嚴(yán)赪強(qiáng)

（中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部，上海 200040）

0 引言

近幾年，我國(guó)的橋梁建設(shè)由“大”向“強(qiáng)”進(jìn)行發(fā)展，作為“定海神針”的超大型工程橋梁，樁基逐步向大樁徑、深樁長(zhǎng)發(fā)展。嘉紹大橋于2013 年建成通車(chē)，其樁直徑為Φ3.8m；平潭海峽公鐵大橋在2020 年建成通車(chē)，其樁直徑已達(dá)Φ4.5m。為了確保大直徑鉆孔樁的施工質(zhì)量，本文以滬蘇湖鐵路青浦大橋（金澤橋段）5#樁為例，總結(jié)了大直徑鉆孔樁的施工要點(diǎn)，并針對(duì)工程建設(shè)中易出現(xiàn)的問(wèn)題，給出了防治措施。

1 工程概況

滬蘇湖鐵路發(fā)端于上海市，西達(dá)浙江省湖州市，經(jīng)蘇州市吳江區(qū)，全長(zhǎng)163.708km。青浦特大橋（金澤橋段）跨太浦河連續(xù)梁拱橋，跨越三級(jí)航道，設(shè)計(jì)2 個(gè)主墩和2 個(gè)邊墩，長(zhǎng)448m，跨徑為112m+224m+112m。主梁采用雙箱直腹板截面，墩身采用鋼筋混凝土實(shí)體墩，墩高10.35m。主墩身基礎(chǔ)承臺(tái)尺寸為28.2m×23.2m×8m，采用30 根2m 直徑鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)128.5m，屬于大直徑深長(zhǎng)鉆孔樁。

青浦特大橋（金澤橋段）線路通過(guò)地區(qū)地勢(shì)低平，地形平坦，開(kāi)闊，河網(wǎng)交織，湖蕩密布，地面高程1.2～3.5m，水位高程約2.0m，水深4～7m，主要的地質(zhì)情況自上而下為：淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉土、粉質(zhì)黏土、粉土。

2 施工準(zhǔn)備

基于青浦特大橋（金澤橋段）5#墩樁基的長(zhǎng)度、直徑以及地質(zhì)情況綜合考慮，采用FXZ-400 型12 寸電動(dòng)履帶式反循環(huán)鉆機(jī)鉆孔，吊車(chē)安裝鋼筋籠。該工程采用的澆筑方法為水下澆筑法。

青浦特大橋（金澤橋段）5#墩鉆孔前，先搭設(shè)鉆孔平臺(tái)，鉆孔平臺(tái)尺寸為23.2m×28.2m，四周設(shè)置8m 寬的鋼棧橋。鉆孔平臺(tái)及場(chǎng)地尺寸應(yīng)滿(mǎn)足鉆機(jī)位置、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、混凝土運(yùn)輸車(chē)輛等配套工程的要求。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 樁位放樣

測(cè)量員根據(jù)樁的位置坐標(biāo)，使用測(cè)量?jī)x器放樣。樁位放樣完成后，由項(xiàng)目測(cè)量負(fù)責(zé)人審核。以樁的中心作為交叉線的中心點(diǎn)，確定保護(hù)樁在交叉線上的位置，然后在施工平臺(tái)上噴涂漆料標(biāo)記保護(hù)樁的點(diǎn)位，并使用鋼板覆蓋，以此確保樁點(diǎn)位清晰。

3.2 埋設(shè)護(hù)筒

孔口設(shè)直徑2.4m 鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒長(zhǎng)度6～8m，水中鋼護(hù)筒入持力層2m，孔口標(biāo)高高出施工水位2m，護(hù)筒鋼板采用16mm Q235 鋼板制成，護(hù)筒頂部和底部安裝20～30cm 高的加勁板，加勁板與護(hù)筒滿(mǎn)焊聯(lián)結(jié)，采用振動(dòng)錘埋設(shè)護(hù)筒，埋設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)及時(shí)檢查護(hù)筒，保證中心偏位＜50mm、傾斜度＜1%。

3.3 鉆機(jī)就位

在鉆機(jī)安裝完畢后，應(yīng)保證鉆機(jī)的基座、鉆機(jī)的狀況良好、無(wú)電氣安全隱患、電機(jī)外殼應(yīng)按規(guī)定接地。試驗(yàn)合格后，將鉆機(jī)移至樁位，安裝鉆機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)調(diào)整垂直鉆架，并使鉆機(jī)中心、樁徑保持同一垂直線[1]。

3.4 泥漿的制備及循環(huán)凈化

（1）泥漿池的設(shè)置。青浦特大橋（金澤橋段）5#墩設(shè)置兩組泥漿箱，泥漿箱由3m×6m×2.25m 沉淀箱和一個(gè)3m×6m×1.5m 的循環(huán)箱組成。灌注過(guò)程中，多余的泥漿通過(guò)泥漿運(yùn)輸船運(yùn)輸至指定棄置點(diǎn)。

（2）造漿。選定用膨潤(rùn)土作為造漿原料，在調(diào)制泥漿前，根據(jù)初步擬定的泥漿比重1.13 進(jìn)行了估算，造漿每方需用膨潤(rùn)土量約292.5kg。

（3）泥漿指標(biāo)。泥漿入孔時(shí)，應(yīng)檢測(cè)以下各項(xiàng)指標(biāo)：①黏度：25MPa·s；②泥漿比重：1.13；③PH 值：＞6.5；④含砂率：新制泥漿3%；膠體率：≥95%。

3.5 鉆孔施工

（1）鉆孔：在打孔的時(shí)候，先把鉆頭從地面上提起來(lái)30cm，再加滿(mǎn)足夠的水，然后關(guān)掉閥門(mén)，打開(kāi)真空管，讓空氣和水流通，最后打開(kāi)真空泵，就會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓。當(dāng)泥漿泵裝滿(mǎn)水后，就關(guān)掉真空泵并打開(kāi)泥漿泵。當(dāng)泥漿泵出口的真空壓強(qiáng)大于0.2MPa 時(shí)，應(yīng)開(kāi)啟出口控制閥，使水泥漿進(jìn)入污水池，形成一個(gè)反向循環(huán)。

當(dāng)平衡架移動(dòng)到鉆導(dǎo)架下端時(shí)，停止鉆盤(pán)旋轉(zhuǎn)，等待泥漿循環(huán)3min，繼續(xù)反向循環(huán)，直到到達(dá)孔底?；九鸥珊?，關(guān)閉泥漿泵，將鉆頭從井底提起，伸出鉆桿，繼續(xù)低速鉆進(jìn)至套管下2m，然后繼續(xù)以6～8m/h 的正常速度鉆進(jìn)。

（2）鉆進(jìn)：當(dāng)平衡架移動(dòng)至鉆架滑道時(shí)，鉆頭應(yīng)該停止旋轉(zhuǎn)，待泥漿循環(huán)一定時(shí)間，然后再進(jìn)行反向循環(huán)，直至底部的淤渣全部清除后，才能停止。將鉆頭從孔底提起，以替換長(zhǎng)的鉆桿。在鉆孔過(guò)程中，要時(shí)常檢查和記錄地層產(chǎn)生的變化，并核對(duì)地質(zhì)剖面情況。在鉆孔過(guò)程中，及時(shí)檢查鉆機(jī)的位置以及鉆機(jī)和鉆桿的垂直度[2]。

（3）終孔：當(dāng)鉆到目標(biāo)高度時(shí)，把鉆頭從鉆孔底部移出10cm，然后轉(zhuǎn)盤(pán)均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)，直到鉆渣全部清除為止。鉆孔過(guò)程中，每隔2m 收集一袋鉆渣樣品并徹底沖洗干凈。渣樣應(yīng)收集并存放在渣樣袋中，以備地質(zhì)變化時(shí)使用，并在鉆孔記錄表中注明取樣的堆數(shù)、位置和時(shí)間，將鉆渣樣品編號(hào)保存，并制作地質(zhì)核實(shí)對(duì)照表，以確?，F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件符合設(shè)計(jì)要求。

（4）泥漿指數(shù)檢查：鉆孔過(guò)程中，每次入井、地層變化處、鉆孔前和注入前，都要檢查泥漿的比重和含砂量。同時(shí)，根據(jù)不同地層調(diào)整鉆速和鉆壓，確保鉆進(jìn)過(guò)程順利。

3.6 成孔質(zhì)量檢查

成孔后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步檢查，檢查具體內(nèi)容包括孔深、孔位中心、直徑、傾斜度、沉積厚度等?？咨顧z查合格后，進(jìn)行孔清理工作，如表1 所示。

表1 鉆孔質(zhì)量檢查表

用直尺對(duì)沿直線和垂直方向上的孔位中心位置誤差進(jìn)行測(cè)量。孔徑、孔深、斜率由智能超聲成孔質(zhì)量檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收。用測(cè)繩和測(cè)頭對(duì)渣厚量進(jìn)行檢驗(yàn)。成孔檢查結(jié)束后，向監(jiān)理報(bào)告，確定鉆孔的質(zhì)量[3]。

3.7 第一次清孔

采用吸泥法清孔，持續(xù)進(jìn)行凈化循環(huán)。清孔時(shí)，應(yīng)符合下列標(biāo)準(zhǔn)：①孔內(nèi)排出或抽出的泥漿手摸無(wú)2～3mm 顆粒；②泥漿比重1.08；③含砂率＜2%；④黏度為18mPa·s；⑤沉渣厚度摩擦樁≤20cm。

3.8 鋼筋籠加工及吊放

（1）鋼筋籠應(yīng)提前在指定的加工廠制造生產(chǎn)。相鄰對(duì)接段間距應(yīng)≥1.5m，且每段中的接頭數(shù)應(yīng)≤50%。鋼筋籠應(yīng)每2m 安裝一圈混凝土墊塊，避免澆筑混凝土?xí)r與孔壁接觸（間距7cm）。其次，用雨布覆蓋，以避免雨水等外部環(huán)境因素引起的質(zhì)量問(wèn)題。

（2）按照設(shè)計(jì)要求，對(duì)聲測(cè)管進(jìn)行合理的布置，并在焊接后將其與鋼筋籠的主筋進(jìn)行牢固地連接?；炷翝仓螅瑢?dǎo)管仍應(yīng)保持清潔。為達(dá)到該效果，施工時(shí)必須采取措施保護(hù)管口，即管口必須高出施工平臺(tái)100mm 以上，以防雜物進(jìn)入。聲測(cè)管就位后，向內(nèi)部注水，頂部端口用木塞牢牢密封，防止泥漿或其他碎屑進(jìn)入導(dǎo)管。

（3）鋼筋籠的制作和安裝是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作。鋼筋籠主筋與鋼筋箍筋必須焊接牢固，成型后必須進(jìn)行全面質(zhì)量檢查。鋼筋籠吊裝，其平面位置偏差≤10cm，其底部高度偏差在±10cm。鋼筋籠外對(duì)稱(chēng)設(shè)置墊塊，以調(diào)整鋼筋保護(hù)層的厚度[4]。

（4）為避免鋼筋籠容易浮起，為了保證鋼筋籠的穩(wěn)定，需在鋼筋籠的上端設(shè)置吊環(huán)或固定桿。

3.9 導(dǎo)管安裝

（1）導(dǎo)管的選用及檢查。導(dǎo)管采用Φ300mm 灌注導(dǎo)管，壁厚10mm，標(biāo)準(zhǔn)截面長(zhǎng)度3m，配有0.5m、1m 和1.5m 的調(diào)節(jié)段，用于調(diào)節(jié)導(dǎo)管的長(zhǎng)度和料斗的高度。導(dǎo)管采用螺紋式進(jìn)行連接。在兩個(gè)法蘭盤(pán)中間墊1 個(gè)厚度為4～5mm 的橡膠密封墊圈。在將導(dǎo)管放下之前，應(yīng)檢查導(dǎo)管是否有損傷、密封圈和卡扣是否正常、內(nèi)壁是否平整、接頭是否牢固。接著進(jìn)行防水、拉伸連接的試驗(yàn)，具體的試驗(yàn)方法為：①將場(chǎng)地平整，每隔1m 放1 塊方木，并將其平整；②將導(dǎo)管安裝并放置在方板上，每五根連接成一根，并安裝前后蓋；③在導(dǎo)管中注入70%的水，并與空氣進(jìn)氣管相連接，輸入約2275kPa 的設(shè)計(jì)壓力；④在恒壓狀態(tài)下來(lái)回滾動(dòng)導(dǎo)管，保持15min 壓力，觀察接頭有無(wú)滲漏，有無(wú)變形，并檢查導(dǎo)管的密封性、耐壓性和拉伸特性。

（2）導(dǎo)管長(zhǎng)度的計(jì)算和吊放。導(dǎo)管的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)實(shí)際孔底標(biāo)高和孔板框架之間的距離進(jìn)行配置，以確保最終導(dǎo)管底部距離孔底30～50cm。組裝時(shí)，對(duì)導(dǎo)管的內(nèi)壁及法蘭表面進(jìn)行仔細(xì)地清潔及雜質(zhì)檢測(cè)。保證吊車(chē)在鉆孔的中央位置，并對(duì)下降速率進(jìn)行控制，以避免鋼筋籠骨架被卡住。

3.10 二次清孔及灌注水下混凝土

澆筑混凝土前需要二次清潔。混凝土在成孔質(zhì)量控制合格后方可澆筑。澆注前，再次測(cè)量沉積物的厚度。

（1）清洗步驟如下：①鋼筋籠下放后，將澆筑導(dǎo)管下放至孔底100mm 處；②將風(fēng)管從澆注管降下，距離噴嘴底部45～50m；③引出氣壓管的另一端，并將其連接到空氣壓縮機(jī)上；④將接渣籃置于出渣口下方，保證泥漿高度，防止塌孔；⑤操作空氣壓縮機(jī)進(jìn)行孔清潔。風(fēng)量和氣壓的范圍從小到大。正常風(fēng)量為8m3/h，氣壓為0.4～0.7MPa；⑥測(cè)量孔內(nèi)沉積物的厚度和泥漿的比重。確認(rèn)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，首先關(guān)閉空壓機(jī)，拆下風(fēng)管蓋，拆下氣壓管，進(jìn)行正常加注。

（2）二次清孔合格后，安裝大料斗，澆筑封底混凝土。封底首盤(pán)混凝土以直徑2.0m，首盤(pán)混凝土導(dǎo)管埋深≥1m 進(jìn)行計(jì)算，最終確定為7.9m3，封底采用4m3大料斗，15m3罐連續(xù)澆筑，保證復(fù)封順暢。

（3）水下混凝土應(yīng)由專(zhuān)用混凝土運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，并使用料斗和導(dǎo)管澆筑。進(jìn)入漏斗的混凝土坍落度控制在180～220mm，和易性好。

（4）第一批混凝土澆筑完成后，取下大漏斗，用小漏斗澆筑。灌裝要緊湊、連續(xù)，不能停頓。導(dǎo)管拆除的中斷時(shí)間應(yīng)盡可能短，填充應(yīng)在10h 內(nèi)完成。在整個(gè)澆筑過(guò)程中，導(dǎo)管埋入混凝土的深度至少要達(dá)到2.0m，并且必須控制在6m 以?xún)?nèi)。

（5）混凝土澆筑完畢后，應(yīng)將最后一節(jié)導(dǎo)管慢慢提起。導(dǎo)管拆除后，必須在混凝土初凝前拆除鋼護(hù)筒[5]。

3.11 成樁檢測(cè)

按設(shè)計(jì)要求，對(duì)該樁基礎(chǔ)進(jìn)行了超聲探傷。樁體混凝土均勻、完整，混凝土強(qiáng)度和樁基承載能力測(cè)試達(dá)到設(shè)計(jì)要求，均為I 類(lèi)樁。

4 問(wèn)題防范與處理

考慮到大直徑鉆孔樁施工條件惡劣、地質(zhì)條件復(fù)雜，在開(kāi)工前，必須對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行全面地分析，并采取相應(yīng)的防范措施。

（1）塌孔。其特征為孔內(nèi)的水位下降快，小氣泡密集，進(jìn)尺緩慢，鉆機(jī)負(fù)荷大幅度增加。因此，必須控制鉆孔速度，選擇黏度較高的泥漿?？卓谔鷷r(shí)，立即拆除套管，回填鉆孔，重新安裝套管后再鉆孔。如果坑內(nèi)有塌方，確定塌方位置，并用礫石和黃土混合料回填。在回填物沉積并壓實(shí)后繼續(xù)進(jìn)行鉆孔。清孔時(shí)，由專(zhuān)人補(bǔ)充水和泥漿，確?？變?nèi)水頭達(dá)到要求。水必須放慢速度，通過(guò)水箱或水池進(jìn)入井內(nèi)，以避免沖刷井壁。

（2）縮頸。縮頸主要是由于塑性土的膨脹引起的，在孔的形成過(guò)程中，孔壁形成泥殼，引起膨脹。應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)泥漿，減少水分流失，提高鉆孔速度。在鉆孔或操作時(shí)，在導(dǎo)向器的外面焊接一定量的合金刀片以清潔孔。如果收窄，可上下重復(fù)掃描使孔徑變大。

（3）鉆孔漏漿。在高滲透性砂巖和流沙地層中，尤其是在地下水地層中，鉆孔時(shí)會(huì)有薄的泥漿從孔壁中排出，因此應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)泥漿。此外，如果護(hù)筒埋的太淺，沒(méi)有完全壓實(shí)回填，護(hù)筒制作不精良，接縫不是密封的，水壓過(guò)高，水柱壓力太高，都會(huì)導(dǎo)致泥漿在孔壁滲透，需按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行處理。如果接縫處泥漿泄漏很少，潛水員可以用棉花等填料封堵接縫，密封接縫。如果滲水嚴(yán)重，應(yīng)將護(hù)筒挖出，修補(bǔ)后重新埋入。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文以滬蘇湖鐵路青浦特大橋（金澤橋段）5#樁基為例，對(duì)其鉆孔灌注樁施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，并針對(duì)工程建設(shè)中易出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了防范與處理措施。大直徑鉆孔樁在鐵道、橋梁等工程中應(yīng)用科學(xué)的施工技術(shù)，使樁基工程質(zhì)量得到了極大地改善，為橋梁施工創(chuàng)造了良好的條件。在以后類(lèi)似工程中，施工人員應(yīng)當(dāng)優(yōu)化施工的流程，提高施工的質(zhì)量。