長大樁基施工控制技術研究

摘要：文章結合新建貴廣高速鐵路洛香河雙線大橋4#墩樁基施工的工程實際，介紹了長大樁基的施工工藝及控制要點。4#墩樁基布置5根直徑1.5 m、長60～62 m；4根直徑1.5m、長50～59 m的鉆孔灌注樁，樁中心間距4.0 m。從機械選擇、泥漿制備、鉆進施工及混凝土灌注等關鍵點介紹了鉆孔樁的施工工藝。

關鍵詞：長大樁基；施工工藝；控制要點

中圖分類號：U445.551文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）20-0125-03

1工程概況

新建貴陽至廣州鐵路GGTJ-4標洛香河雙線大橋（DK276+705.579～DK276+954.708）位于貴州省凱里市從江縣洛香鎮境內，跨越洛香河，中心里程DK276+818，全長249.129 m。本橋位于圓曲線上，下部結構為鉆孔灌注樁、圓端形實體橋墩，上部結構為現澆預應力混凝土簡支箱梁加現澆預應力混凝土連續箱梁形式，簡支梁按平分中矢布置，連續梁采用曲線曲做。橋跨布置為2×24簡支箱梁+(32+48+32)連續梁+3×24簡支箱梁，鉆孔樁66根，直徑分別為φ、1.0 m、φ1.25 m和φ1.5 m，4#墩樁基布置5根直徑1.5 m長60～62 m；4根直徑1.5 m長50～59 m的鉆孔灌注樁，樁中心間距4.0 m。

2工程地質條件

4#墩施工范圍內的地質為第四紀沖積形成的黏性土及松軟土地層，樁基穿越全風化帶和弱風化帶交互層，并穿越一層溶蝕破碎帶，2個溶洞，一個空洞，地質描述如表1所示。

3施工工藝

3.1設備選擇

本墩處孔深以上地層為黏土及松軟土地層，中密，飽和，軟塑~硬塑，適用于旋挖鉆孔施工法。

4#墩鉆孔樁施工采用260大功率旋挖鉆機，配備旋挖鉆頭和螺旋鉆頭，鉆頭直徑1.25 m。旋挖鉆孔成孔原理是在一個可閉合開啟的鉆頭的底部及側邊，鑲焊切削刀具（鉆齒），在伸縮鉆桿旋轉驅動下，旋轉切削挖掘土層，同時使切削挖掘下來的土渣進入鉆斗內，鉆斗裝滿后提出孔外卸土，如此循環形成樁孔。在黏性較大的黏土層中施工，回轉阻力大，鉆進效率低，鉆頭容易打滑，此時換成螺旋鉆頭，將土層鉆松散，再換回旋挖鉆頭將松散土取出。該施工法具有低噪音、弱振動、扭矩大、成孔速度快、泥漿可循環利用等優點，且孔壁泥皮薄，樁側摩阻力發揮好。

3.2鉆孔平臺

施工作業區為農村農田區，水位在地下2 m左右。場地平整壓實后，上覆30 cm厚碎石層，壓路機壓實。旋挖鉆機就位處鋪鋼板（5m×1.25 m×1.6 cm）兩塊，墊于鉆機下以使其保持穩定不下沉，用以保證鉆桿平面位置準確、豎向垂直。

3.3泥漿制備

開挖泥漿池造漿。造漿過程為：將膨潤土、纖維素、純堿按一定比例加入造漿機，加水攪拌均勻注入泥漿池中，并不時檢測池內泥漿各項指標以滿足要求。本工程泥漿配比為：膨潤土∶纖維素∶純堿=8∶1∶0.1。泥漿性能指標如表2所示。

旋挖鉆孔采用泥漿護壁工藝。為保證孔壁穩定和孔底沉渣厚度符合設計要求，需采用優質化學泥漿（比重1.08～1.2，膠體率≥98%，稠度18～22 s）護壁。旋挖作業時，隨時向孔內補充泥漿保持泥漿面高度，以形成足夠的泥漿柱平衡壓力。灌注混凝土時泥漿回流至泥漿池中，循環利用。

3.4護筒埋設

鋼護筒用δ=5 mm的鋼板圈制而成，直徑為1.8 m長3 m。先將樁位用“十”字護樁拉線引出。鉆機就位，鉆頭中心對準樁位中心，將土旋出3 m深，將護筒中心對準孔位中心，鉆機將護筒壓入土層中，并使護筒中心與孔位中心重合，使護筒露出地面0.3 m以防土塊等落入孔內，控制鋼護筒傾斜度＜1%，拉線復核孔位中心偏差控制在5 cm以內，用水準儀測量護筒頂標高以計算吊筋長度和灌注混凝土標高。

3.5旋挖鉆進

埋設護筒復核孔位中心之后，開始鉆進。加壓旋轉鉆桿，使土層切入鉆斗內，提鉆，同時向孔內注漿，并使泥漿保持一定高度，將渣土提出卸掉。再次鉆進，如此循環鉆至要求的孔底標高，旋挖鉆孔灌注樁施工工藝流程如圖1所示。

控制要點：

①鉆進過程中隨時取渣樣與設計地質對比，一般2～3 m取一次與設計對照，遇到土層變化時每0.5 m取一次。鉆斗提升和下放速度適中，在砂層段慢速，宜30～40 m/min，低度加壓150 kN左右； 黏土層宜50～60 m/min，適度加壓200 kN左右。

鉆斗的升降運動帶來泥漿運功，從而沖刷與粘附作用與孔壁。鉆斗與孔壁之間孔隙很小，提升鉆斗時，泥漿在鉆斗和孔壁之間的流動速度加快，并產生壓力激動，易造成孔壁坍塌，在砂類土層中尤為明顯。因此需要根據不同地層控制鉆斗升降速度，以增強護壁。

②控制泥漿指標，土層變換時適時調整泥漿指標。鉆進砂層時，泥漿比重、黏度等適當調大，宜為比重1.15黏度20～22 s，黏土層時泥漿指標調適中，宜為比重1.1～1.15黏度18～20 s，增強護壁穩定性。

③空孔時間（即成孔至灌注混凝土）不宜超過15 h，否則砂層易塌孔，黏土層易縮徑。下鋼筋籠前用檢孔器檢驗孔深、孔徑，有不合要求的重新下鉆頭掃孔。要求孔徑不小于1.5 m，沉渣厚度5 cm以內。

3.6鋼筋籠制作與安裝

在成孔前，進行鋼筋籠的制作。鋼筋籠制作實行工廠化集中生產，分四節制作，兩節鋼筋籠用直螺紋套筒連接。鋼筋籠全長62.86 m，分2×17 m和2×14.43 m兩節有利于運輸與安裝，可加快鋼筋籠安裝時間。每節重2 t左右，由一臺16 t吊車可保證吊裝。設計要求每根樁基安裝三根聲測管進行超聲波檢測。由于聲測管60多米長，為保證其穩定性及準確對接，每2 m設一道加強圈將三根聲測管均勻焊接于其上。為確保聲測管接頭密封，采用10 cm套管將接口封罩，由經過培訓的專業焊工焊接密封。并向管中注入清水檢驗封口是否漏水，用封帽將管口密封。最后用2根吊筋控制鋼筋籠頂面標高及調整平面位置，確保鋼筋籠中心與樁中心重合。

3.7水下混凝土灌注

經勘測，本施工段地下水無腐蝕性。

4#墩樁基混凝土為水下C30混凝土。貴廣高鐵是百年工程，混凝土均為高性能混凝土，具有很強的耐久性，按要求摻入一定量的外加劑（減水及引氣作用）、粉煤灰和礦粉以提高混凝土的和易性、抗滲性及調試適當的含氣量。混凝土的坍落度控制在18～22cm，含氣量控制在2%～4%，入模溫度控制在5～28℃，滿足強度、耐久性等要求。

混凝土拌和采用拌合站統一拌制，混凝土罐車運輸至現場。導管采用Φ30 cm，壁厚6 mm的無縫鋼管。在施工前首先進行導管氣密性試驗。向導管內注水再用氧氣加壓1.1 MPa，穩定15 min，導管不漏水即為氣密性良好。同時對導管按連接順序編號，灌注混凝土時按編號順序連接。導管70多米長，留在導管內的混凝土達1.5 m3左右。通過計算，首盤封底混凝土宜用4.8 m3的大漏斗封底。漏斗內封蓋一塊比導管直徑大3 cm的圓鋼板，導管內卸壓后放球膽作隔水伐并起緩沖作用。封底完成后，拆除大漏斗，換上小漏斗，用混凝土罐車直接灌注。在灌注過程中經常用帶刻度的測繩測量砼上升高度，及時拆管以使導管埋深控制在2～6 m。當混凝土快達到設計高程時，減慢灌注速度，同時進行量測，控制超灌在1.1 ～1.2 m左右。最后用撈渣器撈取混凝土，來確定超灌高度。以撈到石子為準，這樣可免除上層水泥浮漿影響超灌的判定。灌注混凝土一般要3～4 h完成。

4控制要點總結

①合理選擇施工機械。本施工段為黏土及砂類土交互地層，適合用旋挖鉆機，它具有低噪音、弱擾動、快速成孔等優點，利于孔內護壁。在平原地帶橋梁樁基施工中有很大應用空間。

②鉆進速度合理，在砂層適當放慢鉆進速度（30~40 m/min），以利于護壁形成。泥漿指標適當，砂類土宜適當增大泥漿黏度（宜為20~22 s）和比重（宜為1.15），增強護壁，防止塌孔。

③科學管理，統籌安排，各分部有序進行。縮短空孔時間，保證孔徑、孔深，提高樁基質量。

④混凝土灌注過程應科學有序。樁基為隱蔽工程，需配備經驗豐富的專業技術人員現場指導進行，以保證工程質量。

參考文獻：

[1] 杜永昌.高速與客運專線鐵路施工工藝手冊[M].北京:科學 技術文獻出版社，2006.