石门特大桥水中墩钻孔灌注桩成孔施工技术

伍 环 宇

(茂湛铁路有限责任公司，广东 湛江 524000)

石门特大桥水中墩钻孔灌注桩成孔施工技术

伍 环 宇

(茂湛铁路有限责任公司，广东 湛江 524000)

以石门特大桥水中墩钻孔灌注桩成孔施工为例，论述了钻孔灌注桩成孔施工中的主要过程及施工技术，提出了成孔质量控制措施，总结了清孔的注意事项，为东海岛铁路跨海大桥的建设提供了宝贵的经验借鉴。

水中墩,钻孔灌注桩,成孔,施工技术

1 工程概况

石门特大桥位于湛江市遂溪县官渡镇石门村区域，新建茂名至湛江铁路DK68+160.27～DK69+142.03，全长为981.76 m，其中心里程为DK68+651.15，为预应力钢筋混凝土梁双线铁路桥，孔跨布置形式为13-32 m+6-35 m(T形墩+32 m)+10-32 m简支梁，位于曲线上(αz= 31°14′43″，R=4 500，L0=340，T=1 428.64，L=2 794.01)。处于1.9‰的下坡段上。12号墩～21号墩位于海水中，基础采用φ125 mm钻孔桩基础(最深35 m)。地下水对混凝土具有弱侵蚀性，钻孔桩采用C40混凝土，承台、墩身采用C50混凝土。本桥跨越石门港，该处河道较宽，附近多为鱼塘，14号墩～16号墩之间还兼做通航孔。

本桥位区地表水体发育，石门港湾宽350 m～450 m，长年有水。附近多为鱼塘。地下水主要为第四系冲积覆盖层中的孔隙潜水和基岩裂隙水，水量不丰富，主要靠大气降水补水。桥区气候条件属亚热带海洋性湿润气候，温和多雨。年平均气温23.3 ℃，极端最高温度38.5 ℃，极端最低温度1.7 ℃，年平均降雨量1 735 mm，一般5月～9月为雨季。6月份～9月份易受台风影响4次～5次，风力可达10级～11级，最大风速为48.0 m/s；该地区多雷暴，年平均有雷日在80 d以上。地震动峰值加速度值为0.1g，地震动反应谱特征周期0.35 s，地震设防烈度值为7度。

2 测量放样

桥墩位置的偏移，将为架设造成困难，导致桥梁墩上支座偏移，改变桥墩的应力，影响桥梁结构安全及行车安全。准确地测量放样桥墩中心位置是非常重要的工作。桥墩台定位采用全站仪以交会法为主，复测导线后，布设平面和高程控制测量桩点，根据控制桩的坐标计算出设计桩位图桥墩台位置每一根桩中心的坐标，沿线路中线方向在钻孔平台上设置中心桩的前后左右护桩，同时做好标识、保护及警示。施工前测量人员、技术人员、钻机长根据桩位图及桩间距对桩位逐桩复核，并形成测量交桩记录，符合要求后由技术人员报监理单位复核，经监理单位复核确认后，才能进入钻孔作业。

3 护筒制作与埋设

钢护筒采用δ=8 mm～10 mm的钢板卷制，其内径大于设计桩径0.4 m，护筒底口焊接一道300 mm高，8 mm～10 mm厚钢板加固环，底口向上每1.5 m加焊一条宽150 mm厚16 mm的钢板加固环，以增加底口刚度和强度，减少护筒周身摩擦力。护筒顶口与施工平台标高一致。护筒埋设深度要埋入河床面以下不小于1 m且要穿过淤泥层，并按要求在护筒四周设置井字形导向架，导向架由4根25b工字钢打入河床作为定位桩，四周设双层连接系结合施工平台加固，以保证护筒的垂直度偏差小于1%，平面位置偏差小于5 cm。

4 造浆及排渣

4.1 造浆

泥浆在成孔中起重要的作用。1)护壁作用，形成防渗、防水帷幕。以孔内高于地下水位的泥浆的侧压力平衡孔壁土压力和孔周水压力，抵抗孔周水渗入孔内，维持孔壁稳定。2)悬浮土渣，携带土渣出桩孔。不使土渣沉入孔底造成钻孔困难、影响桩底沉渣厚度。

由于水域较宽，附近为村庄，淡水供给较困难，成本较高。使用石门港内海水来制造泥浆不仅能为施工带来方便，还可以节约成本。通过配制试验、试钻过程中对泥浆参数的抽样检查情况、泥浆护壁的效果，验证了海水造浆符合该施工的要求。

泥浆由优质粘土或膨润土造浆、碱(Na2CO3)、聚丙烯酰胺(PHP)等原料组成，泥浆指标见表1。

表1 钻孔用泥浆性能指标

4.2 排渣

泥浆循环是整个钻孔施工中的重要环节。该工程根据施工的实际与机械的配套情况，同时考虑到施工平台的承重、环境污染等因素，利用同一墩未钻的钢护筒作为泥浆池和沉淀池。钻进时，通过反循环系统压入泥浆、吸出钻渣，过滤处理后泥浆排入邻桩护筒，沉淀后通过护筒间连通管回流到钻孔内循环使用。分离出来的废浆、废渣均用运渣车直接运至弃渣场，严禁排入海内，减少对石门港水域的污染。运渣车辆要密封不渗漏、不遗撒，减少对沿途公路、村庄、农田等的污染。

5 成孔质量控制

成孔是混凝土灌注桩施工中的一个关键过程，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作：

1)开钻前根据地质图画出每根桩的地质柱状图。按不同地质选定不同的钻头类型，同时观察钻机的运行和进尺情况，以及排渣情况，据此对钻机的钻压、钻速参数进行调整，每小时记录钻压、钻速和进尺以及相关地质实况，切忌求快而盲目加压加速，结果造成斜孔和坍孔。

2)采取隔孔施工程序。钻孔混凝土灌注桩是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的。为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土强度，应待邻孔混凝土强度达到2.5 MPa后方可施钻。

3)确保桩身成孔垂直精度。成孔垂直精度是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，经常校核钻井平台的稳固性、水平和垂直度，经常校核钻架及钻杆的垂直度等，并于成孔后下放钢筋前做井径、井斜超声波测试。

4)钻孔时采用泥浆护壁，泥浆选用优质膨润土、纤维素、纯碱配置，增强护壁效果。当钻进到砾砂层时泥浆中加入水泥、水玻璃缩短护壁形成时间，提高护壁强度。经常测试泥浆指标变化情况，并注意调整钻孔内泥浆浓度，确保泥浆指标符合规定。

5)终孔检验时采用检孔器。检孔器直径同设计桩径，长度为桩径的4倍～6倍。成孔的质量必须符合设计及控制标准。成孔质量标准见表2。

各桩应保证嵌入W2新鲜的花岗岩最小深度，并请设计人员现场签认。

表2 成孔质量控制标准

6 清孔

1)钻孔至设计高程后进行清孔。采用泵吸反循环换浆清孔，钻孔达到设计标高后，将钻头上下慢速提放，然后注入净化泥浆，置换孔内含渣泥浆，直到达到规定的泥浆及钻孔质量标准。

2)由于采用冲击钻成孔，一般终孔后有一定沉渣。为了保证孔底沉渣达到标准即嵌岩桩不大于100 mm、摩擦桩不大于300 mm，钻机达到设计孔深位置后，把钻头提离孔底0.5 m～0.8 m，不停泵继续慢慢清孔至沉渣符合规范要求。采用自制测锤进行探底测试，及沉渣测试。

3)清孔时送入孔内的冲洗液不得小于砂石泵的排量，防止冲洗液补给量不足，孔内水位下降导致垮孔。砂石泵出入阀的开口就要根据情况适时调整，以免泵吸量过大吸垮孔壁。返回孔内冲洗液比重不宜大于1.05。

7 水上交通管理

14号墩～16号墩之间还兼做通航孔，施工与通航间存在干扰和不利因素。科学、合理的水上交通管理是关键。

1)加强与海事部门沟通，及时发布航道变更和航行通告，加强对过往船舶的管理，保证施工期间双向通航要求；2)施工作业对航道影响较大的阶段，将安装作业计划细化到工作日，并及时上报给海事部门，对于进入桥梁作业区的船舶采取分时段放行、分时段作业的方式，保证船舶顺利通过桥区；3)合理安排施工进度计划、提高安装作业效率，尽量减小航道占用时间；4)采取在桥位上下游设置船舶减速行驶标志灯、防撞装置，请海事部门在桥址位置建立大桥海事站协调管理等措施，施工期间岸边跨支架及水上桥墩受到船舶撞击；5)为防止高空坠物，采取措施进行封闭式施工。

8 结语

石门特大桥顺利建成，为东海岛铁路跨海大桥的建设提供了宝贵的经验借鉴。尤其是利用石门港的海水造浆，不仅为施工提供了便利、节约了施工成本，且取得了较好的护壁效果，获得较大的经济和技术双重效益。

[1] TZ 203-2008,客货共线铁路桥涵工程施工技术指南[S].

[2] TB 10415-2003,J 286-2004,铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].

Discussion on bored pile drilling technology of the water pier of extra-large Shimen bridge

WU Huan-yu

(Mao-ZhanRailwayCo.,Ltd,Zhanjiang524000,China)

Taking the bored pile drilling construction of the water pier of extra-large Shimen bridge as an example, the paper discusses major bored pile drilling processes and technologies, puts forward drilling quality control measures, and summarizes hole cleaning matters, which has provided valuable experience for the construction of Donghai railway crossing the river.

water pier, bored pile, drilling, construction technology

1009-6825(2014)11-0183-02

2014-01-18

伍环宇(1975- )，男，工程师

U443.154

A