黄河淤积砂层富水大孔径深桩基施工技术

摘要：在铁路施工中我们经常遇到软土地区，其中大孔径深桩基施工又是施工的难点与重点，本文就黄河淤积砂层富水段的施工技术要点进行论述。

关键词：钻孔桩；大孔径；施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

钻孔灌注桩由于其施工简便、承载性能良好，在基础工程中的应用广泛。随着施工机械的不断改进，钻孔灌注桩的桩径和桩长越来越大。特别是国内大型桥梁建设的不断兴建，大直径超长钻孔灌注桩的应用规模将不断扩大，未来将得到广泛的应用。本论文通过一个成功的案例对大孔径、深桩基的施工进行详细论述。

1.工程概况

郑徐铁路客运专线开兰特大桥在DK80+933.65处跨越G220国道，桥式布置形式为（76+160+76）m预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构。其中此连续梁主墩基础设计为钻孔灌注桩。桩径：φ=2.5m，桩长102.5m，共计24根。本桥段为于河南省开封市开封县，黄淮冲积平原区是全线主要地貌单元，水网分布密集，地基土相对软弱，全桥均布有软土及松软地基土，不同程度分布主要为褐黄色、灰褐色、浅黄色粉土、粉质黏土、粉砂、细砂，且砂层较厚。地下水位较高，原地面以下2～3m即可见水，工程地质条件极差。

2.施工前的准备

2.1施工钻机选型

根据本段工程的钻孔灌注桩施工特点，选择 GF350型正反循环钻机，该钻机动力扭矩为12T.m，额定功率135kw，钻孔深度可达150m，最大开口直径3m，可以满足本桥段桩基的施工要求。

2.2护筒的选型及埋设

钢护筒用厚20mm的钢板圈制而成，直径为2900mm，长度为6.2m。每节护筒连接采用坡口焊，以减少护筒埋设时的阻力。导向护筒采用14mm的钢板卷制而成，直径为3200mm，高度为2200mm。

首先埋设导向护筒，导向护筒按桩基中心位置安放准确，然后钻机就位，采用直径为2800mm的钻头钻进5500mm，以减少施工护筒埋设时的孔内摩擦力，然后钻机离位，采用吊车起吊施工护筒，放入导向护筒内，用挖掘机将护筒压入孔内。护筒埋设完成后用混凝土将护筒周围进行封闭，防止施工过程中护筒塌陷。

2.3泥浆配备

钻孔泥浆选用不分散、低固相、高粘度的PHP优质膨润土化学泥浆。在泥浆池中集中拌制，通过泥浆泵和泥浆槽向需要泥浆的孔内供应。针对不同的地质层根据泥浆的性能指标要求进行泥浆配制，造浆配合比、不同地质层下泥浆的性能指标。

3.主要施工技术

3.1钻机就位及钻进成孔

钻机摆放底部增加分配梁，放置位置铺设一层20cm厚C20混凝土。结合平台受力支承情况，合理布置，开钻顺序要统一安排，相邻两孔不能同时进行钻孔作业或浇筑混凝土，以免干扰。开钻15m内采用正循环成孔，15m后采用反循环成孔。钻孔时减压钻进，钻压不得超过钻具重力之和（扣除浮力）的80％，并保持重锤导向作用，保证成孔垂直度和孔形。钻机在各地层中的钻孔指标：对于砂层，采用轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋钻现象。经常对钻孔泥浆抽检试验，不符合要求时要及时补充或调整泥浆。当钻进至接近钢护筒底口位置1～2m左右时，须采用低钻压、低转数钻进，并控制进尺，以确保护筒底口部位地层的稳定；当钻头钻出护筒底口2～3m后，再恢复正常钻进状态。

3.2清孔及钢筋笼加工、安装

当钻进至终孔标高3m前，即开始终孔前的清孔调浆作业。成孔后立即进行清空作业。清孔过程中检测泥浆性能指标，补充部分新鲜浓泥浆，使孔内泥浆比重、粘度、含砂率、PH值和胶体率达到标准指标。钻孔施工完成后，进行提钻、下钢筋笼作业。然后在孔内安装混凝土灌注导管，进行二次清孔，清除下钢筋笼过程中造成的孔底沉渣，二次清孔完成后即可开始灌注混凝土。

3.3钢筋笼制作及吊装。

钢筋笼在附近加工场分节制作。钢筋笼分九节制作，并对每节进行编号。由于钢筋笼半径较大在吊装过程中易变形，因此，在加强箍筋内侧焊接三角形内撑防止变形，与扁担接触的钢筋笼最上一层加强箍筋采用两道加强筋并焊。声测管用Φ8钢筋制作的U型卡与通长主筋用点焊在一起，沿箍筋内周长成正四边形分布。声测管分节与钢筋笼分节相对应。

钢筋笼利用吊车整体吊装到孔内，钢筋笼上口到达护筒口上方时，用型钢扁担将钢筋笼固定。由于钢筋笼较长、重量较大，且要求整体一次吊装，所以必须考虑到起吊和移位时的钢筋笼变形控制。吊放钢筋笼入孔时应对准孔位轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放。若遇阻力应停止下放，查明原因进行处理。严禁高起猛落、碰撞和强行下放。

钢筋笼分段调至施工现场，在地面先将两节拼装，然后整体吊装，吊装时采用两台吊车同时施工，钢筋笼的顶端应设置8个起吊点，并在吊点位置主筋与加强筋连接处加L形连接，中间用4根方木支撑。钢筋笼整体吊装时，应采取措施对起吊点予以加强，以保证钢筋笼在起吊时不致变形。由于钢筋笼自重较大，吊筋共计8根，且保证均在同一平面，防止不均匀变形。

3.4混凝土施工

由于本桩基灌注方量大，设计为502.9m3。为使灌注顺利进行必须保证混凝土初凝时间在15小时以上。每根桩砼灌注前，对导管均应逐段进行水密承压试验。试验压力为孔底静水压力的1.5倍为1.65Mpa，在无渗漏的条件下持荷时间不少于5分钟。砼填充导管安装前应在导管上用油漆划上编号，以便砼灌注时与测量深度相互复核。导管插入桩孔前应认真复查导管的实际长度与所划刻度是否相符，确认无误后插入桩孔并进行接长。首批混凝土的方量应能满足导管初次埋置深度不小于1.0m和填充导管底部间隙的需要。

钢筋笼安装完毕，应及时检查孔底沉淀厚度，沉淀厚度满足要求后方可进行混凝土的浇注施工，否则应进行二次清孔。若因钢筋笼和导管安装时间过长，致使钻孔桩孔底沉渣厚度超标，需在砼灌注前进行二次清孔。即在导管内插入φ40～φ45mm的胶管进行空气反循环清孔。清孔时导管需在钢筋笼内来回移动，时间不少于30分钟。当泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17～20s，沉渣厚度不大于5cm时，清孔完毕。拆除二次清孔反循环吸泥机头及胶管，安装5.0m3砼漏斗即可进行水下砼灌注工作。

灌注砼前需在填充导管内安设泡沫隔水栓塞，本项目混凝土罐车最大方量为14m3，1台罐车先将5m3储料斗储满砼后，将本车开走然后将装满14 m3罐车准备到位，确保首封成功。准备完成后开始“拔球”灌注水下砼，拔球后混凝土要连续灌注，不得停顿，保证整桩在混凝土初凝前灌注完成。首批砼拔球后和在灌注过程中可采用低压灯探照导管内，检查导管内是否漏浆，查看时必须注意将安全帽系好，防止安全帽掉入导管内堵塞导管。砼灌注过程中要有专人测量砼面标高，正确计算导管在砼内的埋置深度，导管埋置深度适当，正确指挥导管的提升和拆除，保证埋置深度在2～6m之间。在测量砼面标高时，需制作专门的测深吊锤，吊锤采用5根20cm长的Φ20钢筋制成，吊锤顶有一钢筋环与标准测绳连接，并且测量时要坚持两个人从两个方向对称测量的原则，以便准确测量出砼面的标高。混凝土灌注到桩上部5m以内时，不再提升导管，待灌注至规定标高一次提出导管。拔出最后一节导管时应缓慢提出，以免桩内夹入泥芯或形成空洞。

4.结束语

跌路工程质量关乎着人们生命财务安全，在开兰特大桥桩基施工过程中，采取了钻机选型、泥浆调制、清孔设备、钢筋笼制作及安装、混凝土质量等措施，保证了施工的顺利完工。取得的这些经验可为今后类似工程借鉴。