特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工技術

李佳航

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安710024）

1 工程概況

本工程主墩布置16根樁徑2.8m2.2m的變截面鉆孔灌注樁，樁間距5.6×5.6m（橫橋向×順橋向），過渡墩布置6根樁徑2.8m2.2m的變截面鉆孔灌注樁，樁間距5.6×5.6m(橫橋向×順橋向)，共計樁基92根，樁基長度在35～95m，25m以下設計樁頂樁徑為Φ2.8m，25m以下設計樁底樁徑為Φ2.2m。

2 鉆孔灌注樁施工技術與平臺布置

2.1 施工工藝

施工準備—測量定放樣—埋設孔口臨時護筒—鉆機就位—設置泥漿池、造漿—鉆孔—成孔—第一次清孔（—下設永久鋼護筒）—制作、安放鋼筋籠及聲測管—導管安裝—二次清孔—拌制、運輸混凝土—澆筑水下混凝土—鑿除超灌混凝土樁頭—清理樁頭、無損檢測。

2.2 施工平臺布置

為滿足施工要求，引橋15#、39#-44#墩臺和主橋1#、2#墩、5#墩場地坡度較大，需提前平整場地。

3 施工技術措施與要點

3.1 鉆孔施工的技術措施和要點

3.1.1 放樣測量

采用電子全站儀精確定位樁孔位置，并按樁位點拉制四根控制樁，用四根控制樁控制護筒長度的埋設情況，使之精確定位。樁身為3cm×3cm，高80cm的木樁，需埋地45cm，頂部埋設測釘用水泥砂漿或混凝土保護，以防止施工時受到干擾[1]。

3.1.2 施工鉆機就位

在鉆進過程中，提前檢查其性能狀況，確保鉆機正常工作。檢測基臺，確認基座牢固，避免在施工過程中發(fā)生地基不均勻沉降，如有必要再次打夯地基。

3.1.3 施工鉆孔順序

墩基通常是群樁或排樁，為避免相鄰的樁孔在澆灌時串孔，而且澆筑設備的自重很大，在澆筑時既要保證成樁質(zhì)量也要保證澆筑的安全，施工過程中應采用跳樁或跳排的鉆孔順序。

3.1.4 施工臨時護筒埋設

測量員放樣護筒位置，撒上白灰記號，采用挖埋法，用人工配合挖機挖到護筒底高程，汽車吊將護筒放置在基坑內(nèi)，進行校核，護筒四周用土壓實[2]。

3.1.5 泥漿制備

漿液配制應選擇鈉基膨潤土?；旌蠞{是按施工階段和地層特征來制作混合漿料，可參照《公路橋涵施工技術規(guī)范》(JTG/T3650—2020)所規(guī)定的性能指標，并根據(jù)實際情況做出調(diào)整。

對樁內(nèi)開挖量進行計算，泥漿池、沉淀池等容積不得小于樁孔2倍容積；為防止泥漿污染河流區(qū)雨水收集保護區(qū)域，須采取必要的防滲漏措施。

3.1.6 沖擊鉆進

主橋：先用2.8m鉆機鉆孔至2.8m樁孔設計樁底，經(jīng)現(xiàn)場技術人員確認后，更換2.2m鉆頭，沖孔入至2.2m樁直徑設計孔底。在換鉆期間，要確保其不移動，快到護筒底(2.8～2.2m變型截面)時，應減小行程，慢速鉆進，防止擴、塌、偏斜事故發(fā)生。

3.1.7 施工掏渣

碎渣攜帶大量泥土擠入孔壁，而且多數(shù)都是經(jīng)由掏渣筒流出的，所以當沖擊一定的時間后，就應該立刻把沖擊錘拔出，并換掉鉆渣筒，往下鉆至鉆孔底部，取出鉆渣，放入棄渣溝。一旦鉆渣過厚，則漿液就無法使所有的鉆渣上浮，鉆錘打擊不到新土(巖)層，或會使?jié){液慢慢變稠導致吸收了大部分的撞擊能量，或阻礙鉆錘旋轉(zhuǎn)，而使撞擊的進尺力明顯減弱，甚至有沖擊成梅花孔、扁孔等的風險，所以需要重新進行掏渣。

3.1.8 施工終孔

鉆到設計深度以后，要檢測地質(zhì)情況。把鉆渣和地質(zhì)柱形圖進行比較分析，以檢驗地質(zhì)條件是否滿足工程設計條件。立即告知監(jiān)理工程師和現(xiàn)場設計代表并加以證實。如達到設計條件，應立即檢驗孔徑、孔形、孔深、垂直程度，在清孔后再對孔底的沉渣物加以檢查。

3.1.9 施工孔徑、孔形測量

在樁孔成孔、鋼筋籠下入之前，要對孔徑及孔形進行檢測。本項目以樁直徑為基準，并用籠式井徑器(試籠)入孔進行了測量，籠式井徑器選用螺紋鋼筋制成，其外徑小于孔徑100mm，且不得超過鉆孔的設計口徑，以Φ25mm/Φ28mm為宜。檢驗時，先將井徑裝置提起，孔心與起吊鋼纜高度保持一致，慢慢插入孔內(nèi)，上、下無阻力，說明孔超過試籠的直徑。

3.2 清孔施工的技術措施和要點

根據(jù)工程設計需要，采取了氣舉—反循環(huán)法為鉆孔樁的清孔方法。相對于傳統(tǒng)的清孔工藝，需要設置更多的空氣壓縮機、漿液分離器、清管設備。清孔工藝要測定泥漿的密度和含砂率，沉渣中應無大粒度碎石。開孔率要求：

主橋孔底(端承樁)淤積厚度不超過50mm，引橋(摩擦樁)不得超過150mm。

膨潤土泥漿：槽孔內(nèi)泥漿密度≤1.03～1.10g/cm3，黏度為17～20s，含砂量在2%以下。清孔結束后，如4s內(nèi)沒有澆筑混凝土，要再次測出沉渣量，如超過規(guī)定，必須重新清理。

混凝土注入：澆筑混凝土前，應對混凝土運輸管路和容器灑水潤濕，在澆筑管道內(nèi)下放隔水球，待儲料斗注滿混凝土后，開始澆筑混凝土。導管的初始埋設深度不應少于1m，且應保證導管底部高度的要求，在封底時確保導管埋在混凝土中的深度不少于1m?；炷劣脤Ｓ眠\輸車輛運到施工地點，通過汽車吊提升料斗入倉。

4 施工中應注意的問題

該橋梁樁基礎直徑為2.8m，最大樁長95m，最大樁深達100m，超深樁徑特大樁基礎施工困難，施工過程中易出現(xiàn)塌孔，成孔后清孔質(zhì)量難以保證。鋼筋籠孔口吊裝的難度較大，主橋各樁孔采用兩籠式結構，2.2m單籠最大吊重46t左右，2.8m長單籠重量37t；主梁內(nèi)外雙層、雙筋等連接形式，節(jié)點數(shù)量多，對接困難。

應對措施：根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，采用不同深度護筒和不同型號鉆具鉆進施工，并使用質(zhì)量最高的膨潤土泥漿護壁，避免在打孔時發(fā)生塌孔。在成孔后用氣舉反循環(huán)的方式進行清孔工序，使其超深樁孔的沉渣層厚度符合設計要求。加工專用的打梢盤，鋼筋籠吊起用180t履帶吊起，將單節(jié)鋼筋籠的長度增加，以減少孔口對接次數(shù)；保證鋼筋籠加工精度，鋼筋籠先進行試拼裝校核。

超深樁傾斜度控制困難。應對措施：采用沖擊鉆施工成孔。地面平整牢固，確保鉆機水平。強化鉆孔過程的控制，每鉆進4m測孔傾斜度，及時發(fā)現(xiàn)、糾正?？刂沏@孔速度、鉆孔壓力、降壓鉆孔。根據(jù)孔的深度和孔徑選擇合適的鉆孔設備和鉆孔方式。

5 施工期間事故的預防與治理

5.1 塌孔的防治與治理

孔洞的崩塌事故很容易出現(xiàn)，在樁孔塌陷時要細心地察看現(xiàn)象，孔內(nèi)水面冒出細水泡，無進尺或進尺差甚微，孔深忽然變淺，鉆頭無法到達原先的深度等，都顯示已經(jīng)塌陷。

事故預防措施：在對松散的土壤地層沖磨時，要控制尺寸，并選擇比重大、黏性高、膠體率高的優(yōu)質(zhì)泥漿；護筒長度符合要求并與孔壁要緊密，護筒外側周邊須用黏質(zhì)土回填，并分層均勻地夯實；清孔時要注意龍頭在孔內(nèi)的高度；清孔時泥漿要有足夠的強度和黏性。

事故處理方法：在孔洞坍塌后可以回填再沖，或?qū)撟o筒下至未坍塌處至少1m；孔內(nèi)如果坍塌情況不嚴重，可以提高泥漿比例繼續(xù)鉆孔。如果嚴重的話，可把砂巖、黏土混合物填在坍塌部位上1～2m，或者全部回填，繼續(xù)沖孔。

5.2 鉆孔的預防和處理

事故預防措施：鉆孔規(guī)格要統(tǒng)一，定期檢測鉆孔直徑，對有損壞的鉆孔頭進行修復或替換；在鉆時要控制尺寸，選用比重、黏度、膠體率高的優(yōu)質(zhì)泥漿，并確定護筒口的水頭標高。

事故處理方法：出現(xiàn)收縮孔洞，可通過鉆孔頭上下反復掃孔的方法擴大或用黏土片石填筑縮小孔洞，待密實后再鉆孔。

5.3 防止和處理卡埋式鉆具

卡埋鉆具是在鉆孔工程施工中最容易發(fā)生并且危害性很大的一類事件，所以在工程施工過程中就應該采用積極主動的措施加以防范，而如果出現(xiàn)事件，就應該采取有效措施，及時處理?？胥@具的處理方法主要是：

垂直吊掛，即通過吊車或液壓頂升機垂直將其起吊。

鉆頭磨削附近的疏松法，也就是利用反循環(huán)或水下切削等方式，把周邊沉渣重新清理一遍，然后再起吊。

高壓噴射，是在原鉆頭二端相對稱地開兩個小孔(小孔中心距鉆頭邊緣0.5m左右)，然后放入噴射管對準被卡的鉆孔頭高壓噴射清洗，直到將二孔全部噴穿，并使原來的孔眼中心位置保持不變。

護壁挖除法，當卡鉆位置不深時，采用護筒、水泥等材料進行護壁，人工直接挖除。

5.4 防止樁基鉆孔偏移現(xiàn)象

事故預防性保護措施：安裝的鉆機須穩(wěn)固、垂直；軟硬巖、陡坡時，要控制進尺、低速運行鉆進，或者采用卵石、片石充填后再鉆入。

事故處理方法：一般性的偏斜，將鉆頭上、下多次掃孔，使樁孔成正直；鉆偏嚴重的情況，需用砂礫及黃土回填，密實后再行鉆孔。

5.5 鉆孔漏漿

事故預防措施：在施工前期，對靠近樁位的坑洞、枯井等孔洞加以回填；地下水位較深或樁側土缺乏水時，在鉆孔中應用黏稠性很大的水泥漿；護筒埋設時，在側壁周圍使用黏土分層回填壓實。

事故處理方法：低速下鉆，加稠泥漿。

6 結語

施工過程中，應認真對每道工序進行檢查（深度、孔徑、孔底沉渣、澆筑所用混凝土質(zhì)量、泥漿質(zhì)量等），經(jīng)驗收合格方可進入下道工序，并且通過加強過程控制，不斷完善施工措施，使其滿足技術要求和設計文件，確保施工質(zhì)量。