王建国江苏省南京浦口经济开发总公司

南京大胜关长江大桥大直径超深钻孔桩试桩施工技术

王建国
江苏省南京浦口经济开发总公司

摘要：南京大胜关长江大桥为主跨2×336m连续钢桁拱高速铁路桥。主墩采用Φ2.8m大直径钻孔桩，试桩目的为确定Φ 2.8m～3.2m大直径钻孔桩通过Φ3.2m钢护筒变截面成孔，穿过河床覆盖层，在强、弱、微风化泥岩中钻孔浇筑成桩的施工工艺，以指导施工。文章就大桥8#南主墩19#钻孔桩试桩施工方法及技术特点作简要介绍。

关键词：钻孔灌注桩；试桩；施工技术

1　工程概况

南京大胜关长江大桥主桥按六线（京沪高速双线、沪汉蓉双线、南京地铁双线）标准设计，桥跨布置为2联（84+84）m钢桁连续梁+（108+192+336+336+192+108）m六跨连续钢桁拱桥。

结合桥位地质条件以及大桥钻孔桩基础受力状态，为了达到快速开展工程试桩目的，在水域主桥8#墩中选择19#桩进行大直径Φ2.8m～3.2m变截面钻孔桩的原位施工工艺试验。

试桩桩位里程和试桩的规格参数如下：桩径2.8～3.2m，桩顶高程-13.0 m，桩底高程-125.0 m，桩长112.0 m。桩位覆盖层薄（厚度11.3～15.2m），由上至下分为三大层，第一大层为松散状细砂，厚2.0～7.0m；第二大层为稍密～中密状细中砂，厚4.2～8.95m；第三大层主要由中、粗、砾砂组成，局部有薄层细圆砾土，呈中密～密实状，厚5.55～9.15m。下伏基岩为白垩系成岩程度差的泥岩，岩质软弱，基岩岩面较平坦，岩面高程-52.67～-54.47m，强、弱风化较深，厚10.6～13.9m。

2　试桩目的、内容及要求

φ2.8m～φ3.2m变截面大直径钻孔浇筑桩工艺试桩目的是确定Φ2.8m大直径钻孔桩通过Φ3.2m钢护筒变截面成孔，穿过河床覆盖层，在强、弱、微风化泥岩中钻孔浇筑成桩的施工工艺，以指导施工。主要内容是工艺试桩，不做桩基承载力试验，但要钻芯取样以确定桩底混凝土与基岩的结合状况。

具体试桩要求为：

2.1根据桩径、钻孔深度和地质情况，选择适当的钻机和钻头，不同岩层中钻孔工艺进行调整；

2.2不同地层条件下，选择恰当的泥浆性能指标和钻速、钻头，不同岩层中钻孔工艺应进行调整；

2.3确定合理的钢护筒插打工艺及钢筋笼制安工艺；

2.4确定合理的清孔工艺和水下混凝土的浇筑工艺。

3　试桩施工方法

3.1钢护筒施工

试桩钢护筒规格为Φ3.2m，长66m，钢板厚25mm，插打钢护筒采用APE400B振动打桩机两台并联震动下沉。护筒下沉时，利用全站仪观测护筒偏移情况，发现偏差及时调整。先插打16根定位钢护筒，完成围堰挂桩进行体系转换，再插打剩余30根钢护筒。

3.2钻机选型

根据8#墩19#桩位处的地质情况以及桩直径和钻孔深度要求，钻机选用KTY-4000型钻机钻孔。根据试桩位置处的地质情况，钻机拟试用两种钻头，分别为刮刀钻头和滚刀钻头，在覆盖层地层钻孔时采用刮刀钻头进行钻孔，在进入泥岩层后视钻进速度及泥岩风化程度，可更换滚刀钻头，确保在微风化层内的钻进速度。

3.3泥浆制备、泥浆循环系统

（1）泥浆制备

钻孔泥浆选用不分散、低固相、高粘度的PHP优质膨润土化学泥浆。

（2）泥浆循环系统布置

在8#墩上游侧停靠一条800t的泥浆船，制浆设备在泥浆船上。拌浆机拌制的泥浆直接流入泥浆船上的泥浆池，泥浆船横向设置两道隔板，中间仓为制浆池，前、后仓为存浆池、回浆池，用钢管串联使用，采用在钻机和泥浆船之间进行循环的方式进行循环和净化。

3.4钻孔施工

(1)钻机在各地层中的钻孔指标：对于进入粉砂、砂砾层、卵石层，采用轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔，或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋钻。进入强、弱、微风化泥岩，应较高钻速、低钻压、大泵量、稀泥浆钻进，并加大空压机压风量，及时吸出泥块，以防糊钻。

(2)钻孔至设计标高后，将钻头提离孔底约20cm，钻头保持中速空转，用气举反循环进行换浆清孔，抽净孔底沉渣，然后停钻2小时，再启动钻机，再进行一次清理。

(3)钢筋笼总重约100t，以12m段制作吊装，每段重约15t，钢筋笼重而大，故运输、安装、吊挂均设计了专用吊具。钢筋笼采用整根在长线胎架上制作，制作完成后将直螺纹套筒松开后分节运输至墩位处。钢筋笼纵向分段连接，全部采用镦粗直螺纹接头。

(4)桩身混凝土灌注采用水上拌和船进行拌和，泵送到桩位灌注。混凝土采用刚性导管法灌注，采用大直径导管，导管接头为卡口式。19#桩混凝土量约800m3左右，混凝土灌注时间8～10个小时。混凝土采用高性能混凝土，掺加适量的Ⅰ级粉煤灰。

4　试桩检测

钻孔试桩四根检测管布置在距桩心116.8cm圆周上均匀分布，检测采用声波透射法与钻芯检测桩身结构完整性与桩身混凝土强度，确定桩尖与岩面的结合情况。

4.1声波透射法检测方法及完整性分类

将每2根检测管化为一组，分组进行检测，首先将接收及发射换能器下放到注满清水的检测管底，然后自管底至管顶以20～40cm的点距同步提升收、发换能器，逐点读取声波传播时间并记录波形。

根据声波检测参数特征，评定桩身质量可分为Ⅰ类桩、Ⅱ类桩、Ⅲ类桩、Ⅳ类桩。

Ⅰ类桩：混凝土质量优良，混凝土均匀性等级为A级或B级。

Ⅱ类桩：存在较轻缺陷，混凝土质量为合格类，混凝土均匀性等级为B级或C级。

Ⅲ类桩：存在较重缺陷，混凝土质量为不合格类，混凝土均匀性等级为C级或D级。

Ⅳ类桩：存在严重缺陷、断桩或空洞。混凝土均匀性等级为D级。

4.2钻孔取芯法

钻孔位置离桩心0.6米，3孔均匀对称排布在以桩心为中心的圆周上，尽量偏开检测管。

岩芯应按要求编号，按先后次序摆放，原始记录应真实、准确，字迹应工整、清晰。

详细编录混凝土芯的骨料分布胶结等情况，岩芯的R、Q、D值。

5　结束语

南京大胜关长江大桥8#主墩19#钻孔桩试桩确定了Φ2.8m大直径钻孔桩通过Φ3.2m钢护筒变截面成孔是可行的，为钻机选型提供了详细的基本数据，完善了钻孔浇筑成桩在长江中的施工工艺，为大胜关长江大桥群桩得以顺利施工奠定了坚实的基础，保障了群桩施工质量、进度、安全，取得了较好的经济效益。