硬塑性粘土超长桩基施工工艺比选分析

闫化堂

摘要：通明海特大桥为跨海桥梁，总长5.6km，其桩基设计均为摩擦桩基，桩基数量众多且深度大，桩基基础历来都是桥梁工程的一大重点，选择适合的桩基施工工艺对该工程是否顺利进行起着关键作用。文章阐述了施工环境，对几种桩基施工工艺的可行性研究进行讨论，然后对施工效率和施工成本进行分析对比，有效节省了施工成本，提高了施工效率。

关键词：硬塑性粘土;超长桩基;施工效率

通明海特大桥主桥采用主跨338m双塔双索面叠合梁斜拉桥方案，A型塔，桥跨布置为146+338+146。引桥采用50m跨径现浇箱梁+25m预制小箱梁。文章主要根据该项目现场的情况及需求，从工艺难度、施工效率、成本等方向进行比选分析，最终确定合适的施工工艺。

1.桩基情况介绍

通明海特大桥海上桩基类型众多，主墩为φ3.1～2.8m变截面桩基，桩长137.5m，共30根。过渡墩为Φ2.5～2.2m，变截面桩基，桩长87.5m，共12根。海上引桥桩基为1.8m及2m桩基，长度在78～97m之间，共660根。如图1所示为主墩桩基布置图，如图2所示为引桥墩桩基布置图。

2.施工环境

本标段海上部分总长3.7km，深水区0.7km，船只可正常施工作业，浅滩区3km，船只无法进入，只能依靠栈桥到达每个施工墩位。

桥位区地处滨海滩涂，地势平坦;主要地质为沙层、淤泥层及黏土层，其中黏土层硬塑性黏土，在施工过程中钻进困难。通明海特大桥西引桥海上部分共72个墩位，660根桩基，总体计划要求需在14个月内完成桩基施工，平均每个月要至少完成47根桩基。根据上部结构的施工方法要求只能分两个施工段进行施工，单个施工段每月要完成24根桩基。施工进度压力大，桩基施工要求快速周转。

3.工艺可行性研究

引桥桩基长度在80～100m之间，一般的冲机在超长桩基施工难度较大，回旋钻机及旋挖钻机在施工超长摩擦桩工艺已非常成熟，适合施工。

本地区地质为硬塑性黏土，本地区地质与湛江海湾桥相近，根据湛江海湾桥施工经验，冲机无法在此类土层进行施工，会发生粘锤现象，当时湛江海湾桥采用回旋钻机进行施工，经常发生糊钻现象，严重影响施工进度;旋挖钻机钻机采用钻斗自取土形式施工，糊钻的几率较小，适合在硬朔性粘土施工。

先排除采用冲机施工的可能性，在施工效率与成本对回旋钻机及旋挖钻机进行比选。

4.施工效率分析对比

根据地质及经验分析，单条桩基按100m进行估算，回旋钻机成孔时间为7d。旋挖钻机成孔时间为1d。

旋转钻机施工效率远超回旋钻机。为满足单个月单个施工段施工24根桩基要求，回旋钻机要求配置6台，旋挖钻机配置1台。

5.施工成本分析对比

桩基施工成本主要分成平台周转材料费、设备费、动力费及造浆成本。根据施工效率，同样施工进度，旋挖钻机与回旋钻机比例1：6，根据钻机数量进行进行成本对比。

（1）平台材料费。旋转钻机的荷载比回旋钻钻机的大，单个旋转钻机引桥施工平台使用钢材约150t，按6000元/t计算，约90万元，回旋钻机则是120t，约72万元。单个平台周转4次，共施工32根桩基。平摊到单根桩基旋挖钻机28125元，回旋钻机22500元。

（2）设备费。旋挖钻机可自行行走，仅进场时拼装需吊车配合，施工過程中无需设备配合。回旋旋转在进场及转换桩位时均需吊车及平板车配合，按1台25t汽车吊及12m平板车进行计算，回旋钻机每月成本多3万元。按一个月完成24根桩基计算，单根桩基约增加1250元成本。

（3）动力费。旋转钻机使用柴油作为动力，根据测算单根桩基施工耗油60L，合计390元。单台回旋钻机额定功率为245kW，按6d计算，共消耗电量35280kW，一度电以0.6元计算，21168元。按两个施工段计算，12台回旋钻机增加4台630kW变压器，变压器安装费用为1000元/kVA，252万元，变压器为一次性投入，无法回收，平均到单根桩基为3818元。总功率增加电缆铺设费用相应增加，电缆可回收或采用旧电缆，故此项费用未进行估算。回旋钻施工单根桩基动力费为24986元。

（4）造浆。回旋钻机可自行造浆，省去此项费用。旋转钻机无法自行造浆，需采用膨润土进行造浆，根据配比一方泥浆成本为120元，引桥单根桩基为300方，共36000元，泥浆可循环利用约4次，平均单根桩基造浆费用为9000元。

（5）合计。如表1所示为单根桩基成本对比。

6.结束语

综上所述，文章主要以通明海特大桥桩基施工为例，对常规的几种桩基施工工艺从多个角度进行比选分析，重点是确保施工进度前提下进行成本控制，根据成本计算，旋挖钻机成本明显优于回旋钻机，节约约700万元，对于类似的硬朔性粘土超长桩基施工，采用旋挖钻机进行施工有明显优势。

【参考文献】

[1]JTGT F50-2011.公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

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