SUTLEJ大橋砂性地質旋挖鉆孔灌注樁施工技術研究

中國電建市政建設集團有限公司，天津 300384

1 工程概況

PKM高速公路是巴基斯坦貫通南北的骨架高速公路，北起白沙瓦，連接木爾坦、蘇庫爾，終點至卡拉奇，蘇庫爾—木爾坦段全長為392km。PKM高速公路中的SUTLEJ大橋橫跨SUTLEJ河，下部構造采用三圓柱式橋墩作為樁基礎，其中最大樁基直徑為2m，樁長為58m。橋位地質為第四系河流沉積砂性地質，橋址地層由粉砂、粉土、細砂、礫石等組成。粉土松散、稍密，手捏有砂感，不能搓成條，約含5%的粉砂，深度約2m。細砂飽水、密實，含少量云母，偶爾可見少量砂礫，局部可見少量泥質黏土團塊。

2 鉆孔工藝選擇

為保證大直徑砂性地質鉆孔摩擦樁施工的可靠性，結合驗證鉆孔提供的技術參數和以往施工經驗，樁基采用旋挖鉆機成孔方式，靜態(tài)泥漿護壁水下灌注法施工。

3 施工工藝

3.1 樁位放樣

采用全站儀運用坐標法準確放出樁位中心點，然后沿樁中心呈十字形引出4個樁位點用來控制樁位，作為單樁護樁。鉆孔前要進行樁位復測，保證誤差符合要求。

3.2 護筒埋設

護筒用8～10mm的鋼板制作，其直徑為2200mm。護筒上部設置1～2個溢流孔。護筒的埋設采用旋挖鉆機靜壓法完成，護筒埋設完畢，在護筒上用紅油漆標識護樁方向線位置。

3.3 泥漿制備

泥漿池按鉆孔灌注樁施工平面布置圖進行開挖和防護，分為膨化池、儲漿池、回漿池，并用循環(huán)槽連接，采用泥漿攪拌機制漿。泥漿造漿材料選用膨潤土，泥漿提前24h制備好，制備泥漿的配合比為水（m3）∶膨潤土（kg）∶碳酸鈉（kg）∶羧甲基纖維素（kg)∶鐵鉻木質素磺酸鈉鹽（kg）=100∶8000∶320∶24∶16。施工時可根據施工工序對泥漿性能指標進行調整，泥漿控制指標如表1所示。泥漿質量應由專人負責。在鉆孔過程中每進尺5～10m時測定一次泥漿技術指標，不滿足要求要及時調整。

表1 泥漿控制指標

3.4 鉆機就位

樁位、護筒埋設符合要求后，鉆機鉆頭中心對準樁位，確保鉆機導桿中心線、回旋盤中心線和護筒中心線在同一條直線上。

3.5 鉆孔

采用徐工XR260D旋挖鉆機，鉆進鉆頭采用雙開門截齒鉆頭，鉆進參數的選用如表2所示。

表2 鉆進參數表

鉆進前應調整桅桿的垂直度，保證樁位準確。初鉆時，先啟動泥漿泵進行循環(huán)，待泥漿均勻后進行鉆孔。開始鉆進時，適當控制進尺，低擋慢速鉆進，并及時進行泥漿補給，以保持泥漿面的穩(wěn)定。鉆至護筒底以下1m時，參照擬定的鉆進參數鉆進。在鉆進的過程中需經常注意地層變化，每進尺2m或在地層變化處撈渣取樣，判斷地質變化情況，做好記錄，并與驗證鉆孔地質柱狀圖核對，根據地質變化調整鉆進參數。

3.6 成孔檢測

孔徑檢測在樁孔成孔后，下入鋼筋籠前進行。檢孔器采用鋼筋籠孔徑器，其形似小型鋼筋籠，采用直徑φ13mm和φ22mm的鋼筋制作，其尺寸根據檢測樁的設計樁徑大小設計，外徑D（外徑不大于鉆頭直徑）取1970mm，長度宜為樁徑的4～6倍。檢測時，將檢孔器吊起，孔的中心與起吊鋼繩保持一致，慢慢放入孔內，上下通暢表明孔徑大于給定的籠徑。孔深采用專用測量繩，測量繩距孔壁100～200mm，垂球緩慢沉入孔內，接觸孔底時，輕輕拉起錘球并放下，判斷孔底位置，然后讀取讀數。每孔沿孔壁均勻間隔布置不少于3個測點，取其最小值為終孔孔深H。成孔傾斜度檢測采用鉆桿測斜法。

3.7 首次清孔和沉渣厚度檢測

終孔后，經對孔位、孔徑、孔深、傾斜度進行檢查，確認鉆孔合格后，進行第一次清孔。采用鉆機（換成平底鉆頭）進行清孔。孔底沉渣采用標準錘檢測。測錘一般采用平底錐形錘，錘底直徑約150mm，高約220mm，質量約5kg，測錘頂端系上測繩，測繩宜采用鋼制（可采用測終孔專用測量繩），測時靠近孔壁，利用測錘自重慢慢沉入孔內，當有較強的震顫感時，可判斷測錘已至孔底，讀取測繩上的深度值h，每孔沿孔壁均勻間隔布置不少于3個測點，取其最小值為測錘測量深度h。則樁孔深度H與測錘測量深度h之差即為沉渣厚度，孔底沉渣厚度小于300mm。

3.8 運輸、吊裝鋼筋籠骨架

鋼筋籠按照設計圖紙、相關規(guī)范和吊裝條件，分節(jié)在鋼筋加工場進行制作，用平車運至現場。保護層采用滾軸式砼定位墊塊，厚度為60mm，直徑為160mm，每隔3m均勻設置4塊定位擋塊保證保護層厚度。按設計圖紙要求，在鋼筋籠骨架內側等間距、平行設置，將聲測管牢固綁扎在主筋上。吊放鋼筋籠采用人工配合吊車方式，采取雙滑輪、多點位、吊點加固等方式將鋼筋籠吊到孔位上方，對準孔位，扶穩(wěn)，保持垂直緩慢下落。分節(jié)連續(xù)下放鋼筋籠直至安裝到位，對其進行樁中心矯正并固定，并復核鋼筋籠頂高程。鋼筋籠安裝到位后，沿護筒內側增設鋼筋籠加強筋頂筋，即在鋼筋籠最上端加強筋四周焊接4根頂筋頂住護筒，防止造成樁基偏位。

3.9 安放導管

混凝土澆筑導管采用快速絲扣連接的鋼管，直徑為300mm，使用導管前按要求進行拼接、水密、承壓、抗拉等相關試驗，且將導管自上而下進行編號。導管安放應在鋼筋籠安裝后及時進行，導管由吊車吊入，保持位置居中，緩慢下放，導管底部距離孔底300mm。二次清孔后和混凝土澆筑前，在導管內部放置隔離球，安裝澆筑大料斗并放置隔離蓋板。

3.10 二次清孔

導管安裝完成后進行二次清孔，二次清孔采用換漿法，即借助澆筑導管用高壓泥漿泵正循環(huán)清孔。由泥漿泵泵送的新制泥漿通過膠管與樁孔中的導管連接，將新制泥漿注入孔底，孔內待凈化泥漿自護筒溢流口流出，經過泥漿凈化機凈化后返回回漿池。清孔過程中，根據清渣效果適時上下提放、左右移動導管，加快擾動孔底沉渣，以達到快速清渣的效果。

3.11 灌注水下混凝土

混凝土運至澆筑地點，應檢查其均勻性和坍落度，坍落度宜為180～200mm。

（1）首批混凝土的數量應能滿足導管首次埋置的深度≥1.5m的要求，所需混凝土的數量可參照《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T F50—2011）。①導管內混凝土柱平衡導管外（或泥漿）壓力所需的高度h1≥Hw,w/c=24.1m。Hw為井孔內水或泥漿的深度，m；w為井孔泥漿的重度，kN/m3，取10.3；c為混凝土拌和物的重度，kN/m3，取24。②首批混凝土用量計算公式如下：

式中：D為樁孔直徑，m，取2；H1為樁孔底至導管底端間距，m，取0.3；H2為導管初次埋置深度，m，取1.5；d為導管內徑，m，取0.3。首批混凝土用量為7.4m3，導管下口埋入混凝土的深度不少于1.5m。施工時必須采用大料斗。

（2）開澆時將大料斗裝滿混凝土，提升隔離蓋板，同時加大砼罐車放料速度，使混凝土瞬間壓球封鎖導管底部，有效保證樁底混凝土質量。混凝土灌注時要連續(xù)進行，設專人經常測量混凝土面上升高度，做好記錄和計算，及時拆卸導管以調整導管埋深，保證導管埋深在2～6m。混凝土灌注至樁頂部位5m以下時，坍落度宜控制在160～170mm，并停止提升導管，待灌注至規(guī)定高程后一次性提升導管。

4 樁基檢驗

在工程樁基施工前，需要先進行試驗樁基的施工，以判斷設計參數、施工效果和地質水文是否與設計相符，鑒于SUTLEJ大橋的重要性，同時需要驗證鉆孔。試驗樁基檢測要求進行荷載試驗和樁身完整性檢測，合格后才允許進行工程樁基的施工，工程樁基完整性檢測采用聲波透射法。從后期檢測結果來看，90個樁基混凝土均勻性良好，樁身完整，為Ⅰ類樁基，均滿足規(guī)范要求。

5 結論

首先，樁基施工要重視前期地質和水文資料的收集和驗證，熟悉當地施工規(guī)范，以明確鉆孔設備選擇；其次，在砂性地質中，重點在于對泥漿技術參數、鉆孔過程成孔質量檢測、清孔和水下混凝土灌注等重點工序的控制；最后，要有針對性地對砂性地質鉆孔灌注樁施工中常見的施工問題和解決方法進行預判和總結，這樣才能不斷提高樁基施工質量，并為同類地質條件下的樁基施工提供借鑒和經驗。