合蚌客运专线九龙岗特大桥桩基施工简论
2017-03-20
合蚌客运专线九龙岗特大桥全长14 279.42 m，其桩基采用Φ100 cm、Φ125 cm、Φ150 cm、Φ200 cm和Φ220 cm五种桩径的钻孔桩。现就不同地质条件下的钻孔桩施工工艺和技术控制进行阐述。
1 成孔方法
1.1 冲击钻机成孔
当桩位地层中有硬岩、孤石和大粒径的卵石层时采用冲击钻。开孔时先在孔中灌入泥浆或直接注水，投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。钻进过程中始终保持孔内水位高出地下水位1.5 m-2.0 m。护筒底脚以下2 m-4 m范围内一般比较松散，采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，促使护筒底口形成“硬壳”。若遇到倾斜岩面，则回填粘土、小块片石并用小冲程冲砸，一面挤石造壁，一面切削倾斜岩面，直至全断面进入岩石后正常钻进。
1.2 反循环钻机成孔
反循环钻孔灌注桩是采用反循环冲洗液护壁的钻孔灌注桩，携带岩渣的冲洗液沿钻杆中心孔向上返出，由于钻杆过水面积小，使较小流量获得较大上返流速，有效排除大粒径岩渣，提高排渣效率和钻进效率。在稳定地层钻孔可使用清水为介质，但孔内水位宜高于孔外水位2 m以上。若地层不稳定，须在钻孔前将护筒送到岩面或护筒跟进钻孔到岩面，用清水反循环钻进。
1.3 旋挖钻机成孔
旋挖钻机采用筒式钻斗。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。施工中保证泥浆面始终不低于护筒底部，保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆护孔壁，反复循环直至成孔。
2 岩溶发育地段成孔
本段部分桩基穿过溶洞，为保证钻孔顺利进行，采用冲击钻成孔，护筒跟进的施工方法。
2.1 钻孔前的溶洞处理方法
开钻前，对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。施工前，在桥位外进行溶洞注浆及钻孔试桩试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。
根据岩溶发育程度，拟定6种处理方案。
1）对已探明较小封闭型溶洞在钻孔前可用注浆加固法处理。
2）对遇到未探明岩隙：发现孔内泥浆面较慢下降时采用优质膨润土配置5%的CMC外加剂并加入锯木灰拌成软塑状，分批投入孔内，再用1 m-1.5 m小冲程进行冲钻，使锯木灰和粘土挤入岩石裂隙，隔断泥浆漏失的通道。
3）对于遇到未探明的小溶洞：如突然发现孔内泥浆面较快下降，用小片石（直径10 cm-20 cm）和粘土，按1：1的比例迅速回填，并用小冲程挤压密实。同时迅速补水，直到泥浆面不再下降。
4）较大封闭型溶洞：先在孔口附近准备好足够的块石、粘土、水泥。在洞顶打穿时，一旦发现漏浆，要迅速填堵，防止塌孔。一般溶洞洞顶击穿后，桩孔中泥浆会迅速下降，此时要用铲车及时将准备好的块石、粘土、水泥抛入孔中直到泥浆停止下降，并慢慢上升，此时可用冲锤进行适当挤压，反复抛块石、粘土、水泥，直至把桩基两侧的溶洞都填满或堵死为止，最后补充满泥浆再重新成孔。
5）对于单级串通型溶洞：采取用12 mm厚钢板加工成的双护筒跟进方法解决，大护筒跟进至溶洞顶岩石上，小护筒跟进至溶洞下0.5 m，大护筒比设计孔径大0.4 m，小护筒比设计孔径大0.2 m。大小护筒需用等直径钻头冲孔。
6）对于多级串通型的溶洞:同单级串通型溶洞处理方案类似，只是采用多级护筒跟进方法解决，最内侧小护筒跟进到最下层溶洞底以下0.5 m。
2.2 护筒跟进法施工要点
1）岩溶地区钻孔桩基础施工采用冲击成孔工艺，以十字型钻头冲击成孔，泥浆护壁，下沉与冲孔直径相同的钢护筒达基岩面，其作用是防止孔壁坍塌。当进尺接近溶洞顶部2 m左右时，要求钻机操作人员改用低冲程（1 m-1.5 m）冲击，以防止击穿溶洞顶板时卡钻。
2）当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，将小于上述钢护筒直径20 cm的钢护筒沉入岩溶层，并随钻孔跟进至稳定性岩面。冲击钻进至设计标高，清孔、安放钢筋笼、灌注水下砼，钢护筒则留在岩溶地层中与水下砼结合成为一根“钢护筒砼桩”。
3）跟进的钢护筒底要进行加固处理：用旧钢轨与钢护筒底焊接牢固插打钢护筒。
4）钢护筒跟进要安装桩帽及桩锤，桩锤用B-3型复打气锤。
5）锤击钢护筒下沉过程中，要严格控制钢护筒的倾斜度和锤击贯入度，中心偏差不得大于5 cm，斜度不得大于1%。
3 检孔及清孔
桩深达到设计要求后，进行桩径、垂直度采用检孔器检查，检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4-6倍。如发生弯孔、斜孔、缩孔等情况较严重时，应重新钻孔。清孔的目的是降低孔内泥浆比重，减少沉碴厚度。保证砼灌注质量，沉碴厚度必须控制在规范或设计要求范围内。清至泥浆比重为1.05左右，测量沉碴厚度，合格后开始下钢筋笼。
4 钢筋笼制作安装
按照设计图纸及施工规范要求进行钢筋笼的制作，并在钢筋笼四周对称焊接保护层筋或按设计要求设置圆形砼垫块，保证钢筋笼的定位并有足够的保护层，并在顶节钢筋笼上焊接至少4根加长钢筋，以固定钢筋笼。
为缩短下笼时间，尽可能增大钢筋笼的长度，较长钢筋笼分节制作，每节长9 cm或12 m，钢筋笼接头采用直螺纹套筒连接。为了防止钢筋笼放置偏心，以及保证砼保护层的厚度，每隔2 m绑扎圆形垫块。
5 水下砼灌注
砼灌注采用下导管水下灌注，导管采用壁厚6 mm无缝钢管，底部距孔底30 cm-50 cm，导管要有足够的刚度和强度，导管使用前和使用一个时期后应做压水试验，并试验隔水栓能否顺利通过。水密试验时的水压不小于孔底静水压力的1.5倍；压水试验根据施工中可能出现的最大压力确定。导管自下而上作标尺和编号，灌注前还要进行升降试验。
为防止水下砼在灌注过程时间较长，砼凝固而导致重大事故的发生，砼中根据试验加入相应外加剂，改善砼的和易性及节约水泥。砼集中拌合，泵送浇筑。
首批砼灌注前精确计算首盘砼方量，制作足够容积的封底用漏斗，确保封底顺利，确认封底成功后，进行正常浇注。
浇注开始时，要连续有节奏地进行，当导管内砼不满时，徐徐地浇注，防止在导管内造成高压气囊，压漏导管。导管底端要始终埋入砼面以下2 m-6 m，严禁把导管提出砼面；砼浇筑过程中采取加固措施防止钢筋笼上浮；在浇注将近结束时，导管内砼柱高度相对减少，导管内砼压力降低，而导管外井孔的泥浆稠度增加、比重增大。若出现砼顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，减少泥浆比重，使浇注工作顺利进行。
6 桩基检测
根据设计要求，对桩的完整性采用超声波无破损法或动测法进行检测；并委托有资质的单位，按要求进行静载抗压试验或全长钻孔取样
试验。
7 结束语
通过对以上重点施工环节进行了严格的技术控制，九龙岗特大桥桩基施工合格率达100%，优良率98%，完全满足了设计要求。
参考文献
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