砂砾河床桥梁大直径深孔桩施工技术

王忠武 王新有 庞同军 王永俊

1.云南省交通规划设计研究院 云南昆明 650000

2.中铁十六局集团第五工程有限公司 河北唐山 063000

3.云南第二公路桥梁工程有限公司 云南昆明 650000

1 工程概况

格巧高速小江特大桥云南省昆明市东川区拖布卡镇格勒村，项目区为小江断裂带影响区和地震频发区，断裂构造附近岩石节理裂隙发育，岩体破碎，岩体基本为散体状-碎裂状结构。桥梁主跨为70+5×120+70m连续刚构桥，每个主墩采用16棵Φ2．5m桩基，桩基最长为66m，桩基地质为砂砾、卵石、细砂、孤石等，桩基施工过程中如不采取措施及易塌孔。施工第1棵桩时泥浆采用当地红土配制，当钻机钻至16米时发生塌孔无法钻进。

2 大直径深孔桩施工技术

（1）设备选用：考虑到该桥工期紧，地形平坦，钻孔设备选用460型旋挖钻，旋挖钻的特点：

①成孔速度快，与传统的循环钻机相比优势明显，这样就有效地保证了工程的进度。

②环保特点突出，与传统的循环钻机相比，旋挖钻机区别在于可以循环使用泥浆，而传统循环钻机是不断地产生泥浆。旋挖钻机更可适用于干成孔作业。

③行走移位方便，旋挖钻机的履带机构可将钻机方便地移动到所要到达的位置，而不像传统循环钻机移位那么繁琐。

④桩孔对位方便准确，这是传统循环钻机根本达不到的，在对位过程中操作手在驾驶室内利用先进的电子设备就可以精确地实现对位，使钻机达到最佳钻进状态，有效的保证了成孔的各项指标。

（2）聚丙烯酰胺泥浆选用配制

①材料选用：跟据本项目的地里位置选取了小江水、湖南钠质膨润土、工业碱（碳酸钠）、聚丙烯酰胺。

②泥浆配制：

a．生成水解聚丙烯酰胺，配比为聚丙烯酰胺：NaOH：水（比例10：1：600），静置24h生成水解聚丙烯酰胺。

b．造浆试验。通过对水、膨润土、碱配比进行泥浆性能试验，选最优的泥浆施工配合比。所确定出的泥浆不仅能满足钻孔和混凝土灌注过程的护壁需求，还能使悬浮的细砂在泥浆中保持至少36小时不沉淀，为成桩的质量与进度提供了有力保障，见表1。

表1 泥浆试验结果

③泥浆最优配合比：综合考虑施工成本、泥浆比重、泥浆黏度及施工实际可操作性确定选用水:土:碱（400:40:3．2）的配合比作为最优泥浆施工配合比。

④在配制好的泥浆（水:土:碱400:40:3．2）中按体积每m3加入水解聚丙烯酰胺0．55Kg。

⑤最终聚丙烯酰胺泥浆性能：泥浆比重1．06，黏度(漏斗)40Pa．s。

3 钻孔施工工艺

3.1 泥浆池布置

为满足泥浆排放要求，保证泥浆不污染周围的环境，泥浆池距离桥墩设计边缘8米，以满足后期施工要求。泥浆池主要由沉淀池、泥浆池、围堰组成，其中泥浆池和沉淀池隔开。钻孔灌注桩施工过程中的泥浆直接排放到沉淀池中，经过沉淀池沉淀以后，沉淀池中的泥浆到达排浆口后，流入泥浆池。根据桩基大小单根桩方量为400方，拟开挖的泥浆池全长20米、宽10米、深2．5米，容量500立方；中间土围堰宽1米、四周土围堰1米；其中泥浆池尺寸为20×10×2．5m，沉淀池尺寸为5×10×2．5基坑开挖坡度1：1中间土围堰设置1m宽1米深的排浆通道。

3.2 泥浆施工现场配制

先将定量的清水加入搅拌机，然后慢慢地加进膨润土，再加工业碱。碱可能会影响膨润土的溶胀，在膨润土放入之后。并开动机械搅拌，成浆后，打开出浆门将泥浆流入储浆池中。泥浆的搅拌方法对膨润土的溶胀程度影响很大。搅拌不够充分，泥浆的粘度和失水量都会受到影响。而后采用泥浆泵循环泥浆，边循环边加入水解聚丙烯酰胺。

为了保证施工各阶段的泥浆性能指标，对钻孔泥全过程进行浆性能监测监控；开钻施工期间每1小时检测一次，等到泥浆性能稳定后每2小时检测一次，并根据钻进过程中地层变化情况增加检测频率。

泥浆配制标准：相对密度：1．02-1．10；黏度25-35Pa·s；含砂率＜4%；胶体率＞96%，根据地质泥浆指标取高限。

3.3 钻孔灌注桩施工工艺流程，见下图

3.4 护筒埋设就位

护筒采用10mm钢板卷制成型，其内径比设计桩径大0．2-0．4m，上下口外围加焊加劲环。护筒长度根据现场施工实际情况确定。护筒安装时，钻机操作手利用扩孔器或挖机将桩孔扩大，之后通过挖机将钢护筒压入设计标高。护筒压入前及压入后，通过靠在护筒上的精确水平仪调整护筒的垂直位置。护筒顶一般高于原地面0．3-0．5m，以便钻头定位及保护桩孔。

3.5 钻孔泥浆循环

每个钻孔平台泥浆制备机具采用两台泥浆搅拌机、1个泥浆储浆池、2台22KW泥浆泵和2个20m³的沉淀池，泥浆循环净化系统由钢管组成的泥浆循环通道、储浆池、泥浆滤砂器（两台）及泥浆沉淀池、泥浆泵等组成。泥浆循环通道连接储浆池与钢护筒之间用于泥浆循环。泥浆搅拌机置于泥浆池的上面，用于制拌泥浆。泥浆滤砂器用于分离处理泥浆中大颗砂粒，净化泥浆。钻进时，从泥浆制备池中抽取泥浆至井孔，待灌注混凝土时将泥浆抽回到泥浆沉淀池中，经沉淀除砂后排至泥浆制备池，在泥浆制备池中对泥浆各项指标进行检测，指标不合格，待处理合格后使用。

3.6 清孔采用导管

导管采用钢管制成，直径0．5m，接头为快速螺纹接头。导管使用前做水密、承压及接头抗拉试验，然后用汽车吊逐段吊装接长、下放，导管下端距孔底的距离为300-400mm。混凝土导管安放完成后，若孔底沉渣厚度不符合设计要求，则利用导管进行清孔，使沉渣厚度、孔内泥浆等指标均满足设计及规范要求（泥浆比重不大于1．1；含砂率不大于2%；黏度25Pa．s）。清孔时及时向护筒内补充优质泥浆，确保护筒内水头，并取样检测，

4 结语

聚丙烯酰胺泥浆能保证砂砾层稳定，使小直径的砂砾石漂于泥浆中而不沉底，4天时间内完成了一棵桩径Φ2．5m长为66m桩基，经无陨检测，桩基侧面无塌孔，桩底沉渣厚度满足规范要求。聚丙烯酰胺泥浆施工工艺保证施工质量的同时，也确保了施工工期，并取得了良好的社会和经济效益。该施工技术为此类砂砾河床桥梁桩基工程提供了一定经验与借鉴。