水上保护区，防撞带长约301.8m，保护区范围为桥轴线上下各105m，弧形防撞带半径106m。防撞装置随着长江145～175m水位变化而上下移动，可防5000吨级的船舶撞击。1#导向井桩基础设计为9根Φ2m钻孔灌注桩，桩长均为12m，设计嵌岩深度为不小于7m；桩基砼等级为C35。
1#导向井地面地质情况较为复杂，标高+138m以上为冲洪积层、崩坡积层、人工堆积层，主要成分砂土、块石土、素填土。在1#导向井区域内分布有大孤石、块石。桩基所处上部4m是中风化泥岩和下部8m是中风化砂岩。
受三峡水库补偿调节、蓄洪影响，桥区河段一年之中水位变幅达30m（145～175m）。枯水期水位较高（最高达175m），流速较小，一般在0.5m/s左右；洪水期，水位较低（最低至145m），最大流速可达2.6m/s。
二、桩基成孔方法比选
根据1#导向井桩基工程实际情况，拟采用冲击钻机进行桩基成孔。可采用无护筒成孔和有护筒成孔两种方法进行施工。
1.在钢围堰顶面搭设钢管平台无护筒成孔
在钢围堰顶面搭设钢管桩平台，平台上布置两台CK2000冲孔钻机钻孔，分五批成孔。支架主要采用贝雷梁、钢管、型钢和钢板等组成，主钢管采用Φ720×10mm钢管，平联钢管采用Φ325×6mm钢管，主钢管上架设2I45b型钢横梁，在横梁上按布置四组单层贝雷梁桁架片，中间两组桁架片采用单层三排桁架，排距45cm；两侧两组桁架采用单层两排桁架，排距45cm。在贝雷梁上按0.5m间距布置I25b工字钢分配梁，分配梁上铺设6mm厚花纹钢板。
2.从基岩面安装钢护筒平台成孔
围堰定位安装完成后，在高水位采用两艏800吨驳船组成护筒安装导向船。在驳船上采用2组单层双排贝雷梁拼装成护筒导向架。采用50T吨履带吊分节吊装护筒接长，接长完成后采用120型振动锤振动下沉，其后采用冲击成孔护筒跟进法，待一排桩基护筒安装完成后，采用型钢连接护筒顶面。移动贝雷梁桁架片至下一排桩基进行护筒安装，依此完成全部钢护筒安装。最后连接9根桩基护筒形成平台，采用3台CK2000型冲击桩基分三批完成桩基成孔。
3.施工方法比较
对上述两种施工方法进行了比较，确定1#导向井采用钢管平台无护筒成孔施工方法。具体比较项目见下表：
1#导向井桩基成孔施工方法比选表
三、无护筒桩基成孔施工
利用在钢围堰夹壁顶面搭设钢管桩平台作为桩基施工工作平面。根据蓄水期时间，流速较小，相对静水，加上1#导向井钢围堰已安装着床到位，围堰内水位处于静止状态。
1、钻机定位
首先利用空气吸泥机吸出钢围堰内覆盖泥砂层，使进行钻孔和成孔后。采用全站仪十字交叉放出桩基中心点位，由履带吊将预先组拼完成的钻机整体吊至相应的施钻位置，然后下放钻头，将冲锤锤头中心与孔位设计中心重合，然后将钻机钻架固定牢固，确保在钻进过程中不变位，从而保证成孔平面位置的准确性。完成定位后，全面检查钻机的各个部件性能和运行情况，尤其要加强冲锤的检查、查看锤体是否有损伤、钻锤与卷扬机钢绳连接处是否可靠等。
2、开孔及钻进
钻机的平面位置及平整度，检查确定无误后，开始冲孔作业。开孔采用2.5m直径冲击锤，采用1m的低冲程，直至冲击钻进泥岩2m。然后更换2m直径冲击锤，在进尺5m范围内采用1-2m低冲程，进尺达4m时采用冲击工艺。
3、泥浆的制备及循环
钻孔施工中，首先需要制备好一定量的开孔黄泥，利用钻机放至开孔地面，利用冲孔钻机搅拌成泥浆。在冲击成孔4m后，用麻袋装粘土捆绑在冲击锤下方，利用冲击锤下放至孔内一定量，通过冲锤的上下搅拌调制泥浆，当其各项技术指标达到要求后进行正常钻进。在正常钻进施工中，随着孔深的增加和排渣的进行，孔内需要及时补充泥浆以确保泥浆质量，补浆量与排渣量的体积比为1：1.3。
4、钻进成孔
在更换2m直径的冲击锤进尺达到5m后，在基岩内正常钻进时选用4.0m～5.0m的大冲程。
在冲击的过程中要根据不同的地层加入适量的黄泥，选择适当的冲程（冲程应小于6m），以提高冲击效率，在冲击过程中，孔内要保持一定量，由于采用无钢浮筒冲击成孔，故过程中为保证进尺需不断添加黄泥，冲孔过程中采用吸泥筒和捞渣筒除渣，每冲击2小时需除渣一次。
在冲击过程中，应常用检孔器进行探测，检查是否出现斜孔、孔径不符合设计要求等，以便及时作出处理。
其他注意事项：
如泥浆太稠，进尺缓慢，应除渣补浆；钻进中应随时检查，保证孔位正确。
钻孔时要察看钢丝绳回弹和回转情况，耳听冲击声音，借以判别孔底情况。
冲击过程中，要勤除碴、勤检查钢丝绳和钻头磨损情况及转向装置是否灵活，预防发生安全质量事故。
钻头直径磨耗不应超过1.5cm，应经常检查，及时用耐磨焊条补焊。为防止卡钻，一次补焊不宜过多，且补焊后在原孔使用时，宜先用低冲程冲击一段时间，方可用高冲程钻进。
为保证孔形正直，钻进中应经常用检孔器检孔。
桩基钻进过程中，严格按钻孔记录表要求填写钻孔记录。
每天定时和不定时提取钻渣进行分析，记录地质情况，绘制地质柱状图，详实地反映实际地质情况。
5、桩基终孔、清孔及成孔检验
当钻孔至终孔标高时，及时通知监理等，进行现场分析、检测，核对钻孔深度，确定桩孔终孔标高，切实落实设计图纸对主1#导向井桩基的设计意图。
成孔采用检孔器检测桩孔孔深、孔径、倾斜度。要求孔径不小于设计桩径，钻孔桩中心位置偏差不大于5cm，群桩基础在承台底面处的桩群中心偏差不得大于10cm。桩身垂直度允许最大偏差不得大于1/200且不大于20cm。
清孔采用吸泥筒抽浆除渣法进行，将浑水孔变成清水孔。清孔时，利用吸泥筒进行吸泥和抽渣，将孔内泥渣除净，直至沉渣不大于5cm。
四、结语
以万州长江大桥防撞设施工程1#导向井无护筒桩基施工为例，在深水、静水和裸露基岩环境下采用无护筒冲击成孔的施工技术，减少钢护筒安装，适应各种变化水位，能快速成孔，成孔质量较高。通过该工法的应用，取得良好效果，为该工法的广泛应用提供了实际数据和经验。
参考文献：
[1]胥润生，伍晓孟.《万州长江公路大桥防撞设施工程两阶段施工文件》.重庆：重庆市交通规划勘察设计院，重庆西科水运工程咨询中心，2012
[2]封旺，刘杰.《工程地质勘察报告（补充勘察）》.万州：重庆市万州区交通设计院，2012
[3]交通部第一公路工程总公司.《公路施工手册—桥涵（上册）》.北京：人民交通出版社，2000
[4]王元林，任波，邵猛，姚永喜.《万州长江公路大桥防撞设施工程1#导向井桩基施工专项方案》.万州：2014
论文作者:姚永喜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/21
标签：桩基论文; 钻机论文; 万州论文; 导向论文; 钻孔论文; 围堰论文; 钢管论文; 《基层建设》2019年第18期论文;