論公路橋梁項(xiàng)目深水鉆孔樁泵吸反循環(huán)施工方案

丁 胤

（貴州路橋集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，交通日趨便利，跨江的橋梁越來越多，深水樁基是公路橋梁的主要承載結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量決定了橋梁工程整體質(zhì)量[1-3]。為了研究湖區(qū)超長(zhǎng)深水鉆孔樁泵吸反循環(huán)施工工藝，該文依托某高速公路橋梁工程實(shí)例，探討其深水鉆孔樁樁基泵吸反循環(huán)施工要點(diǎn)。

1 工程概況

某公路橋梁長(zhǎng)度為2 470 m，橋跨布局為[（85+6×135+85）+57×30+6×25.9]m，橋梁主體結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)—連續(xù)組合梁，橋梁下部主橋墩為鋼筋混凝土實(shí)心矩形墩，橋梁基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁+承臺(tái)結(jié)構(gòu)。

2 工藝原理

深水鉆孔樁泵吸反循環(huán)施工工藝基本原理：利用泵吸效應(yīng)在鉆孔桿內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，由于鉆孔內(nèi)部液柱以及大氣壓的共同作用，孔壁間隙中的沖洗液向鉆孔底部流動(dòng)將鉆渣帶入鉆桿內(nèi)部，再通過砂石泵抽吸至沉淀池中[4-5]。待鉆渣沉淀后，沖洗液回流到孔壁間隙，建立反循環(huán)，鉆孔完成后經(jīng)過一次、二次清孔后，樁基施工結(jié)束。

3 施工工藝流程

泵吸反循環(huán)技術(shù)的工藝流程如圖1。

圖1 施工工藝流程圖

4 深水鉆孔樁泵吸反循環(huán)技術(shù)要點(diǎn)

4.1 材料與設(shè)備

主要材料及主要設(shè)備見表1及表2。

表1 樁基材料量

表2 主要施工機(jī)械設(shè)備

4.2 樁位放樣

利用全自動(dòng)水準(zhǔn)儀測(cè)量高程，利用全站儀對(duì)鉆孔樁施工位置進(jìn)行放樣測(cè)量及復(fù)測(cè)。

4.3 鋼護(hù)筒制作及安裝

首先開始制作并安裝鋼護(hù)筒，為深水鉆孔樁泵吸反循環(huán)施工做好準(zhǔn)備。

（1）鋼護(hù)筒由鋼板彎曲制成，其吊裝作業(yè)機(jī)械設(shè)備采用80 t履帶吊，移動(dòng)導(dǎo)向支架控制護(hù)筒平面位置，護(hù)筒下沉過程以標(biāo)高控制為主。

（2）鋼護(hù)筒加工后，由平板車運(yùn)輸至平臺(tái)位置，采用履帶吊進(jìn)行吊裝，先從一頭將鋼護(hù)筒吊至垂直，再起吊至導(dǎo)向支架位置，緩慢放下鋼護(hù)筒。

4.4 泥漿制備

該項(xiàng)目樁基長(zhǎng)，覆蓋層厚，為確保順利成孔，通過相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定泥漿配合比及拌制流程，確保各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（1）選取高質(zhì)量特種泥漿，按照相應(yīng)比例混合碳酸鈉、膨潤(rùn)土、聚丙烯酰胺等水解物以及有機(jī)纖維、木屑、水泥等[6]。

（2）砂層屬易坍塌地質(zhì)，在鉆進(jìn)過程中要特別加強(qiáng)泥漿的管理，根據(jù)地質(zhì)的變化及時(shí)調(diào)整泥漿性能指標(biāo)、鉆進(jìn)速度等，確保鉆孔施工安全，具體泥漿指標(biāo)控制見表3。泥漿制備完成后，應(yīng)靜置24 h，完全膨化后才能使用。

表3 施工過程中泥漿控制指標(biāo)

4.5 鉆孔施工

（1）采用GF-400型回旋鉆機(jī)，鉆機(jī)就位后，需確保其轉(zhuǎn)盤中心定位偏差不超過2 cm。

（2）采用刮刀鉆頭，既能防止出現(xiàn)黏土層糊鉆，又能提高鉆進(jìn)速度，確保鉆孔效率。

（3）鉆桿采用規(guī)格為φ351 mm×25 mm×2 500 mm螺紋接頭鉆桿，為保證成孔垂直度，在鉆頭中間加設(shè)配重，鉆具上安裝穩(wěn)定器，提高成孔效率和質(zhì)量。

（4）回旋鉆機(jī)安裝、定位完成后，調(diào)節(jié)孔內(nèi)泥漿指標(biāo)，啟動(dòng)砂石泵，開始泵吸反循環(huán)鉆孔[7]。

（5）鉆機(jī)工作時(shí)應(yīng)時(shí)刻關(guān)注其進(jìn)尺狀況，一旦發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)速度明顯變慢，應(yīng)馬上中止作業(yè)，仔細(xì)檢查鉆機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，如出現(xiàn)故障應(yīng)及時(shí)采取措施加以處理。

（6）成孔后，使用測(cè)壁儀進(jìn)行孔深、孔徑及垂直度的檢測(cè)，經(jīng)復(fù)檢合格后，向監(jiān)理工程師報(bào)驗(yàn)，并進(jìn)行下一工序的準(zhǔn)備。

4.6 泥漿循環(huán)系統(tǒng)布置

（1）在施工平臺(tái)上按兩臺(tái)鉆機(jī)布置2個(gè)一級(jí)沉渣箱及2個(gè)二級(jí)沉渣箱，沉渣箱采用鋼板制作，一級(jí)沉渣箱尺寸為3 m×6 m×2.4 m，二級(jí)沉渣箱尺寸為3 m×4 m×2 m。

（2）樁基鋼護(hù)筒按鉆機(jī)數(shù)量分兩個(gè)區(qū)采用D630的泥漿管連接，其中一根鋼護(hù)筒采用橡膠泥漿管與泥漿池連接[8]。

（3）采用反循環(huán)鉆進(jìn)施工工藝，回旋鉆機(jī)施工時(shí)泥漿向鉆孔內(nèi)部流動(dòng)，鉆渣由挖機(jī)、八輪車集中轉(zhuǎn)運(yùn)至集渣處，建立完整的泥漿循環(huán)體系。泵吸反循環(huán)示意見圖2，泥漿循環(huán)系統(tǒng)平面布置見圖3。

圖2 泵吸反循環(huán)示意圖

圖3 泥漿循環(huán)系統(tǒng)平面布置圖

4.7 第一次清孔

一次清孔是為了清理泥漿中混入的鉆渣及孔底沉淀的鉆渣。

（1）根據(jù)地質(zhì)情況，采用泵吸反循環(huán)清孔方式。

（2）清孔質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)：清理出的泥漿含砂率低于2%，黏度在18～21 Pa·s之間，泥漿顆粒直徑大于3～4 mm，泥漿比重不超過1.09～1.11。

（3）確保鉆孔底部沉淀的鉆渣厚度不超標(biāo)，便于進(jìn)行后續(xù)的水下混凝土澆筑，禁止通過增加鉆孔深度的方式代替清孔。

4.8 鋼筋籠及聲測(cè)管制安

（1）加工制作鋼筋籠時(shí)，應(yīng)保證材料選用合理，嚴(yán)格控制鋼筋尺寸、主筋間距、箍筋間距，確保誤差不超過標(biāo)準(zhǔn)范圍。

（2）通過超聲波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)樁基，在鋼筋籠內(nèi)設(shè)置超聲波測(cè)量裝置，確保裝置正常運(yùn)行。

（3）清孔結(jié)束后，采取兩點(diǎn)起吊方法用吊車吊裝鋼筋籠，避免吊裝過程中鋼筋籠變形[9]。

（4）為提高鋼筋籠接高下放的施工效率及質(zhì)量，該項(xiàng)目使用樁基鋼筋籠承托支架（見圖4）。通過加工成型的支架體系承托鋼筋籠，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，挑梁前端截面較小，可輕易穿進(jìn)鋼筋籠主筋間隙，僅需簡(jiǎn)單推進(jìn)、拉出即可完成鋼筋籠固定、下放過程。

圖4 樁基鋼筋籠承托支架示意圖

4.9 導(dǎo)管安裝

（1）通過水密承壓、抗拉試驗(yàn)測(cè)試導(dǎo)管質(zhì)量，質(zhì)量合格方能使用。

（2）標(biāo)記導(dǎo)管，測(cè)量導(dǎo)管尺寸，并在導(dǎo)管清晰標(biāo)示，按照編號(hào)依次下放導(dǎo)管。

（3）導(dǎo)管底口距離孔底應(yīng)有30～40 cm距離。

（4）將導(dǎo)管移動(dòng)至鉆孔中心處再下放，以避免導(dǎo)管與鋼筋籠碰撞。

4.10 第二次清孔

灌注混凝土前先用導(dǎo)管完成二次清孔，清孔方式為氣舉反循環(huán)方式。

清孔過程中須注意防止泥漿沉淀，為混凝土灌注做好準(zhǔn)備，確保泥漿指標(biāo)符合施工設(shè)計(jì)要求。

4.11 樁基混凝土澆筑

該橋梁樁基混凝土采用剛性導(dǎo)管法澆筑水下混凝土。

（1）鉆孔灌注樁混凝土施工時(shí)應(yīng)保證連續(xù)作業(yè)，并保證所用設(shè)備完好。

（2）灌注所需混凝土采用拌和站集中拌制運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，使用混凝土輸送泵運(yùn)至儲(chǔ)料斗。

（3）第一次灌注的混凝土初凝時(shí)間不能早于所有混凝土灌注完成時(shí)間。

（4）使用深度測(cè)量錘測(cè)量混凝土頂面標(biāo)高，通過計(jì)算確定導(dǎo)管埋深，確保導(dǎo)管埋深控制在2～6 m范圍內(nèi)[10]。

5 質(zhì)量控制

在檢測(cè)施工材料的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)原材料質(zhì)量及規(guī)格進(jìn)行全面檢測(cè)，盡可能選擇有質(zhì)量保障，生產(chǎn)規(guī)模較大的實(shí)力材料生產(chǎn)廠商，并建立長(zhǎng)期合作關(guān)系。在材料進(jìn)場(chǎng)之前，要查驗(yàn)出廠合格證，將材料規(guī)格與設(shè)計(jì)要求做好比對(duì)，待最后抽樣檢查結(jié)束后，不合格的材料進(jìn)行及時(shí)處理，禁止直接用于施工。

6 結(jié)論

該公路橋梁樁基施工采用泵吸反循環(huán)施工工藝，鉆孔施工速度明顯提升，混凝土使用量明顯減少，施工成本降低，該施工工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）泵吸反循環(huán)施工工藝，借助水壓保護(hù)孔壁，孔越深，水壓越大，孔壁穩(wěn)定。

（2）該施工工藝鉆孔速度快，清孔效率高，成孔后孔底沉渣少，成樁穩(wěn)定性高。

（3）采用反循環(huán)排渣方式，排出的鉆渣易于清運(yùn)，有利于對(duì)周邊區(qū)域的環(huán)境保護(hù)。該技術(shù)適用于地質(zhì)為砂礫及粉質(zhì)黏土、工期要求緊的湖區(qū)深水鉆孔樁。