嚴寒地區黑龍江大橋擴底鉆孔樁施工

李緒森

(黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

嚴寒地區黑龍江大橋擴底鉆孔樁施工

李緒森

(黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

針對嚴寒地區進行擴底鉆孔樁施工的難點，通過試驗研究、施工總結，分析施工工藝，合理協調施工組織，有效提高施工效率，節省成本，縮短工期，保證工程質量，為現場施工提供指導參數。采用新的造漿技術，經濟便捷，降低環境污染與生態破壞，貼合實際，加強泥漿作用。結合工程實例，對施工技術進行檢驗，優化施工方法，為嚴寒地區低溫施工提供理論依據。

嚴寒地區；擴底 ；鉆孔樁；旋挖

1 工程概況

黑龍江大橋全長1 283 m，其主橋采用(84.75+84+5×147+84+84.75)m矮塔斜拉橋，中國側引橋為3×66.5 m鋼混疊合梁。大橋按公路—I級設計，主橋、引橋橋寬均為18.26 m。

黑龍江大橋主墩和過渡墩均采用相同形式的整體式基礎，每個橋墩設置樁基礎21根，樁基礎直徑為1.5 m，樁基長度分別為21 m、23 m和32 m，樁端設置直徑2.5 m的擴頭，樁端3 m位置進行擴樁頭施工。承臺平面尺寸為25.0 m(橫橋向)×10.0 m(順橋向)，承臺厚度為4.0 m。

橋位地區為漫灘沖積層，內含豐富的地層水，含水層厚度為6～12 m，且地下水無水壓力。本項目位于島狀多年凍土區，年平均氣溫為-3～0 ℃，年平均低溫-1～0 ℃，多年凍土厚度為20～5 m。

2 擴底鉆頭現場試驗

2.1 試驗目的

檢驗擴底鉆頭的適用性與準確性，確定合理的技術參數，標準的施工工藝。

2.2 試驗過程

選取地質結構較好的位置進行旋挖鉆孔。

(1)靜止狀態下量測擴底鉆頭的伸展尺寸，分為三個檔位。

第一檔，使鉆頭豎向行程達到最大值，量測鉆頭擴展尺寸為：2.46 m，此時，操作室儀表盤顯示鉆頭行程為0.00 m。

第二檔，使鉆頭行程達到第二個控制檔位時，量測鉆頭擴展尺寸為2.26 m，操作室儀表盤顯示鉆頭行程為-0.12 m。

第三檔，使鉆頭行程達到第三個控制檔位時，量測鉆頭擴展尺寸為1.99 m，操作室儀表盤顯示鉆頭行程為-0.18 m。

(2)換上撈砂鉆頭進行正常鉆孔，鉆孔2.44 m深后，換擴底鉆頭進行鉆孔，此時，鉆頭的擴展尺寸為2.26 m。鉆孔5分鐘后，提出鉆頭，量測實際孔徑為：

(3)換上撈砂鉆頭繼續鉆孔0.56 m深后，換擴底鉆頭進行鉆孔施工，此時，鉆頭的擴展尺寸為2.46 m。鉆孔5分鐘后，提出鉆頭，量測實際孔徑為2.50 m。

2.3 試驗成果

根據現場的孔內情況并測量尺寸，發現鉆頭行程可有效的控制擴底鉆頭的擴展尺寸，孔壁較為完整，樁頭形狀較符合設計樁頭形狀，能夠滿足設計要求。

3 擴底鉆孔樁成孔施工

3.1 測量放樣

橋梁中心線施工放樣成果經監理工程師批準后進行具體的樁位施工放樣工作。用“十字交會法”或“導線點控制法”控制樁位的中心位置并報經監理工程師檢驗。

3.2 埋設護筒

護筒采用厚16 mm的鋼板卷制而成，護筒直徑比鉆孔樁直徑大40 cm，高6 m。護筒焊接牢固連接嚴密不漏水。埋設護筒時護筒頂端高出地面0.3 m或水面1.0～2.0 m，護筒埋置深度根據規范要求以及樁位的水文地質情況確定，一般埋深4 m；有沖刷影響的河床，沉入局部沖刷線以下不小于1.0～1.5 m，保證護筒埋設牢固。埋置后的護筒中心線與樁中心線重合平面位置偏差不得大于5 cm ，護筒傾斜度的偏差不得大于1%。在鉆孔過程中隨時檢查復核護筒位置的準確性。護筒在灌注完混凝土后拔除。

3.3 泥漿制備

泥漿主要由膨潤土、水、增粘劑等組成，鉆孔時泥漿面應始終在護筒頂以下0.5 m左右，以使在灌注混凝土進及施工完成保持鉆孔穩定，護筒在混凝土灌注后拔出。

在墩位處就近挖兩個池子作為造漿池和沉淀池，鉆孔殘渣不能直接向江中排放，同時在指定廢棄位置開挖一大型鉆渣排放池，配置1～2臺泥漿輸送車，將墩位的鉆渣運送至指定位置棄置。

3.4 鉆孔

根據本工程鉆孔樁基礎設計為擴底鉆孔樁的特點，我部采用TR-360c型旋挖鉆機，配備撈砂斗和擴底兩種鉆頭，成孔工藝分為兩部分，第一部分為等徑樁身成孔施工，第二部分為樁端擴底成孔施工。以設計樁長為26 m，樁徑1.5 m，擴底樁端長3 m，擴底直徑為2.5 m。

(1)第一部分等徑樁身成孔施工

此部分成孔施工工藝與傳統旋挖鉆機配備撈砂斗鉆頭成孔施工相同。首先平整場地，挖設泥漿池，然后埋設護筒，調配泥漿，成孔鉆進。不同處在于鉆進24.54 m時，更換擴底鉆頭，開始擴孔施工。

(2)第二部分樁端擴孔施工

此部分擴底、鉆孔是擴底鉆孔樁成孔施工的關鍵，操作手必須做到細心，慢進，準確控制擴底鉆頭擴展尺寸，擴底鉆頭擴展直徑為100 cm，鉆桿豎向對應行程為30 cm，鉆頭擴展分為三個檔，每一次通過調整限位墊塊檔位，控制擴孔最大直徑，第一個檔位最大擴孔直徑為2.013 m，第二個檔位最擴孔直徑為2.313 m，第三個檔位最大擴孔直徑為2.500 m。據此，擴孔施工分三個步驟，具體如下：

第一步，鉆機配備撈砂斗鉆頭，鉆進24.54 m，更換擴底鉆頭，將擴底鉆頭限位墊塊安置到第一個檔位，鉆頭慢速放入孔中，降至孔底，轉動鉆頭，鉆機逐漸加壓，使鉆頭擴展開來，直至鉆頭展放至第一個限位墊塊，孔徑由1.5 m擴展到2.013 m，通過鉆桿豎向行程10 cm，進行效驗擴展程度，此時鉆機旋轉壓力逐漸減小，然后停止旋轉，將擴底鉆頭慢速提升，移除孔位，傾倒鉆渣，第一步施工完畢。

第二步，更換撈砂斗鉆頭，鉆進0.9 m，孔深為25.44 m，然后更換擴底鉆頭，調整鉆頭限位墊塊至第二個檔位，進行第二次擴底施工，孔徑擴展到2.313 m，鉆進擴展過程同第一步。

第三步，更換撈砂斗鉆頭，鉆進0.56 m，孔深為26.0 m，達到設計孔深，然后更換擴底鉆頭，撤除鉆頭限位墊塊，進行第三次擴孔施工，最終孔徑擴展至2.5 m，鉆進過程同上。最后提出擴展鉆頭，更換撈砂斗鉆頭，將孔內鉆渣清撈干凈，成孔完畢。

表1 擴底成孔施工步驟與各項數據控制對照表

4 擴底鉆孔樁成孔檢驗

4.1 檢測原理

聲波檢測法是通過發送器將超聲波發送信號通過泥漿作為傳播介體到達孔壁，碰觸孔壁后信號再次通過泥漿折回，這時，用接收器收集傳播回來的信號，保存并記錄數據，信號經計算機進行數字處理，處理后將信號變為能直觀反映波速的數值，并在計算機上生成可表達相關數據的孔內剖面圖。通過波速可計算出實際發送器至孔壁的距離，從而分析樁徑。

4.2 試驗檢測

首先確定超聲波在泥漿中的傳播速度，通過在孔口進行測試，現場兩側孔徑，確定該孔徑的傳播時間，計算出超聲波在此泥漿中的傳播速度。

然后，設置4組超聲波檢測探頭，探入孔底，4組探頭十字交叉布置，釋放超聲波并慢慢提升探頭，計算機收集信號并自動繪制各個位置的剖面圖，根據測得數值進行計算分析，核對剖面圖的準確性。

4.3 注意事項

(1)檢測過程中探頭不能碰觸孔壁。

(2)提升過程應保證垂直度。

(3)泥漿比重不能超過1.3，并盡量保證泥漿在孔內的均勻性。

5 結 語

擴底鉆孔樁施工時，施工難度較傳統鉆孔樁施工大，耗時較長，操作繁瑣，但是能節約成本，降低樁長。

施工過程中的控制尤為重要，必要時可增加擴底次數，使樁端截面滿足設計要求。成孔后可用測壁測槽儀對成孔效果進行檢驗，合格后方可進行下道工序。鉆孔時應保證泥漿比重不易過大，否則好會影響儀器的檢驗效果，且在成孔檢驗前于孔口處測定需檢測孔內的泥漿比重值，從而推算出波速值，以保證檢驗成果的準確性。

[1] 郭法生. 青藏鐵路多年凍土區旋挖鉆擴底鉆孔樁施工[J].安徽建筑,2008.

[2] 吳德榮,王棠潔. SH擴底樁施工法[J]. 施工技術，1980.

[3] 唐文超，錢濟章，李律. 鉆孔擴底樁施工技術[J].山西建筑, 2005,31(9):65-66

U445.43

C

1008-3383(2017)08-0159-02

2016-11-01

李緒森(1987-)，男，工程師，研究方向：橋梁工程。