王建國江蘇省南京浦口經(jīng)濟(jì)開發(fā)總公司

南京大勝關(guān)長江大橋大直徑超深鉆孔樁試樁施工技術(shù)

王建國
江蘇省南京浦口經(jīng)濟(jì)開發(fā)總公司

摘要：南京大勝關(guān)長江大橋?yàn)橹骺?×336m連續(xù)鋼桁拱高速鐵路橋。主墩采用Φ2.8m大直徑鉆孔樁，試樁目的為確定Φ 2.8m～3.2m大直徑鉆孔樁通過Φ3.2m鋼護(hù)筒變截面成孔，穿過河床覆蓋層，在強(qiáng)、弱、微風(fēng)化泥巖中鉆孔澆筑成樁的施工工藝，以指導(dǎo)施工。文章就大橋8#南主墩19#鉆孔樁試樁施工方法及技術(shù)特點(diǎn)作簡要介紹。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；試樁；施工技術(shù)

1　工程概況

南京大勝關(guān)長江大橋主橋按六線（京滬高速雙線、滬漢蓉雙線、南京地鐵雙線）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，橋跨布置為2聯(lián)（84+84）m鋼桁連續(xù)梁+（108+192+336+336+192+108）m六跨連續(xù)鋼桁拱橋。

結(jié)合橋位地質(zhì)條件以及大橋鉆孔樁基礎(chǔ)受力狀態(tài)，為了達(dá)到快速開展工程試樁目的，在水域主橋8#墩中選擇19#樁進(jìn)行大直徑Φ2.8m～3.2m變截面鉆孔樁的原位施工工藝試驗(yàn)。

試樁樁位里程和試樁的規(guī)格參數(shù)如下：樁徑2.8～3.2m，樁頂高程-13.0 m，樁底高程-125.0 m，樁長112.0 m。樁位覆蓋層薄（厚度11.3～15.2m），由上至下分為三大層，第一大層為松散狀細(xì)砂，厚2.0～7.0m；第二大層為稍密～中密狀細(xì)中砂，厚4.2～8.95m；第三大層主要由中、粗、礫砂組成，局部有薄層細(xì)圓礫土，呈中密～密實(shí)狀，厚5.55～9.15m。下伏基巖為白堊系成巖程度差的泥巖，巖質(zhì)軟弱，基巖巖面較平坦，巖面高程-52.67～-54.47m，強(qiáng)、弱風(fēng)化較深，厚10.6～13.9m。

2　試樁目的、內(nèi)容及要求

φ2.8m～φ3.2m變截面大直徑鉆孔澆筑樁工藝試樁目的是確定Φ2.8m大直徑鉆孔樁通過Φ3.2m鋼護(hù)筒變截面成孔，穿過河床覆蓋層，在強(qiáng)、弱、微風(fēng)化泥巖中鉆孔澆筑成樁的施工工藝，以指導(dǎo)施工。主要內(nèi)容是工藝試樁，不做樁基承載力試驗(yàn)，但要鉆芯取樣以確定樁底混凝土與基巖的結(jié)合狀況。

具體試樁要求為：

2.1根據(jù)樁徑、鉆孔深度和地質(zhì)情況，選擇適當(dāng)?shù)你@機(jī)和鉆頭，不同巖層中鉆孔工藝進(jìn)行調(diào)整；

2.2不同地層條件下，選擇恰當(dāng)?shù)哪酀{性能指標(biāo)和鉆速、鉆頭，不同巖層中鉆孔工藝應(yīng)進(jìn)行調(diào)整；

2.3確定合理的鋼護(hù)筒插打工藝及鋼筋籠制安工藝；

2.4確定合理的清孔工藝和水下混凝土的澆筑工藝。

3　試樁施工方法

3.1鋼護(hù)筒施工

試樁鋼護(hù)筒規(guī)格為Φ3.2m，長66m，鋼板厚25mm，插打鋼護(hù)筒采用APE400B振動(dòng)打樁機(jī)兩臺(tái)并聯(lián)震動(dòng)下沉。護(hù)筒下沉?xí)r，利用全站儀觀測護(hù)筒偏移情況，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)調(diào)整。先插打16根定位鋼護(hù)筒，完成圍堰掛樁進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，再插打剩余30根鋼護(hù)筒。

3.2鉆機(jī)選型

根據(jù)8#墩19#樁位處的地質(zhì)情況以及樁直徑和鉆孔深度要求，鉆機(jī)選用KTY-4000型鉆機(jī)鉆孔。根據(jù)試樁位置處的地質(zhì)情況，鉆機(jī)擬試用兩種鉆頭，分別為刮刀鉆頭和滾刀鉆頭，在覆蓋層地層鉆孔時(shí)采用刮刀鉆頭進(jìn)行鉆孔，在進(jìn)入泥巖層后視鉆進(jìn)速度及泥巖風(fēng)化程度，可更換滾刀鉆頭，確保在微風(fēng)化層內(nèi)的鉆進(jìn)速度。

3.3泥漿制備、泥漿循環(huán)系統(tǒng)

（1）泥漿制備

鉆孔泥漿選用不分散、低固相、高粘度的PHP優(yōu)質(zhì)膨潤土化學(xué)泥漿。

（2）泥漿循環(huán)系統(tǒng)布置

在8#墩上游側(cè)?？恳粭l800t的泥漿船，制漿設(shè)備在泥漿船上。拌漿機(jī)拌制的泥漿直接流入泥漿船上的泥漿池，泥漿船橫向設(shè)置兩道隔板，中間倉為制漿池，前、后倉為存漿池、回漿池，用鋼管串聯(lián)使用，采用在鉆機(jī)和泥漿船之間進(jìn)行循環(huán)的方式進(jìn)行循環(huán)和凈化。

3.4鉆孔施工

(1)鉆機(jī)在各地層中的鉆孔指標(biāo)：對(duì)于進(jìn)入粉砂、砂礫層、卵石層，采用輕壓、低擋慢速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn)，以免孔壁不穩(wěn)定，發(fā)生局部擴(kuò)孔，或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋鉆。進(jìn)入強(qiáng)、弱、微風(fēng)化泥巖，應(yīng)較高鉆速、低鉆壓、大泵量、稀泥漿鉆進(jìn)，并加大空壓機(jī)壓風(fēng)量，及時(shí)吸出泥塊，以防糊鉆。

(2)鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將鉆頭提離孔底約20cm，鉆頭保持中速空轉(zhuǎn)，用氣舉反循環(huán)進(jìn)行換漿清孔，抽凈孔底沉渣，然后停鉆2小時(shí)，再啟動(dòng)鉆機(jī)，再進(jìn)行一次清理。

(3)鋼筋籠總重約100t，以12m段制作吊裝，每段重約15t，鋼筋籠重而大，故運(yùn)輸、安裝、吊掛均設(shè)計(jì)了專用吊具。鋼筋籠采用整根在長線胎架上制作，制作完成后將直螺紋套筒松開后分節(jié)運(yùn)輸至墩位處。鋼筋籠縱向分段連接，全部采用鐓粗直螺紋接頭。

(4)樁身混凝土灌注采用水上拌和船進(jìn)行拌和，泵送到樁位灌注?；炷敛捎脛傂詫?dǎo)管法灌注，采用大直徑導(dǎo)管，導(dǎo)管接頭為卡口式。19#樁混凝土量約800m3左右，混凝土灌注時(shí)間8～10個(gè)小時(shí)?；炷敛捎酶咝阅芑炷粒瑩郊舆m量的Ⅰ級(jí)粉煤灰。

4　試樁檢測

鉆孔試樁四根檢測管布置在距樁心116.8cm圓周上均勻分布，檢測采用聲波透射法與鉆芯檢測樁身結(jié)構(gòu)完整性與樁身混凝土強(qiáng)度，確定樁尖與巖面的結(jié)合情況。

4.1聲波透射法檢測方法及完整性分類

將每2根檢測管化為一組，分組進(jìn)行檢測，首先將接收及發(fā)射換能器下放到注滿清水的檢測管底，然后自管底至管頂以20～40cm的點(diǎn)距同步提升收、發(fā)換能器，逐點(diǎn)讀取聲波傳播時(shí)間并記錄波形。

根據(jù)聲波檢測參數(shù)特征，評(píng)定樁身質(zhì)量可分為Ⅰ類樁、Ⅱ類樁、Ⅲ類樁、Ⅳ類樁。

Ⅰ類樁：混凝土質(zhì)量優(yōu)良，混凝土均勻性等級(jí)為A級(jí)或B級(jí)。

Ⅱ類樁：存在較輕缺陷，混凝土質(zhì)量為合格類，混凝土均勻性等級(jí)為B級(jí)或C級(jí)。

Ⅲ類樁：存在較重缺陷，混凝土質(zhì)量為不合格類，混凝土均勻性等級(jí)為C級(jí)或D級(jí)。

Ⅳ類樁：存在嚴(yán)重缺陷、斷樁或空洞?；炷辆鶆蛐缘燃?jí)為D級(jí)。

4.2鉆孔取芯法

鉆孔位置離樁心0.6米，3孔均勻?qū)ΨQ排布在以樁心為中心的圓周上，盡量偏開檢測管。

巖芯應(yīng)按要求編號(hào)，按先后次序擺放，原始記錄應(yīng)真實(shí)、準(zhǔn)確，字跡應(yīng)工整、清晰。

詳細(xì)編錄混凝土芯的骨料分布膠結(jié)等情況，巖芯的R、Q、D值。

5　結(jié)束語

南京大勝關(guān)長江大橋8#主墩19#鉆孔樁試樁確定了Φ2.8m大直徑鉆孔樁通過Φ3.2m鋼護(hù)筒變截面成孔是可行的，為鉆機(jī)選型提供了詳細(xì)的基本數(shù)據(jù)，完善了鉆孔澆筑成樁在長江中的施工工藝，為大勝關(guān)長江大橋群樁得以順利施工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，保障了群樁施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。