牡丹江市西十一条路跨江大桥冬季施工技术分析

刘俊艳

(黑龙江省水利四处工程有限责任公司，黑龙江牡丹江157000)

1 工程概况

牡丹江市西十一条路跨江大桥南起江南新城区的莲花湖路和兴隆街交叉口(桩号K0+100.585)，北至江北老城区西十一条路与海浪路交叉口(桩号K1+839.893)，全长1 739.308 m。大桥桩基础工程包括主桥、引桥基础，基础均采用钻孔灌注桩，分离式承台。本工程共计238根桩。2010年9月25日开工，2010 年12月30 日竣工［1］。

2 施工方案

2.1 围堰、筑岛

根据十一条路跨江大桥的实际地理情况，钻孔施工场地采用筑岛法，为加快施工进度，两侧桥台钻孔桩应同时进行施工，平均5 d成孔一个桩，陆上钻孔可以先开钻，然后按顺序往里推进，进行筑岛施工。

由于部分钻孔桩均位于水中，因此施工采用筑岛。施工筑岛平台采用宽8 m，高度高出施工水位2.5～3.0 m左右，由于5#墩、6#墩桥面宽分别为41 m和47 m，因此该处筑岛平台宽为70 m，以满足钻孔需要，边坡为1∶1.5。筑岛采用挖掘机配合推土机开挖填筑的施工方法，先在河床中定出放样，打桩定出筑岛中心线后，根据筑岛尺寸放出大样。用挖掘机将需筑岛土方开挖放在需筑岛位置，推土机推平碾压，填至筑岛顶面高为止。

2.2 钻孔桩施工方法

施工程序为:桩位的测量放样→平整场地→钻孔平台搭设→钢护筒埋设→钻机就位→钻进→清孔→检孔→吊放钢筋笼→安装导管→二次清孔→检测沉渣厚度→水下混凝土灌注→检桩。

钻孔桩分旱地钻孔桩和水中钻孔桩，桩基全部采用冲击钻机进行施工。

旱地钻孔桩施工方法包括以下7个方面:

2.2.1 场地平整及桩位放样

1)场地平整:在桩基施工前，对施工现场进行场地平整，场地平整采用推土机进行，在桩位附近平整出一个长度≥10m，宽度≥5m的施工平台，满足冲击钻机施工要求。

2)桩位放样:为保证桩基位置的准确性，施工前要进行精确放线，采用全站仪直接测设控制桩位，在测量的精确桩位处设置保护桩。

2.2.2 护筒埋设及固孔

护筒一般长度为2 m，由壁厚8 mm以上钢板卷制而成，内径大于桩基直径30 cm。在已平整好的场地上准确放样出桩位中心点，然后用十字线准确引出该点并作好稳固明显的标志，以便在埋设护筒时校核护筒中心是否与桩中心重合，且所引十字线应防止被埋设护筒的机械设备所干扰和破坏。

在桩位处用挖掘机挖出一个比该桩位护筒直径大60～100 cm，深度约3 m的深坑，在坑底填筑约50 cm黏土并夯实。吊放钢护筒时人工辅助稳固，并用所引出的桩位中心线检核护筒中心与桩位中心，并使其两者偏位误差≤5cm，且护筒顶口宜高于地面30～50 cm。钢护筒定位后，在其周围对称填筑黏土并夯实，以防在钻孔过程中泥浆渗漏，造成护筒沉落或偏斜。

采用冲击钻钻机造孔，泥浆护壁，泥浆液面高度不低于地下水位(水面)1.5～2.0 m，随时检查浆液比重是否符合设计或技术规范的规定。

2.2.3 钻机就位

测量放样，在护筒周边放出桩位中心十字线，并用红油漆标识，采用冲击钻钻机成孔，选派有经验的工程技术人员和管理人员负责钻孔施工。钻孔机械拟采用挖掘机就位。先用挖掘机把钻机拖至孔口附近并大致安放准确

2.2.4 钻孔施工

冲击钻机成孔是提升冲击锥反复往下冲击，将孔中的土、石劈裂、破碎或挤入孔壁中，或悬浮于泥浆中，然后再用掏渣筒取出或循环流出的成孔方法。开钻时先在孔内灌注泥浆，如孔内有水，可直接投入黏土，在孔内用冲锥以小冲程反复冲击造浆。开钻时钻头提升高度≤1 m，当进尺3 m后可正常施工。开孔及整个钻进过程中，要始终保持孔内水位高出地下水位1.5～2.0 m，并低于护筒顶面0.3 m以防溢出。施钻前后，不得掉入任何铁件入孔内，以免损坏钻头，必要时用电磁铁进行清孔。

开始正常钻进时，适当控制进尺，在护筒下脚处，慢速钻进，使下脚处有坚固的泥皮护壁，钻至下脚1m后，可正常进行，若护筒外侧砂砾石松散，可提起钻锥，向孔中倒入黏土，适当增大泥浆比重。

根据地质剖面图中所提供的土层标高，选择进尺速度，在硬度相差较大的交接地层中或倾斜岩面施工时，自落、慢速的方式，以防偏孔等发生。

开钻前一次性调制足够数量的泥浆，泥浆经沉淀池沉淀后循环使用，钻进过程中如有损耗、漏失，及时预以补充，且随时检查泥浆指标，沉淀池中的沉渣及时进行打捞清除，并统一外运至指定的渣场堆放。

钻进中使用验孔器检孔，验孔器用钢筋笼做成，其外径比钢筋笼外径大10 cm，长度≥3 m。每钻进4～6 m，接近及通过易缩孔土层(软土、软塑黏土、亚黏土等)或更换钻头前，都必须检孔。

钻孔作业必须填写钻孔施工纪录，经常注意地层变化，在地层变化处捞取渣样检查，判明后记入施工记录表，并与地质剖面图核对，确定桩基的嵌岩深度。

2.2.5 清孔

到达设计标高后，利用不同比重的泥浆清孔。当排渣口基本没有钻渣出现时，停机提钻移位。检查桩孔直径、倾斜度及孔壁平整度是否符合成孔要求，清孔时保持钻孔内泥浆面高于地下水位1.5～2.0 m，防止塌孔。

2.2.6 终孔检查

利用设置于孔口的临时水准点为基点，用经检校合格的钢尺测出孔深，再反算出桩基的基底标高，用卷扬机钢绳通过孔口中心位置吊下标准检孔器检孔。以上各项均满足规范要求后，验收合格即可进行下一道工序。

2.2.7 钢筋笼制作和安装

按照设计图纸及施工规范要求钢筋骨架采用在场内制作，钢筋笼长度根据桩长及吊装设备确定，用25 t汽车吊分节入孔的方法施工。施工中骨架第一节入孔后，用支撑杆固定骨架于井口中心位置，吊起另一节骨架与第一节骨架相接，接头采用机械连接。放钢筋骨架前，先在孔口加设四根导向钢管，以保证钢筋骨架在吊装过程中尽量对中，不伤孔壁及控制保护层厚度。钢筋骨架就位后，采取四点固定，以防止掉笼和混凝土浇筑时骨架上浮现象发生。支撑系统对准中线防止钢筋骨架倾斜和移动。钢筋骨架上每间隔2 m在钢筋笼四周对称焊接钢筋耳朵，保证钢筋笼有足够的保护层。

3 冬季施工措施

进入10月份以后，气温开始逐渐下降，日平均气温将低于5℃，开始进入冬季施工。为了保证桩基础的工程质量，应采取如下措施:

3.1 钻孔冬季施工保护措施

1)进入冬季，每个钻机需搭设暖棚，每个钻机暖棚需能够将钻机及主塔置于暖棚内，并有足够供工作人员使用的操作空间，每座钻机暖棚设碳炉2个，保证24 h取暖。钻机暖棚采用钢骨架，外置保温布2层，每座钻机暖棚尺寸为8m×5m×7m。每座钻机需用钢管40根，两层共用保温布400 m2。

2)进入冬季施工后，钻孔出渣将不能像正常积蓄后再清掏，必须随时配备挖掘机进行清掏以避免冻成冰山，影响钻机施工、因钻机较多2台挖掘机将不能满足施工要求，因此需额外增加3台挖掘机方能满足施工需要。

3)为保证钻孔时有足够的水用于注水掏渣造浆，因此每相邻2个桩位之间需打一口水井，水管采用防冻保温管，钻机水泵保持24 h抽水以防止水管冻裂。

4)进入冬季后，气温过低，钻机操作人员无法长时间在户外操作，必须增加人员进行换班操作。每台钻机需额外增加4人。

3.2 钢筋笼制作冬季施工保护措施

进入冬季后，所有钢筋加工、焊接按规范规定需在室内进行，因此钢筋笼的加工焊接需搭设暖棚，每座暖棚均采用钢管骨架，双层保温布，内设碳火炉子。4台滚丝机用暖棚尺寸为16m×4m×2.5m，每座暖棚内设碳炉2个;6座钢筋笼加工用暖棚24m×6m×2.5m，每座暖棚四角各设碳炉1个。

3.3 混凝土冬季施工保护措施

1)配制混凝土时，宜优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。水泥的强度等级应 ＞42.5，水灰宜＜0.5。

2)在拌制混凝土时，按定比例加入适量的防冻剂。

3)拌制混凝土的各项材料的温度，应满足混凝土拌和物搅拌合成后所需要的温度。当材料原有温度不能满足需要时，应首先考虑对拌和用水加热，仍不能满足需要时，再考虑对集料加热。水泥只保温，不得加热。

4)混凝土用的砂、石、料应进行预热，预热方法可以采用在集料堆下布设地沟，然后在地沟内布设钢管，采用蒸汽对骨料进行加热。

5)冬期搅拌混凝土时，骨料不得带有冰雪和冻结团块。严格控制混凝土的配合比和坍落度;投料前应先用热水或蒸汽冲洗搅拌机，投料顺序为骨料、水、搅拌，再加水泥搅拌，时间应较常温时延长50%。混凝土拌和物的出机温度应≥10℃，入模温度应≥5℃。

6)混凝土的运输时应尽可能缩短，运输混凝土的容器应有保温措施。桥梁钻孔桩施工工艺流程见图1。

图1 桥梁钻孔桩施工工艺流程图

［1］李维生.牡丹江市西十一条路跨江大桥工程总体施工组织设计［R］.牡丹江:牡丹江水务科学院，2009.