冲孔桩施工技术方案的探讨

2011-08-26钱治国甘肃交通职业技术学院甘肃兰州730070

中国建材科技 2011年2期

钱治国（甘肃交通职业技术学院，甘肃兰州 730070）

20 世纪90年代，世界桥梁技术不断创新，新的桥型相继涌现，标志着桥梁建设水平的桥梁跨径记录也不断被刷新。随着国民经济的持续快速发展，我国铁路、公路基础建设再次掀起高潮，跨越河流、峡谷的桥梁越来越多。特别是复杂地质条件下桥梁下部施工工艺复杂、技术含量高，采用经济、合理的施工方案，确保桥梁安全、快速施工是非常重要的。

桥梁桩基的冲孔桩是在泥浆护壁的前提条件下，利用桩锤冲进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。冲孔、灌注混凝土都是在水下进行。冲孔施工法是采用冲击式钻机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头，在设定的高度内使钻头提升，然后空放使钻头自由降落，利用冲击动能冲挤土层或破碎岩层形成桩孔，再用循环液将钻渣和岩屑排出。每次冲击之后，冲击钻头在钢丝绳转向装置带动下转动一定的角度，从而使桩孔得到规则的断面和相应的孔深。

1 工程概况

广珠铁路白泥河特大桥是连接广州到珠海的重要铁路纽带，是广珠铁路一个重点控制工程。桥址地势平坦，附近有农田菜地及少量民居和厂房，线路左侧紧邻佛山一环北段。

大桥线路里程范围为DK16+500～DK21+284.51，桥梁共长4784.51m，桥墩编号为365# 墩～511#（高栏港）台，共有147个墩。其中简支梁桥墩139个，基础为8 根钻孔桩群桩基础，桩径均为1.0m；连续梁桥墩共有8个，其中连续梁边墩均为8 根钻孔桩群桩基础，桩径均为1.25m；主墩403#、404# 为10 根钻孔桩基础，主墩498#、499#墩为12 根钻孔桩基础，桩径均为1.25m；白泥河特大桥钻孔桩共有1192 根，总桩长度38016m，单根桩长最短20m，最长48m。桩位地质构造复杂，熔岩及泥岩共存，故桥梁下部结构的安全施工对全桥有着重要的控制作用。

表1 土层地质表

2 工程地质资料

根据原设计钻孔地质资料，地质情况从原地面往下土质状态见表1。

3 施工现场工艺流程

白泥河特大桥桩基础于2009年2 月19 日开始施工。

冲孔桩施工程序框图如图1 所示。

4 施工技术方案

4.1 场地准备

4.1.1 熟悉资料

熟悉设计图纸、了解地质条件及地层岩性的分布情况。

4.1.2 场地平整

场地平整时尽量减少对桩孔附近原地表的开挖，尽量以填代挖，减少对原地表土的扰动，须更换软土时，必须进行夯填，施工鱼塘、水塘等水深较浅的水中基础时，采用筑岛法。

4.2 测量放样

测量放样遵循“由整体到局部的原则”，先放样墩位，再由墩位控制桩放样桩位，桩位放样时，桩的纵横向允许偏差不大于5mm，并在桩的前后左右距中心2m 处分别设置护桩，以供随时检测桩中心位置和标高。测量控制桩要注意保护，防止地表扰动、冻融引起桩位变动。

4.3 钢护筒的制作与埋设

护筒采用10mm 厚钢板卷制，内径比桩径大20cm，护筒顶高出地面30cm 以上，护筒埋设时要求护筒中心与测量标定的桩中心偏差不应大于10cm，并保持垂直，同时做好桩位保护工作。护筒周围用粘性土填实，保证钢护筒不会松动下沉或者偏移。

4.4 桩机就位

桩机就位前要检查操作性能，检查桩锤的锤径、锤齿、锤体型状，并检查大螺杆、大弹簧垫，保护环、钢丝绳及卡扣等能否符合使用要求，根据不同工程的具体特点确定锤齿长度。锤齿不宜过长，一般以5～6cm 为宜，锤齿应向外倾斜，倾斜度以1∶5 为宜，开孔前应将冲锤悬吊距平台面1m 左右，检查锤体的偏心程度，对明显偏心的冲锤严禁使用。

4.5 泥浆制备

尽可能采用膨润土，用普通粘土时使含沙率小于4%，水湿后有粘滑感，浸水后能大量膨胀。

一般采取在原地钻进时冲水自行造浆护壁；也可在孔内投入适量塑稀性指数大于25，小于0.005mm的粘粒含量大于5%的粘土造浆。同时，根据地层情况适当调整泥浆性能指标，尤其是泥浆粘度。

4.6 冲孔施工

4.6.1 冲孔施工

开孔时低锤密击，锤高冲程不大于1m，以免产生偏孔。及时加片石、砂砾和粘土泥浆护壁，使孔壁挤压密实。对于抛填堤心块石层厚度较大，硬度较高的工程，锤齿采用耐磨块，能更好提高工作效率，确保工程进度。

当穿过块石后，进入淤泥层，冲孔时采用低锤密击方法，并加粘土块夹小片石，反复冲击造壁。当进入砂层后，可适当加快速度，将锤提高至1.5～2.0m 以上转入正常冲击，并随时测定和控制泥浆比重。

当遇到岩层表面不平或倾斜，应抛入20～30cm 厚块石，使孔底表面略平，然后低锤快击使成一紧密平台后，再进行正常冲击，同时泥浆比可降到1.2 左右，以减少粘锤阻力。但又不能过低，避免岩渣浮不上来，掏渣困难。

在冲孔过程中被冲碎的石渣，一部分和泥浆挤入孔壁空隙中，大部分由掏筒清除出来，在开孔阶段，尽量使石渣挤密孔壁而不掏渣，在冲击至4～5m 深度后，则要开始掏渣，并及时加水保持孔内水位的高度以防塌孔，每次掏完石渣后，测定孔内护壁泥浆的比重，不够时则加粘土以恢复泥浆正常浓度。

开冲一个台班后，重新复检桩位，偏差超过规范要求时必须重新定位修正。继续冲孔，每个工作班应掏渣2～3 次，每次掏渣后必须加入粘土造浆，也可直接补给泥浆，随着冲孔进行按前述方法跟进下护筒。

冲孔过程中，钢丝绳上要设有标记，提升落锤高度要适宜，防止提锤过高击断锤齿，提锤过低进尺慢，工作效率低。松绳不应太少以防止打空锤，也不宜松绳太多，容易偏孔或卡锤。一般情况下，抛填块石层以冲程1.5～2.0m 为宜，淤泥层以1.0～1.2m 为宜，发现吸锤现象可向孔内加块石，在亚粘土层冲程不应大于2m，在砂层中冲程以2.0～2.5m 为宜。冲孔过程中泥浆比重的大小将会直接影响冲孔进度，因此在冲孔时应视地质条件认真控制好泥浆比重，一般以1.25～1.35 为宜，泥浆过浓易斜孔、吸锤，进尺较慢；而泥浆过稀则易塌孔，多沉碴，进尺也慢。一般在抛石层及砂层中，泥浆要浓些，必要时可往孔内加入粘土，通过冲锤挤压及自造浆护壁；在强风化岩冲孔泥浆比重以1.3～1.35 为宜；在砂粘土层冲孔泥浆比重，控制在1.25 左右。

一般冲孔桩的排渣方法有正循环法、反循环法、捞渣桶掏渣法、吸渣泵吸渣法等多种方法。

每工作班要2～3 次将冲锤提出孔口清洗检查，检查锤头是否变成蒜头锤，有无断齿，钢丝绳扎口是否松动，大罗杆的磨损程度，大弹簧是否拆断等，发现问题应及时向主管工程师报告，并进行解决处理。如换用新焊锤齿的冲锤，应与原冲锤比较锤径大小，若新锤径大于原冲锤，孔内应回填块石进行修孔，以免卡锤。

每工作班至少测孔深3 次，进入基岩要及时取样，并通知监理工程师等有关部门确认，每次取出的岩样要详细做好记录，并晒干保留作为工程验收依据。交接班应详细交接冲孔情况及注意问题，发现异常情况马上纠正，因故停冲时冲锤要提出孔外以防埋锤，并随即切除电源。

冲孔过程中桩机上必须有记录本，由操作人员做好各项原始记录，一般每2 小时记录一次，遇特殊情况每半小时记录一次，终孔后将原始记录交给资料员保留作为工程竣工资料。