斜拉桥建设中的RCD钻孔桩基施工技术

祖重熙

（中国土木工程集团有限公司，北京 100038）

1 引言

RCD反循环钻成孔技术，作为桥梁桩基施工中的先进技术，广泛应用于桥梁桩基施工中，使用反循环技术进行成孔不但可以增加施工的速度，而且可以提升冲洗液的使用率，最终减少工程的投资成本。因此，对RCD钻孔桩基施工技术的研究十分重要。

2 工程概况

某斜拉桥总长690 m，其中主跨长370 m，两侧边跨长2×160 m。主跨跨中桥面标高56.987 m，桥塔中心桥面标高53.684 m，双桥塔斜拉索160束。大桥主墩（塔）基础为23根φ2.5 m钻孔桩基础，桩基长度110～116 m，单桩钢筋笼质量为74～82 t，主墩（塔）永久钢护筒（厚度20 mm）长度为27～34 m，单护筒质量为34～43 t。

3 钢护筒安装

3.1 测量放样

利用施工平台，按钻孔桩中心位置准确放样，然后在平台面画十字线，确定钢护筒位置。

3.2 安装导向架

桥位处水位较深，钢护筒打入河床前，自由长度较长，根据钢栈桥、施工平台施工经验，受水流影响，钢管基础安装困难，需要使用导向架；钢护筒体积大，受水流影响更大，经综合考虑钢护筒安装使用桁架式导向架。

1）施工条件。桥位处受潮汐影响，退潮时河道水流流速偏快，涨潮时河道水流流速偏慢，平潮时河道水流流速相对稳定，每天（壅水）平潮时间约30 min，时间较短。高潮位期间，水位差约±3.0 m，低潮位期间，水位差约±2.0 m，根据此特点，钢护筒尽量安排在每天平潮时间插打。另考虑总体工期紧张，这样钢护筒安装时间会较长，影响节点工期[1]。

2）钢护筒导向架。桁架式导向架总长9.34 m，总高6.0 m，施工平台面以上高2.0 m，施工平台面以下截面外形尺寸3.34 m×3.34 m，利用施工平台固定。导向架主框架采用2根30#槽钢[30焊接，框架斜支撑采用单根25#槽钢[25焊接。

导向架平面示意图如图1所示。

图1 导向架平面示意图（单位：mm）

3）导向架安装误差。导向架决定钢护筒，钢护筒决定桩基础，因此，导向架安装要求必须准确，安装的误差要求为：垂直度≤1/100，顶面平面误差≤30 mm。

3.3 钢护筒吊装

利用龙门吊分节吊装，人工缆风绳辅助方法导入导向架内就位。两节钢护筒现场拼接，底节利用施工平台型钢支架固定，上节利用龙门吊吊装，上下节钢护筒对齐接头后，采用钢板条临时点焊固定，采用手工焊，安排4名焊工对称焊接，焊接方法见钢护筒车间加工方法，在经过检验之后，用龙门吊将钢护筒降到河床面，采用上面的方法再接第三节，钢护筒需要插打。

3.4 插打钢护筒

利用龙门吊吊装DZL-240型双夹振动锤插打，初始插打时要注意控制振锤下落高差和速度。钢护筒顶面打至施工平台上1.0 m时，停止插打，继续接长钢护筒，钢护筒接长后，再继续插打至设计位置。PY1墩钢护筒打入河床深度约20 m，PY2墩钢护筒打入河床深度约24 m[2]。

4 钻孔、清孔

4.1 钻孔

根据地质条件和桩基特性，采用RCD履带式反循环钻机，钢护筒和膨润土泥浆护壁方法钻孔。

1）钻孔顺序。尽量使钻机及配套机具移动范围最小，以方便施工。为满足条款要求，不干扰新灌混凝土桩的混凝土稳定性及质量，采用间隔桩钻顺序施工。钻孔顺序如图2所示。

图2 钻孔顺序（单位：m）

2）钻机就位。利用施工平台和钢护筒测量放样，确定桩基中心位置，钻机就位后，钻机调平，通过对钻头的定位，使其与桩身中心相一致，调直钻杆垂直度＜1/75，固定钻机位置，检查设备的配置和状况是否符合施工要求，方能进行钻孔[3]。

3）抽水置换泥浆。钢护筒施工期间，内部存有河水，河水含有大量杂质，影响泥浆质量，开钻前采用水泵抽出钢护筒内的水后，置换新拌制泥浆进入钢护筒至控制水头位置。

4）钻孔。通过钢护筒内空钻部分，要进行钻机调试，必要时进行适当调整；有钢护筒部分可以快速钻进；接近钢护筒底部要放慢钻孔速度，采用慢速钻进方法，同时泥浆采用较大密度；通过钢护筒底部后，根据地质条件，采用适宜的速度钻孔，地质相对松软部分，钻孔速度不要太快，避免钻孔桩缩孔；泥浆密度要控制好，泥浆密度低，护墙效果不好，易造成塌孔、缩孔现象，泥浆密度偏大时，影响钻孔效率；在钻孔时，应根据河面的水位，对钢护筒的水头高度进行控制[4]。

5）钻渣处理及取样。从孔内抽出的含砂泥浆，直接进入泥浆除砂机进行分离处理，分离出的泥浆进入备用泥浆槽，泥浆经沉淀检测合格后再利用，分离出的钻渣（泥、砂等）进入钻渣槽，利用小型挖掘机（或装载机）装入自卸车运至指定弃土场地处理；现场要保留钻渣样品，当地质情况与最初的设计有出入时，应及时与咨询监理联系，必要时需要进行钻孔深度调整。

4.2 清孔

本工程使用RCD反循环钻机，有利清孔；考虑桩底部地质土层密实稳定，对泥浆护壁要求不高，考虑加快施工进度，当钻头接近桩底时，由操作手控制，边钻孔边清孔，当钻头达到桩底时，第一次清孔基本完成，停止钻孔后，继续清理钻孔直到泥浆达到规定的要求为止，力争做到提钻、清孔一次完成，尽量缩短第一次清孔时间；移出钻机，清理现场。

5 钢筋笼节段拼装

5.1 钢筋笼节段运输

1）在河流北侧场地临时码头，使用驳船把钢筋笼节段运输运至施工平台，利用履带吊卸船，钢筋笼平放在钻孔桩附近；在设置钢筋笼加工场地，使用平板车运输钢筋笼至施工平台。

2）驳船长45 m，宽15 m，至少可以摆放16节12 m长钢筋笼，运输途中，钢筋笼底部采用垫木及楔块支撑稳定，上部采用吊带捆绑，保证运输的安全性。驳船由拖轮拖拽。

5.2 钢筋笼节段拼装

利用施工平台跨墩龙门吊，按自下而上的顺序分节吊装现场拼装。钢筋笼吊装有平吊、竖吊、整体吊装3种状态。平吊采用扁担吊装，竖吊采用多点吊装，整体吊装采用支架加固方法。

1）首先底节吊装入孔。底节钢筋笼不长，且质量轻，可以采用两点吊装，确保钢筋笼吊装不变形。入孔前，人工气焊切割内圈箍三角支撑后，下放至预设位置，利用钢筋笼固定支撑架，从预留吊环孔，穿2根支撑横梁后，把钢筋笼放在横梁上稳定后，拆卸吊装钢丝绳、吊环。

2）龙门吊吊装第二节钢筋笼。钢筋笼12 m长，最好采用3点吊装，确保钢筋笼吊装不变形。移动至孔口，人工配合按主筋编号与第一节对接，人工利用手动扳手，拧套筒螺栓，套筒螺栓不要一次拧紧到位，待所有套筒螺栓都连接好后，再逐个拧紧套筒螺栓；同样方法，连接钢管接头。

3）绑扎接头部分钢筋。绑扎连接两节钢筋笼接头部分的螺旋筋。

4）起吊下笼。为减少钢筋笼在现场吊装过程中变形，因此，采用钢筋笼竖转机机构进行安装。

5）钢筋笼整体吊装固定。施工平台顶面标高＋7.136 m，钢筋笼顶面标高＋3.104 m，钢筋笼在平台面以下4.032 m，采用套筒、钢筋与钢筋笼整体固定支撑架直接连接固定。钢筋笼自身太重，不采用依靠钢护筒固定钢筋笼方法。

6）钢管同钢筋笼同时安装，自下而上顺序进行，在放置过程中，不受任何外力影响，确保声波检测设备装置顺利进入。

6 灌注桩基混凝土

1）封底混凝土大料斗。考虑桩基较深，封底混凝土高度，将底节导管埋深2.0 m，导管底距桩底50 cm，导管中混凝土高度是导管长度的1/2，封底混凝土大料斗体积约16 m3；采用型钢、钢板现场加工；利用钢筋笼支撑架支撑，确保稳定、安全。

2）导管口封球。考虑桩基深，在导管中，混凝土的沉降时间较长，易发生离析，为确保混凝土质量，在导管上口采用泡沫球封堵，泡沫球与导管内混凝土同时下落，泡沫球滑出导管后自动上浮至钢护筒内泥浆表面，捞出洗净下次再用。

3）混凝土连续灌注。桩基混凝土需要连续灌注，在大口径深孔桩基中，必须均匀、连续地进行混凝土灌注；由于施工速度太快，会导致混凝土中出现泥水夹层，从而对桩基础混凝土的质量造成不利的影响，速度太慢或间隔时间较长，容易造成导管堵塞、断桩等；现场安排专人组织协调，保证混凝土持续供应和连续灌注。

7 结语

综上所述，桥梁桩基作为整个桥梁体系中不可或缺的重要构成之一，应对其整个作业过程严加管控，以确保其建设质量，在桥梁工程中使用RCD反循环钻孔施工技术，可以发挥其灵活性、适应性等诸多优势，本文结合具体工程实例，详细探讨了RCD钻孔桩基的施工技术要点，以提高桥梁整体工程质量。