超深钻孔灌注桩在铁道桥梁工程中的应用

摘要：文章结合某铁路大桥工程，介绍了超深钻孔桩的应用，着重分析了工程施工存在的技术难点，并针对性地提出了相应的解决对策。实践证明，工程中所采取的措施行之有效，有效解决了施工难题，具有较强的现实指导意义。

关键词：超深钻孔灌注桩；铁道桥梁工程；成就垂直度；钢筋笼

中图分类号：U445　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)07-0029-02

一、工程概况

某铁路大桥，全长为790m，桥的最大高度为92m，主桥最大墩高为73m。主桥1、2号桥墩采用双薄壁空心墩，横桥向宽7米，顺桥向厚3，5米。分隔墩采用单薄壁空心墩。主桥桥墩均采用直径2米的钻孔灌注桩基础，其中1#墩设计桩长为82.3米、2#墩为89.5米。

二、超深钻孔灌注桩的施工技术难点

第一，本工程中，1#墩设计桩的标高是-89.5m(桩端已经进入了持力层⑨2灰色粗砂层4m之多)，成孔后深度达到了90m，且成孔过程中，遇到的地层土质情况变化非常大，特别是⑦2的灰色粉砂、⑨1的灰色中砂以及⑨2的灰色粗砂，其N值都是大于50的，土质很硬，因而必须采用超常规的钻孔机来成孔。

第二，成孔后的垂直度要求非常严格，需要控制在1／300以内。其一，考虑到成孔深度很深，地层土质情况变化大等因素的影响，造成成孔垂直度要求带来了困难。其二，因为灌注桩中的钢管立柱垂直度(设计要求为l／600)，这就给成孔垂直度提出了更高的要求(按照成孔垂直度1／300来计算，已知基坑底深度为-33.7m，则基底处将会有100mm左右的偏差产生，而钢筋笼和钢管之间的间隙为70mm左右)。

第三，孔壁的稳定性要求非常高：成孔后到混凝土的浇灌之间的时间间隔长(期间还有提钻、钢筋笼下放、导管下放、清孔施工工序)，我们计算后，间隔时间约为9小时，这么长的时间，如何保证孔壁的稳定性显得非常困难。

第四，孔底的沉渣要求很高：本工程中，钻孔灌注桩的孔底沉渣厚度需要达到50mm，设计要求是很高的，因为土层⑦2灰色粉砂层、⑨l灰色中砂层、⑨2灰色粗砂层都是含砂层，因此，如何控制好泥浆中含砂率，就成为了成孔的泥浆比重以及孔底沉渣厚度控制的关键。

第五，钢筋笼的制作精度要求高：本工程中钢筋笼的对接采取机械接头连接，钢筋容易产生比较大的变形，这样就给钢筋笼的制作造成了很大麻烦。此外，采用直螺纹连接，其工艺要求主筋间距和位置都非常严(而本工程中钢筋笼的主筋采用了26中32钢筋，主筋的间距是非常小的)，这又给工程施工带来了困难。

三、相应的技术创新措施

(一)　保证成孔顺利的技术措施

第一，施工前要按照设计规范要求首先在轴线外侧进行了两个试成孔的施工。做试成孔的目的在于：测孔深、孔斜、孔壁稳定性、孔底沉渣、缩孔、坍孔及核对地质资料、水文、检验设备的使用情况、性能和施工工艺是否符合本工程，为工程的顺利开展提供更为详实可靠的技术参数以及不同工序的施工时间，以确保桩基工程施工的顺利进行。试成孔后，拟出48小时内的桩孔孔径检测曲线(每六小时检测一次)，用来确定各地层中钻速、钻压要求、泥浆的比重、粘度等技术参数。

第二，前面两个试成孔后，再做两个试成孔，在充分考虑了先前两个试成孔提供的技术参数后，进一步检验在本技术参数下的桩孔径、垂直度，孔壁稳定性、孔底沉淤厚度等情况，着重考虑第一次清孔后到灌注混凝土这段长的间隔时间，为了考察在该间隔时间内，孔径曲线和孔壁稳定性的变化情况，在第二次清孔质量检测之前，再进行一次模拟的二次清孔。两次清孔质量检测的间隔时间为10小时。通过这四个试成孔的施工、检验，充分了解地层的分布、机械设备的选用、施工工艺中的各技术参数等情况，也是今后成孔能顺利完成的基础。

(二)　成孔垂直度的技术控制措施

第一，因为成孔深度深、地层土质情况变化大，为了保证成孔垂直度满足设计要求，就必须选用底盘较为稳定的钻孔机具，且成孔过程中采用“控制钻速、减压钻进”的施工工艺，以确保垂直度满足要求。为此，我们选择了扭距大、钻机稳、功率大的GPS 20A型回旋钻机(转盘扭矩达到了65kN・m)。并采用防斜梳齿钻头，除增加钻头工作的稳定性和刚度，也增加其钻头耐磨性能。该钻头可用于钻进N值50以上的较硬硬土层、带砾石的砂土层。钻头上面直接装置配重块，既保证钻头压力，又提高钻头工作稳定性和钻孔的垂直精度。

第二，成孔过程中塔架头部滑轮组，回转器与钻头始终保持在同一铅垂线上。并保证钻头在吊紧的状态下钻进(减压钻进)，过程中应随时检查机架平整度及调整其水平。减压钻进采用拉力控制措施。

(三)　有效保证成孔壁的稳定的措施

由于成孔结束后到混凝土浇灌需要一段时间(其中主要包括了提钻、钢筋笼的下放、导管下放、清孔等施工工艺)，这就要求必须在试成孔的时候获取工程施工参数，制作好48小时内桩孔的孔径曲线(每6小时检测一次)后，再据此给定各土层的钻速、钻压大小、泥浆的比重以及粘度等相关参数。

(四)　成孔后底部沉渣的控制措施

工程中钻孔灌注桩孔底要求的沉渣厚度相对来说是比较高的，达到了50mm，为了确保沉渣厚度清孔时采用6BS泵吸反循环的施工工艺，并且在成孔施工中采用了除砂器。清孔时入孔口的泥浆比重宜控制在1.20，粘度18”～22”，钻进过程中采用除砂器保证浆内含砂率在4％范围内。泵吸反循环清孔应注意保证补浆充足与孔内泥浆液面稳定，使用时还应注意清孔强度以免造成孔底坍塌。

(五)　钢筋笼制作及精度控制措施

(1)本工程中的钢筋笼的连接采用了机械接头方式，为了保证质量，整个钢筋骨架都必须在钢筋加工场地的胎架上来加工，相邻节段的钢筋骨架进行拼装加工，把前面一节的骨架当成后一节骨架的加工模具，并要求在对应主筋上面作好相应的标记，用以保证钢筋对接的准确无误。

(2)钢筋端部头面的不平整，在预拼装时候可能产生的间隙偏差，都会造成连接时套筒的尺寸不够，为了防止此类事情的发生，我们在加工直螺纹套筒时，将其外观长度人为加长8mm，以确保钢筋的连接质量。

四、结语

通过采取以上参数的机械设备，有效保证了工程的顺利开展，施工质量达到了设计规范要求(本工程检测了所有的孔径的垂直度进行了检测，成孔的垂直度大部分都控制在1／500以内，有效确保了钢筋笼与钢管之间的调垂空间)。