特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工技術

李佳航

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安710024）

1 工程概況

本工程主墩布置16根樁徑2.8m2.2m的變截面鉆孔灌注樁，樁間距5.6×5.6m（橫橋向×順橋向），過渡墩布置6根樁徑2.8m2.2m的變截面鉆孔灌注樁，樁間距5.6×5.6m(橫橋向×順橋向)，共計樁基92根，樁基長度在35～95m，25m以下設計樁頂樁徑為Φ2.8m，25m以下設計樁底樁徑為Φ2.2m。

2 鉆孔灌注樁施工技術與平臺布置

2.1 施工工藝

施工準備—測量定放樣—埋設孔口臨時護筒—鉆機就位—設置泥漿池、造漿—鉆孔—成孔—第一次清孔（—下設永久鋼護筒）—制作、安放鋼筋籠及聲測管—導管安裝—二次清孔—拌制、運輸混凝土—澆筑水下混凝土—鑿除超灌混凝土樁頭—清理樁頭、無損檢測。

2.2 施工平臺布置

為滿足施工要求，引橋15#、39#-44#墩臺和主橋1#、2#墩、5#墩場地坡度較大，需提前平整場地。

3 施工技術措施與要點

3.1 鉆孔施工的技術措施和要點

3.1.1 放樣測量

采用電子全站儀精確定位樁孔位置，并按樁位點拉制四根控制樁，用四根控制樁控制護筒長度的埋設情況，使之精確定位。樁身為3cm×3cm，高80cm的木樁，需埋地45cm，頂部埋設測釘用水泥砂漿或混凝土保護，以防止施工時受到干擾[1]。

3.1.2 施工鉆機就位

在鉆進過程中，提前檢查其性能狀況，確保鉆機正常工作。檢測基臺，確認基座牢固，避免在施工過程中發生地基不均勻沉降，如有必要再次打夯地基。

3.1.3 施工鉆孔順序

墩基通常是群樁或排樁，為避免相鄰的樁孔在澆灌時串孔，而且澆筑設備的自重很大，在澆筑時既要保證成樁質量也要保證澆筑的安全，施工過程中應采用跳樁或跳排的鉆孔順序。

3.1.4 施工臨時護筒埋設

測量員放樣護筒位置，撒上白灰記號，采用挖埋法，用人工配合挖機挖到護筒底高程，汽車吊將護筒放置在基坑內，進行校核，護筒四周用土壓實[2]。

3.1.5 泥漿制備

漿液配制應選擇鈉基膨潤土。混合漿是按施工階段和地層特征來制作混合漿料，可參照《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T3650—2020)所規定的性能指標，并根據實際情況做出調整。

對樁內開挖量進行計算，泥漿池、沉淀池等容積不得小于樁孔2倍容積；為防止泥漿污染河流區雨水收集保護區域，須采取必要的防滲漏措施。

3.1.6 沖擊鉆進

主橋：先用2.8m鉆機鉆孔至2.8m樁孔設計樁底，經現場技術人員確認后，更換2.2m鉆頭，沖孔入至2.2m樁直徑設計孔底。在換鉆期間，要確保其不移動，快到護筒底(2.8～2.2m變型截面)時，應減小行程，慢速鉆進，防止擴、塌、偏斜事故發生。

3.1.7 施工掏渣

碎渣攜帶大量泥土擠入孔壁，而且多數都是經由掏渣筒流出的，所以當沖擊一定的時間后，就應該立刻把沖擊錘拔出，并換掉鉆渣筒，往下鉆至鉆孔底部，取出鉆渣，放入棄渣溝。一旦鉆渣過厚，則漿液就無法使所有的鉆渣上浮，鉆錘打擊不到新土(巖)層，或會使漿液慢慢變稠導致吸收了大部分的撞擊能量，或阻礙鉆錘旋轉，而使撞擊的進尺力明顯減弱，甚至有沖擊成梅花孔、扁孔等的風險，所以需要重新進行掏渣。

3.1.8 施工終孔

鉆到設計深度以后，要檢測地質情況。把鉆渣和地質柱形圖進行比較分析，以檢驗地質條件是否滿足工程設計條件。立即告知監理工程師和現場設計代表并加以證實。如達到設計條件，應立即檢驗孔徑、孔形、孔深、垂直程度，在清孔后再對孔底的沉渣物加以檢查。

3.1.9 施工孔徑、孔形測量

在樁孔成孔、鋼筋籠下入之前，要對孔徑及孔形進行檢測。本項目以樁直徑為基準，并用籠式井徑器(試籠)入孔進行了測量，籠式井徑器選用螺紋鋼筋制成，其外徑小于孔徑100mm，且不得超過鉆孔的設計口徑，以Φ25mm/Φ28mm為宜。檢驗時，先將井徑裝置提起，孔心與起吊鋼纜高度保持一致，慢慢插入孔內，上、下無阻力，說明孔超過試籠的直徑。

3.2 清孔施工的技術措施和要點

根據工程設計需要，采取了氣舉—反循環法為鉆孔樁的清孔方法。相對于傳統的清孔工藝，需要設置更多的空氣壓縮機、漿液分離器、清管設備。清孔工藝要測定泥漿的密度和含砂率，沉渣中應無大粒度碎石。開孔率要求：

主橋孔底(端承樁)淤積厚度不超過50mm，引橋(摩擦樁)不得超過150mm。

膨潤土泥漿：槽孔內泥漿密度≤1.03～1.10g/cm3，黏度為17～20s，含砂量在2%以下。清孔結束后，如4s內沒有澆筑混凝土，要再次測出沉渣量，如超過規定，必須重新清理。

混凝土注入：澆筑混凝土前，應對混凝土運輸管路和容器灑水潤濕，在澆筑管道內下放隔水球，待儲料斗注滿混凝土后，開始澆筑混凝土。導管的初始埋設深度不應少于1m，且應保證導管底部高度的要求，在封底時確保導管埋在混凝土中的深度不少于1m。混凝土用專用運輸車輛運到施工地點，通過汽車吊提升料斗入倉。

4 施工中應注意的問題

該橋梁樁基礎直徑為2.8m，最大樁長95m，最大樁深達100m，超深樁徑特大樁基礎施工困難，施工過程中易出現塌孔，成孔后清孔質量難以保證。鋼筋籠孔口吊裝的難度較大，主橋各樁孔采用兩籠式結構，2.2m單籠最大吊重46t左右，2.8m長單籠重量37t；主梁內外雙層、雙筋等連接形式，節點數量多，對接困難。

應對措施：根據現場地質條件，采用不同深度護筒和不同型號鉆具鉆進施工，并使用質量最高的膨潤土泥漿護壁，避免在打孔時發生塌孔。在成孔后用氣舉反循環的方式進行清孔工序，使其超深樁孔的沉渣層厚度符合設計要求。加工專用的打梢盤，鋼筋籠吊起用180t履帶吊起，將單節鋼筋籠的長度增加，以減少孔口對接次數；保證鋼筋籠加工精度，鋼筋籠先進行試拼裝校核。

超深樁傾斜度控制困難。應對措施：采用沖擊鉆施工成孔。地面平整牢固，確保鉆機水平。強化鉆孔過程的控制，每鉆進4m測孔傾斜度，及時發現、糾正。控制鉆孔速度、鉆孔壓力、降壓鉆孔。根據孔的深度和孔徑選擇合適的鉆孔設備和鉆孔方式。

5 施工期間事故的預防與治理

5.1 塌孔的防治與治理

孔洞的崩塌事故很容易出現，在樁孔塌陷時要細心地察看現象，孔內水面冒出細水泡，無進尺或進尺差甚微，孔深忽然變淺，鉆頭無法到達原先的深度等，都顯示已經塌陷。

事故預防措施：在對松散的土壤地層沖磨時，要控制尺寸，并選擇比重大、黏性高、膠體率高的優質泥漿；護筒長度符合要求并與孔壁要緊密，護筒外側周邊須用黏質土回填，并分層均勻地夯實；清孔時要注意龍頭在孔內的高度；清孔時泥漿要有足夠的強度和黏性。

事故處理方法：在孔洞坍塌后可以回填再沖，或將鋼護筒下至未坍塌處至少1m；孔內如果坍塌情況不嚴重，可以提高泥漿比例繼續鉆孔。如果嚴重的話，可把砂巖、黏土混合物填在坍塌部位上1～2m，或者全部回填，繼續沖孔。

5.2 鉆孔的預防和處理

事故預防措施：鉆孔規格要統一，定期檢測鉆孔直徑，對有損壞的鉆孔頭進行修復或替換；在鉆時要控制尺寸，選用比重、黏度、膠體率高的優質泥漿，并確定護筒口的水頭標高。

事故處理方法：出現收縮孔洞，可通過鉆孔頭上下反復掃孔的方法擴大或用黏土片石填筑縮小孔洞，待密實后再鉆孔。

5.3 防止和處理卡埋式鉆具

卡埋鉆具是在鉆孔工程施工中最容易發生并且危害性很大的一類事件，所以在工程施工過程中就應該采用積極主動的措施加以防范，而如果出現事件，就應該采取有效措施，及時處理。卡埋鉆具的處理方法主要是：

垂直吊掛，即通過吊車或液壓頂升機垂直將其起吊。

鉆頭磨削附近的疏松法，也就是利用反循環或水下切削等方式，把周邊沉渣重新清理一遍，然后再起吊。

高壓噴射，是在原鉆頭二端相對稱地開兩個小孔(小孔中心距鉆頭邊緣0.5m左右)，然后放入噴射管對準被卡的鉆孔頭高壓噴射清洗，直到將二孔全部噴穿，并使原來的孔眼中心位置保持不變。

護壁挖除法，當卡鉆位置不深時，采用護筒、水泥等材料進行護壁，人工直接挖除。

5.4 防止樁基鉆孔偏移現象

事故預防性保護措施：安裝的鉆機須穩固、垂直；軟硬巖、陡坡時，要控制進尺、低速運行鉆進，或者采用卵石、片石充填后再鉆入。

事故處理方法：一般性的偏斜，將鉆頭上、下多次掃孔，使樁孔成正直；鉆偏嚴重的情況，需用砂礫及黃土回填，密實后再行鉆孔。

5.5 鉆孔漏漿

事故預防措施：在施工前期，對靠近樁位的坑洞、枯井等孔洞加以回填；地下水位較深或樁側土缺乏水時，在鉆孔中應用黏稠性很大的水泥漿；護筒埋設時，在側壁周圍使用黏土分層回填壓實。

事故處理方法：低速下鉆，加稠泥漿。

6 結語

施工過程中，應認真對每道工序進行檢查（深度、孔徑、孔底沉渣、澆筑所用混凝土質量、泥漿質量等），經驗收合格方可進入下道工序，并且通過加強過程控制，不斷完善施工措施，使其滿足技術要求和設計文件，確保施工質量。