SUTLEJ大橋砂性地質(zhì)旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

中國電建市政建設(shè)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(gòu)造采用三圓柱式橋墩作為樁基礎(chǔ)，其中最大樁基直徑為2m，樁長為58m。橋位地質(zhì)為第四系河流沉積砂性地質(zhì)，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(zhì)黏土團塊。

2 鉆孔工藝選擇

為保證大直徑砂性地質(zhì)鉆孔摩擦樁施工的可靠性，結(jié)合驗證鉆孔提供的技術(shù)參數(shù)和以往施工經(jīng)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(shè)

護筒用8～10mm的鋼板制作，其直徑為2200mm。護筒上部設(shè)置1～2個溢流孔。護筒的埋設(shè)采用旋挖鉆機靜壓法完成，護筒埋設(shè)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(zhì)素磺酸鈉鹽（kg）=100∶8000∶320∶24∶16。施工時可根據(jù)施工工序?qū)δ酀{性能指標進行調(diào)整，泥漿控制指標如表1所示。泥漿質(zhì)量應(yīng)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(shù)指標，不滿足要求要及時調(diào)整。

表1 泥漿控制指標

3.4 鉆機就位

樁位、護筒埋設(shè)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(shù)的選用如表2所示。

表2 鉆進參數(shù)表

鉆進前應(yīng)調(diào)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(shù)鉆進。在鉆進的過程中需經(jīng)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(zhì)變化情況，做好記錄，并與驗證鉆孔地質(zhì)柱狀圖核對，根據(jù)地質(zhì)變化調(diào)整鉆進參數(shù)。

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(jù)檢測樁的設(shè)計樁徑大小設(shè)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(nèi)，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(nèi)，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(shù)。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(jīng)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(zhì)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(nèi)，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(shè)計圖紙、相關(guān)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(xiàn)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(shè)置4塊定位擋塊保證保護層厚度。按設(shè)計圖紙要求，在鋼筋籠骨架內(nèi)側(cè)等間距、平行設(shè)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(nèi)側(cè)增設(shè)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(guān)試驗，且將導管自上而下進行編號。導管安放應(yīng)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(nèi)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(nèi)待凈化泥漿自護筒溢流口流出，經(jīng)過泥漿凈化機凈化后返回回漿池。清孔過程中，根據(jù)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(yīng)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(shù)量應(yīng)能滿足導管首次埋置的深度≥1.5m的要求，所需混凝土的數(shù)量可參照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50—2011）。①導管內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(zhì)量。混凝土灌注時要連續(xù)進行，設(shè)專人經(jīng)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(diào)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(shè)計參數(shù)、施工效果和地質(zhì)水文是否與設(shè)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(jié)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(jié)論

首先，樁基施工要重視前期地質(zhì)和水文資料的收集和驗證，熟悉當?shù)厥┕ひ?guī)范，以明確鉆孔設(shè)備選擇；其次，在砂性地質(zhì)中，重點在于對泥漿技術(shù)參數(shù)、鉆孔過程成孔質(zhì)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(zhì)鉆孔灌注樁施工中常見的施工問題和解決方法進行預(yù)判和總結(jié)，這樣才能不斷提高樁基施工質(zhì)量，并為同類地質(zhì)條件下的樁基施工提供借鑒和經(jīng)驗。