大直徑卵石+多斜面致密砂巖地層水下超長大直徑樁基快速施工技術

徐帥軍 衛康 鄭春雨

? 某大橋主橋橋址處地層比較復雜，主橋樁基較長、樁徑較大，同時位于水深約 6m 的主航道附近，施工難度大，安全風險高，項目通過研究，提出大直徑卵石+多斜面致密砂巖地層水下超長大直徑樁基快速施工技術，極大地提高了復雜地質環境中水下超長大直徑樁基的施工效率，提高了樁基施工質量，降低了樁基施工風險。

大直徑;多斜面;致密;砂巖;超長;加長鉆頭;導向鉆進;接力鉆進;自錨式勁性井字鋼架

樁基施工雖然是橋梁施工中的常規工程，但在大直徑卵石+多斜面致密砂巖地層中施工樁基還是存在很多的難題，具體體現為（1）鋼護筒安裝困難，邊引孔邊插打鋼護筒容易造成大型設備窩工，施工效率低;（2）橋址處斜巖面較多、軟硬巖傾斜交接頻繁，采用沖擊鉆等設備成孔效率低，旋挖鉆等設備成孔質量相對較差;（3）鋼筋籠自重過大，在安裝鋼筋籠時大型穿杠不易穿過鋼筋籠，安全風險高。

1工程概況

某漢江公路大橋主橋墩均為水中群樁基礎，采用鉆孔灌注樁，每個主墩設置 20 根基樁，樁徑 2m、樁長 80m。橋址區陸域平坦開闊，整體穩定性較好，橋址區揭露地層主要為第四系填土層和全新統沖擊積粉砂層、卵石層等，下伏基巖為第三系粉砂巖和含礫砂巖。

2工藝原理

2.1“導向鉆進+超聲波檢孔+修正并接力鉆進”成孔

采用“配有特制3m加長鉆頭的小型鉆機導向鉆進+超聲波跟蹤檢孔+大型鉆機修正并接力鉆進”的施工工藝。小型鉆機鉆頭高3m，直徑為1.6m，大型鉆機鉆頭高1.2m，直徑為 2m（樁徑為 2m），先采用小型鉆機進行導向鉆進，再采用超聲波檢測儀對鉆孔進行初步檢測，獲取鉆孔傾斜部位及傾斜度等數據，最后用大型旋挖鉆機進行孔形修正，并接力鉆進成孔。

設計了“自錨式勁性井字鋼架”的臨時固定裝置，如下圖3-1所示。用四根鋼絲繩分別穿過鋼筋籠加強圈均勻分布的四個點，將鋼絲繩通過卡扣固定在臨時固定裝置的四個角點上，當上一節鋼筋籠安裝完成后，起重機起吊鋼筋籠使鋼絲繩松弛，解除卡扣、抽出鋼絲繩并下放鋼筋籠。

3施工工藝流程

3.1 鋼護筒卷制、安裝

項目分別在漢江兩側配備一臺卷板機對主橋樁基鋼護筒進行加工，鋼護筒底穿過卵石層并進入巖層0.5m，鋼護筒頂與鋼平臺頂平齊，鋼護筒加工完成后運輸至現場借助SR70型旋挖鉆機、150振動錘、85t履帶吊進行安裝。加工鋼護筒的過程中，在施工平臺上測量放樣，安裝護樁及雙層導向架，導向架焊接在施工平臺上，并對鋼護筒吊裝下放到孔位。

采用SR70型旋挖鉆機（鉆頭直徑 1.6m、長3m）配合配有150KW振動錘的履帶吊進行鋼護筒安裝，鋼護筒下放到位后，采用振動錘振動下沉，鋼護筒無法下沉時開始采用小型旋挖鉆機進行引孔，由于引孔地層主要為卵石層，為了防止?？赚F象的發生，每次引孔深度控制在 0.6m，鉆機旋挖一次，隨后繼續振動下沉鋼護筒，循環上述操作直至鋼護筒底達到設計標高。

3.2 泥漿制備

制備泥漿采用泥漿攪拌機，造漿后應試驗全部性能指標并滿足規范及設計要求。鉆進的時候使用泥漿泵泵送入孔，清孔采用反循環加泥漿凈化器，鉆孔與泥漿凈化器閉路循環，鉆孔過程中應隨時檢測泥漿比重和含砂率，根據地質情況隨時調整泥漿的性能指標。灌樁時利用周邊鋼護筒做循環池，泥漿返至周邊鋼護筒內再借助泵抽回到岸上的泥漿池內重復利用。

3.3 旋挖鉆機鉆進成孔

某漢江公路大橋主墩樁基樁長80m（樁底距離平臺頂為 97.5m）、樁徑 2m。項目采用小型旋挖鉆機SR70（鉆頭高3m、直徑 1.2m）+大型旋挖鉆機寶峨 BG38（鉆頭高1.2m、直徑2m）進行成孔。

充分利用振動錘對鋼護筒振動下沉的時間，安排小型旋挖鉆機對已安裝完鋼護筒的樁基進 行導向引孔，有工作面后，大型旋挖鉆機進場并接力小型旋挖鉆機對樁基鉆進成孔。鋼護筒全部安裝完成后，小型旋挖鉆機與大型旋挖鉆機一前一后分別對未成孔的樁基進行導向引孔及接力鉆進成孔。

3.4 鋼筋籠制作、運輸及安裝

（2）鋼筋籠的運輸。鋼筋籠在鋼筋加工廠統一制作，需用平板運輸車運至施工現場。在運輸過程中，必須將鋼筋籠固定牢固，確保鋼筋籠不變形。

（3）鋼筋籠的安裝。鋼筋籠安裝前清除粘附的泥土和油漬， 保證鋼筋與混凝土緊密黏結。

（4）鋼筋籠起吊。扁擔梁上下各設兩個吊孔，上面兩個吊孔通過鋼絲繩與起重機吊鉤連接，下面兩個吊孔通過鋼絲繩與鋼筋籠連接固定。

（5）鋼筋籠下放。鋼筋籠的吊筋與穿杠、穿杠與護筒焊接固定。

（6）鋼筋籠現場連接。鋼筋籠現場連接采用機械連接，連接接頭性能應滿足設計及《鋼筋機械連接技術規程》JGJ-107-2016 規定的要求。

（7）聲測管的連接及檢查。安裝聲測管時除最底節焊接在鋼筋籠上外，其余各節均預先綁扎在鋼筋籠內，每節鋼筋籠對接完后，對接聲測管，并保證成樁后的聲測管互相平行，每節鋼筋籠安裝完畢后聲測管內灌滿清水，并觀察管內水面不下降，以確認其不漏水，聲測管第一節底口與鋼筋籠平齊，最后一節頂口與鋼平臺平齊，提起連接好的鋼筋籠緩慢下放。鋼筋籠下放到位后均采用“自錨式勁性井字鋼架” 的臨時固定裝置對鋼筋籠臨時固定，四根鋼絲繩分別穿過鋼筋籠加強圈均勻分布的四個點，將鋼絲繩通過卡扣固定在臨時固定裝置的四個角點上，當后面一節鋼筋籠安裝完成后，起重機起吊鋼筋籠使鋼絲繩松弛，解除鋼絲繩上的卡扣、抽出鋼絲繩并下放鋼筋籠，直到最后一節鋼筋籠安裝完成。

3.5 導管安裝

樁基混凝土采用導管法灌注施工，導管使用前需經監理工程師檢查，確定不漏氣、不漏水和沒變形，接頭連接牢固可靠，滿足水密性試驗要求。導管依次下放，并做好導管下放順序、每根導管節數、每節導管的長度的記錄。

3.6 二次清孔

導管底端距孔底間距宜為30～40cm，導管經逐節拼裝底端下放至距孔底間距滿足要求后，在灌注水下混凝土前再次進行孔內泥漿的性能指標和孔底沉渣厚度檢測，若不滿足設計和規范相關指標要求時，采用反循環法進行二次清孔，清孔時應注意保持樁孔內泥漿面高度，以防止泥漿面過低造成塌孔。二次清孔結束后報請現場監理工程師驗收合格后，方可開始灌注水下混凝土。

3.7 灌注水下混凝土

混凝土整個灌注過程現場試驗人員全程監控，保證混凝土質量滿足灌樁要求。灌樁混凝土采用混凝土罐車運輸，運輸過程中應以2～4r/min慢速旋轉混凝土罐進行攪動，準備卸料前應加速旋轉20s進行攪動?，F場采用大小料斗灌注。灌注首盤砼時采用大料斗，當混凝土放滿大料斗后立即用吊車小吊鉤快速提拔出料斗底部封底墊片，同時罐車配合快速旋轉混凝土罐加速卸料，確保首批混凝土順利封底，然后換用小料斗進行正常灌注，灌樁一旦開始，應連續進行，不得中斷。導管的埋置深度應控制在 2～6m，拆除導管前應準確計算導管埋深和可拆除的米數，拆卸導管時動作要快，時間一般不宜超過15min，同時要防止小機具和混凝土殘渣等掉入孔中。已拆下的導管必須立即沖洗干凈，堆放整齊。在灌樁過程中每根樁需按要求留取試件?；炷凉嘧⒌浇咏O計標高時，準確計算出還需要的混凝土數量，做好混凝土卡方，避免過多剩余混凝土造成浪費。灌注混凝土結束后，提拔最后一節導管時，速度要慢，以防止樁頂形成泥心。

4 樁檢結果

某大橋項目通過采用“大直徑卵石+ 多斜面致密砂巖地層水下超長大直徑樁基施工技術”后，項目主墩40根樁基的完整性檢測報告顯示均為Ⅰ類樁，樁基的垂直度最大為 30cm，遠小于設計及規范要求的50cm。

5 總結

（1）創新施工組織管理、有效整合項目資源，最大限度地減少大型機械設備的投 入及窩工現象的發生，充分發揮不同型號機 械設備的工效，節約施工成本。

（2）優化樁基成孔工藝，通過“配有特制 3m 加長鉆頭的小型鉆機導向鉆進+超聲波檢測儀跟蹤檢孔+大型鉆機修正并接力鉆進”的施工工藝解決了大直徑卵石+多斜巖面致密砂巖地層水下超長大直徑樁基成孔效率低，成孔質量差的難題。

（3）發明小型施工工具，鋼筋籠安裝過程中，通過設計、應用“自錨式勁性井字 鋼架”的臨時固定裝置優化已下放鋼筋籠的 臨時固定措施，加快鋼筋籠的安裝效率，提高施工安全性。

參考文獻

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Super Long and Large Diameter Underwater Pile Foundation Rapid Construction Technology in Large Diameter Pebble + multi Slope Tight Sandstone Formation

（NO.1 ENGINEERING CO.， LTD.OF FHEC OF CCCC，Beijing? 102200）

Abstract： The stratum of the main bridge site of a bridge is complex， the pile foundation of the main bridge is long， the pile diameter is large， and it is located near the main channel with a water depth of about 6m， so the construction is difficult and the safety risk is high. Through the research， the project puts forward the rapid construction technology of super large diameter pile foundation under water in large diameter pebble + multi inclined tight sandstone stratum， It greatly improves the construction efficiency of super long and large diameter pile foundation under water in complex geological environment， improves the construction quality of pile foundation， and reduces the construction risk of pile foundation.

large diameter;multi inclined plane;dense;sandstone;super long;lengthened bit;guided drilling;relay drilling;self anchored stiff well steel frame