陈晓鸿

（广东省第二建筑工程有限公司 广东 汕头 515041）

0 引言

汕头新津河特大桥位于汕头东海岸新津河出海口，为特大型独塔斜拉桥，大桥主跨245 m，边跨185 m。滨海沉积区特大桥超长桩基施工存在的主要难题是：⑴滨海沉积区复杂地质条件下，桩基不同岩段采用单一施工机械成孔效率低下，且容易造成塌孔或难于有效钻进；⑵一般6 m 以内长度的钢护筒在特大桥超长桩基成孔过程中无法发挥应有的作用，容易出现塌孔现象；⑶传统泥浆池循环清孔效果差，泥浆护壁效果无法得到保证；⑷超重钢筋笼大直径主筋密集，钢筋笼套筒连接困难，连接质量及桩身垂直度难以保证；⑸钢筋笼在吊装安装过程中容易受到外力作用产生自转现象；⑹在滨海沉积区，地质复杂多样，终孔判别困难。

通过滨海沉积区特大桥超长桩基施工技术的研究和应用，解决了大型跨河跨海桥梁在滨海沉积区超长桩基的施工技术难题。通过不同岩段不同类型桩机的选用、定制适合项目的Q235 涂装钢护筒、配置泥浆分离设备、设计并应用一种对称架构钢筋笼施工承重定位支架、一种对称方形钢筋笼吊装专用吊具、利用施工控制参数精细化管理等措施，大大提升了本项目的施工效率和施工质量［1］，项目的投资和工期得以控制，作业人员施工更加安全、有序。

1 施工技术内容

该施工技术主要包括：⑴冲孔嵌岩桩穿越软基层快速成孔技术；⑵钢护筒定位、跟进护壁技术；⑶泥浆分离设备施工技术；⑷对称架构钢筋笼施工承重定位支架技术；⑸对称方形钢筋笼吊装的专用工具技术；⑹综合直观、地勘报告界限、岩层抗压强度、钻进速率4 种终孔多参数判别技术；⑺量化双控法后压浆技术；⑻精细化管理技术。

2 施工技术

2.1 冲孔嵌岩桩穿越软基层快速成孔技术

根据土岩层工程地质，将埋深变动范围55～85 m的中风化及微风化岩层作为持力层，嵌岩深度≥3.5 d。对于实际成孔深度最大达到106 m 的超深嵌岩桩，优化了设计建议采用“冲孔嵌岩灌注桩”［2］施工工艺，突破单一桩基施工机械成孔的惯性思维，对不同地质条件进行界面分类，在风化岩段应用冲孔机械成孔，在砂土淤泥段应用反循环回旋钻成孔。本项目施工现状验证了：在砂土淤泥段与风化岩段地质界限分明，不存在两种土岩段多次交替的地质环境下，应用针对性强的多类型桩基成孔，不但能够有效提高砂土淤泥段成孔施工效率，其施工效率及经济效益明显优于冲孔机械成孔，是冲孔机械成孔的2～3 倍。同时能够提高成孔垂直度、控制成孔充盈系数，避免在砂土淤泥段因地质界面不均匀导致偏孔。

2.2 钢护筒定位、跟进护壁技术

桩基设置35 m Q235 涂装钢护筒（见图1），一方面在桩基定位发挥重要作用，在桩基成孔穿越砂土淤泥段及清孔阶段起到泥浆护壁不能代替的作用；另一方面，钢护筒涂装防腐年限10～20年，大大提高了桩基耐久性。工程实践证明：超深桩基在穿越砂土淤泥段时采用泥浆护壁工艺，尤其是桩基上部，存在一定比例的塌孔［3］情况。相对于塌孔后的重新成孔，涂装钢护筒工艺具备一定的经济优势。

图1 Q235涂装钢护筒Fig.1 Q235 Coated Steel Sleeve

2.3 泥浆分离设备施工技术

泥浆分离设备［4］（见图2）施工技术能够快速地将护壁泥浆中的泥土离析，改进了传统清孔中从泥浆池直接清除含有一定比例的饱和水泥浆的施工工艺，其清孔施工效率具有明显优势，同时清孔操作简单，泥浆比例可控。离析的泥土含水率低，有利于离析残余泥浆外运，提高外运装载车的使用效率，减少外运过程中造成的道路污染，经济环保。减少残余泥浆在建设过程中的占地面积，提高现场安全文明施工。

2.4 对称架构钢筋笼施工承重定位支架技术

对于桩身长度接近100 m 超深桩基，其钢筋笼配筋密集：⑴配置内外2 圈纵向受力钢筋；⑵外圈平行配置2道纵向受力钢筋，其钢筋笼总重量超过70 t。设计一种对称架构钢筋笼施工承重定位支架（见图3），其4 个自由伸缩的对称承接构件能够适应纵向配筋密集钢筋笼，发挥传接承重作用。

图2 泥浆分离设备Fig.2 Slurry Separation Equipment

图3 对称架构钢筋笼施工承重定位支架Fig.3 Load-bearing Support for Construction of Symmetrical Frame Steel Cage

该承重定位支架的作用：⑴提供平稳的操作工作面，确保安全施工；⑵确保钢筋笼在连接过程中稳定，提高钢筋笼整体垂直度；⑶固定钢筋笼下段，为实现高效套筒连接提供作业条件，提高施工效率。

2.5 对称方形钢筋笼吊装的专用工具技术

对于桩身长度接近100 m 的超深桩基，采用套筒连接方式的大直径纵向钢筋，设计一种对称方形钢筋笼吊装的专用工具（见图4）：⑴其方形结构及对称4根拉绳设计，能够限制钢筋笼在吊装过程中的自转；⑵装配的4 个吊环能够对称起吊钢筋笼，并且吊点均匀受力。

该吊装的专用工具的作用为：⑴使钢筋连接接头在同一平面上，让钢筋连接接头达到Ⅰ级接头［5］；⑵保证钢筋笼的垂直度，并避免钢筋笼的倾斜引起下放钢筋笼时对孔壁的碰撞，减少沉渣产生。

2.6 4种终孔多参数判别技术

建立了“综合直观、地勘报告界限、岩层抗压强度、钻进速率4 种终孔多参数判别方法”，改进了一般现场施工过程中以“岩石的颜色、结构、完整性、软硬程度”作为是否到达承载力岩层的主要判断依据，对滨海沉积区复杂地质条件下桩基终孔的判别更为准确，极大程度地减少人为失误造成的桩基深度未能达到设计深度［6］要求的现象。

终孔多参数判别方法内容包括：⑴岩石风化程度定性直观判别：岩石的颜色、结构、构造、矿物成分、完整性、软硬程度等；⑵地勘报告的工程地质纵断面及相应的钻孔工程地质综合柱状图所划定风化层的界限；⑶地质钻孔的岩层抗压强度；⑷钻进速率。

图4 对称方形钢筋笼吊装的专用工具Fig.4 Special Tool for Lifting Symmetrical Square Rebar Cages

2.7 量化双控法后压浆技术

量化双控法后压浆［7］（见图5）技术是在成桩后一定时间，通过预设于桩身内的桩基声测管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，压浆控制采用量化双控法，以水泥压入量控制为主，压力控制为辅，当注桨量达到设计值后，可停止压浆。当压浆量达到设计值80%以上，压力达到8 MPa 以上，且持续5 min 以上，亦可停止压浆。通过该技术，桩端和桩侧土体、沉渣和泥皮得到加固从而提高单桩承载力［8］，减少沉降。

图5 后压浆施工Fig.5 Post-grouting Construction

2.8 精细化管理技术

对每一根桩基的坐标、地层列表和桩基钢筋、混凝土、钢套管等材料的长度、重量、形状等具体参数信息网络化，明确施工控制参数，实施精细化管理［9］，提高施工质量、进度、物资采购、资金计划的控制。

3 应用效果和体会

滨海沉积区特大桥超长桩基施工技术的研究和应用，使冲孔嵌岩桩快速穿越软基层成孔，其软基层成孔施工效率及经济效益是冲孔机械成孔的2～3 倍。同时提高了成孔垂直度、控制成孔充盈系数［10］，避免在砂土淤泥段因地质界面不均匀而导致偏孔，提高桩基的耐久性。提高外运装载车的使用效率，减少外运过程中造成的道路污染，经济环保。减少残余泥浆在建设过程中的占地面积，提高现场安全文明施工。实现套筒的高效连接提供，促进钢筋连接接头达到Ⅰ级接头。终孔多参数判别方法能够提高终孔判别的准确性。

同时，特大桥超长桩基的生产效率、施工质量、施工精度得到提高，施工过程中能耗、原材料、工序、人力得到节省，加工、操作、控制、使用更加简便安全。环境污染的治理效果突出体现，满足施工现场文明施工的条件，可为其他特大型桥梁超长桩基施工提供借鉴，综合效益显著。