铁路特大桥水下钻孔桩施工控制技术

铁路特大桥水下钻孔桩施工控制技术

摘要：某铁路特大桥地质情况复杂，地层在空间上具多样性，相变复杂、夹层多的特点，施工难度大，本文详细阐述了该桥水下钻孔桩的施工工艺和质量控制措施，可供同类工程施工参考。

关键词：水上钻孔桩;施工技术;质量控制

Abstract: a large bridge complex geological condition of railway, formation in the space with diversity, phase transformation, the features of the interlayer complex, difficult construction, this paper expounds the underwater drilling pile bridge the construction technology and quality control measures, for similar project construction reference.

Keywords: water drilling pile; Construction technology; Quality control

1、工程概况

某铁路特大桥水上主墩为57根Ф250㎝钻孔桩，最大桩长70余米, 采用了回旋钻钻施工。桥区水道受潮落潮汐影响，潮汐为不规则半日潮，在一天内两涨两落。风暴潮最高潮水位为6.73m，最低潮水位为3.29m，平均潮水位为5.00m，平均潮差1.55m，桩基处地质情况复杂,地层依次为粉砂、淤泥、粗圆砾土、淤泥质黏土、粉质黏土、粗圆砾土、粉质黏土、粗圆砾土、强风化凝灰质岩、弱风化凝灰质岩，受断面构造影响，岩面起伏较大，夹层多，粗圆砾土中卵石占10~30%，粒径一般60~90mm，部分达100~130mm，个别达180~200mm，粗圆砾约占40~60%，粒径30~50mm为主，岩性为弱风化状凝灰岩，亚圆状，充填物以砂为主，胶结性差。实际施工过程发现有的桩位粗圆砾土夹层多达4~5层，给钻孔施工带来很大的困难。

2、 钻孔桩施工

桩基施工流程见图1。 (1)钻孔前的准备工作。插打平台定位桩，然后进行水上钻孔平台的拼装； 设置泥浆循环系统，泥浆循环系统由出浆管、泥浆沉淀池、储池、泥浆泵、进浆管五大部分组成。(2)回旋钻钻孔工艺。用于粉砂、淤泥、粗圆砾土（夹杂有部分粒径较大的卵石）和凝灰岩段，钻进参数为钻压（10~20t）、转速（5~7r/min）、进尺速度（1~2m/h）。如发现钻杆转盘运转不正常，钻架晃动较大或钻具跳动较大时，则表明钻压过大或孔底有异物，如遇有孤石，铁件或是钻具部件脱落等，遇此情况可将钻具略向上提起，减小转盘运转速度。若钻机运转恢复正常，则说明钻压过大；若钻机还不能正常运转，则可再次将钻具向上略微提起，减小转盘运转速度钻进，待恢复正常后再缓慢加压钻进；

若经过往返几次操作，钻机仍不能恢复正常工作，则需拆除钻具，弄清情况或打捞起异物后重新安装钻具继续钻进。在钻进过程中，出浆量显著减少或管路被堵无流量，应停钻处理。（3）泥浆的制备及清孔。钻孔泥浆由水、粘土和添加剂组成，钻孔过程中泥浆在孔壁形成一层泥皮，阻隔孔内外渗流，保护孔壁；同时泥浆还能起到悬浮钻渣及时循环出碴的作用。钻孔达到设计标高，经终孔检查后，应立即进行清孔，以达到降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标及清除钻渣，减少孔底沉淀厚度的目的，防止桩底沉渣过厚而降低桩基的承载力。同时确保桩基水下混凝土的顺利灌注及桩基质量，避免断桩事故的发生。清孔时，泥浆池中应有足够的泥浆以供泥浆循环，如果泥浆量太少，则循环时泥浆就会把砂又冲进孔中，达不到清孔的目的。清孔时要求孔底沉渣厚度＜5㎝，泥浆相对密度1.03～1.10，粘度17～20S，含砂率＜2%，胶体率98%。（4）钢筋笼下放。用浮吊将制作好的钢筋笼吊上平台，顺桥向放在平台上或竖直立起放在未钻孔位的钢护筒内，用龙门吊起吊下放。（5）浇注水下混凝土。浇注水下混凝土前，先在漏斗孔下放置一个高30cm、上端直径26cm、下端直径28cm的混凝土球，用铁线吊在漏斗上。等漏斗装满拌和好的水泥混凝土后，关上储料斗的阀门。等储料斗装满混凝土后，便可剪球。剪球时先割断挂住混凝土球的铁线，使漏斗内的混凝土往导管内灌，同时打开储料斗阀门，完成剪球，开始灌注混凝土，直至混凝土顶面高出桩顶设计标高0.5m后为止。最后拆去灌注混凝土的导管，漏斗等设备。

图1桩基施工施工流程

3、施工中的质量保证措施

（1）成孔。严格控制泥浆指标，以确保固壁泥浆的质量，防止孔壁失稳，保证泥浆面与河水面有一定的水头差。（2）安装钢筋笼。钢筋笼主筋外侧应设置控制保护层厚度的混凝土预制块或弓形钢筋，以保证钢筋笼下放到位后具有足够保护层，对吊点位置进行加强，并通过吊架来承受钢筋起吊时吊点的水平分力，防止钢筋笼变形。（3）灌注水下混凝土。水下砼灌注过程中，导管漏水现象常有发生，易诱发断桩，因此导管在使用前应做水密性实验和抗拔实验来避免，一旦导管漏水，应先确定漏水位置和水量大小，若漏水位置在孔口附近且水量较小，可加快灌注速度，尽早拆除漏水导管；水下砼灌注过程中，加强砼拌制质量，对原材和成品砼实施全程监控，砼灌注时在漏斗口加设过滤网，防止过大的粗骨料和搅拌不均的水泥块进入导管，灌注中控制导管埋深，避免埋深过大，一旦发生堵管事故应迅速查明原因，采用导管提升设备反复小范围抖动导管并根据现场情况紧急处理；水下砼灌注过程中，发现钢筋笼上浮现象时，应立即暂停浇注，并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高，将导管提至钢筋笼底端以上。提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。

4、 结语

该铁路特大桥水上桩基施工，，施工难度很大,施工过程中根据地质情况合理地选择钻机型式、泥浆净化装置和施工措施，从而保证了每道工序的施工质量，经超声波检测均为Ⅰ类桩，表明该桥钻孔桩施工是成功的，可供同类桥梁施工参考。

参考文献：

[1] 袁博. 深水、超长、大直径钻孔桩施工技术[J]. 北方交通, 2008, (01) .

[2] 王志廷,刘军宏. 三水二桥复杂地质条件下钻孔桩的成孔方法[J]. 中外建筑, 2006, (04).

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。