徐帅军 卫康 郑春雨

  某大桥主桥桥址处地层比较复杂，主桥桩基较长、桩径较大，同时位于水深约 6m 的主航道附近，施工难度大，安全风险高，项目通过研究，提出大直径卵石+多斜面致密砂岩地层水下超长大直径桩基快速施工技术，极大地提高了复杂地质环境中水下超长大直径桩基的施工效率，提高了桩基施工质量，降低了桩基施工风险。

大直径;多斜面;致密;砂岩;超长;加长钻头;导向钻进;接力钻进;自锚式劲性井字钢架

桩基施工虽然是桥梁施工中的常规工程，但在大直径卵石+多斜面致密砂岩地层中施工桩基还是存在很多的难题，具体体现为（1）钢护筒安装困难，边引孔边插打钢护筒容易造成大型设备窝工，施工效率低;（2）桥址处斜岩面较多、软硬岩倾斜交接频繁，采用冲击钻等设备成孔效率低，旋挖钻等設备成孔质量相对较差;（3）钢筋笼自重过大，在安装钢筋笼时大型穿杠不易穿过钢筋笼，安全风险高。

1工程概况

某汉江公路大桥主桥墩均为水中群桩基础，采用钻孔灌注桩，每个主墩设置 20 根基桩，桩径 2m、桩长 80m。桥址区陆域平坦开阔，整体稳定性较好，桥址区揭露地层主要为第四系填土层和全新统冲击积粉砂层、卵石层等，下伏基岩为第三系粉砂岩和含砾砂岩。

2工艺原理

2.1“导向钻进+超声波检孔+修正并接力钻进”成孔

采用“配有特制3m加长钻头的小型钻机导向钻进+超声波跟踪检孔+大型钻机修正并接力钻进”的施工工艺。小型钻机钻头高3m，直径为1.6m，大型钻机钻头高1.2m，直径为 2m（桩径为 2m），先采用小型钻机进行导向钻进，再采用超声波检测仪对钻孔进行初步检测，获取钻孔倾斜部位及倾斜度等数据，最后用大型旋挖钻机进行孔形修正，并接力钻进成孔。

设计了“自锚式劲性井字钢架”的临时固定装置，如下图3-1所示。用四根钢丝绳分别穿过钢筋笼加强圈均匀分布的四个点，将钢丝绳通过卡扣固定在临时固定装置的四个角点上，当上一节钢筋笼安装完成后，起重机起吊钢筋笼使钢丝绳松弛，解除卡扣、抽出钢丝绳并下放钢筋笼。

3施工工艺流程

3.1 钢护筒卷制、安装

项目分别在汉江两侧配备一台卷板机对主桥桩基钢护筒进行加工，钢护筒底穿过卵石层并进入岩层0.5m，钢护筒顶与钢平台顶平齐，钢护筒加工完成后运输至现场借助SR70型旋挖钻机、150振动锤、85t履带吊进行安装。加工钢护筒的过程中，在施工平台上测量放样，安装护桩及双层导向架，导向架焊接在施工平台上，并对钢护筒吊装下放到孔位。

采用SR70型旋挖钻机（钻头直径 1.6m、长3m）配合配有150KW振动锤的履带吊进行钢护筒安装，钢护筒下放到位后，采用振动锤振动下沉，钢护筒无法下沉时开始采用小型旋挖钻机进行引孔，由于引孔地层主要为卵石层，为了防止蹋孔现象的发生，每次引孔深度控制在 0.6m，钻机旋挖一次，随后继续振动下沉钢护筒，循环上述操作直至钢护筒底达到设计标高。

3.2 泥浆制备

制备泥浆采用泥浆搅拌机，造浆后应试验全部性能指标并满足规范及设计要求。钻进的时候使用泥浆泵泵送入孔，清孔采用反循环加泥浆净化器，钻孔与泥浆净化器闭路循环，钻孔过程中应随时检测泥浆比重和含砂率，根据地质情况随时调整泥浆的性能指标。灌桩时利用周边钢护筒做循环池，泥浆返至周边钢护筒内再借助泵抽回到岸上的泥浆池内重复利用。

3.3 旋挖钻机钻进成孔

某汉江公路大桥主墩桩基桩长80m（桩底距离平台顶为 97.5m）、桩径 2m。项目采用小型旋挖钻机SR70（钻头高3m、直径 1.2m）+大型旋挖钻机宝峨 BG38（钻头高1.2m、直径2m）进行成孔。

充分利用振动锤对钢护筒振动下沉的时间，安排小型旋挖钻机对已安装完钢护筒的桩基进 行导向引孔，有工作面后，大型旋挖钻机进场并接力小型旋挖钻机对桩基钻进成孔。钢护筒全部安装完成后，小型旋挖钻机与大型旋挖钻机一前一后分别对未成孔的桩基进行导向引孔及接力钻进成孔。

3.4 钢筋笼制作、运输及安装

（2）钢筋笼的运输。钢筋笼在钢筋加工厂统一制作，需用平板运输车运至施工现场。在运输过程中，必须将钢筋笼固定牢固，确保钢筋笼不变形。

（3）钢筋笼的安装。钢筋笼安装前清除粘附的泥土和油渍， 保证钢筋与混凝土紧密黏结。

（4）钢筋笼起吊。扁担梁上下各设两个吊孔，上面两个吊孔通过钢丝绳与起重机吊钩连接，下面两个吊孔通过钢丝绳与钢筋笼连接固定。

（5）钢筋笼下放。钢筋笼的吊筋与穿杠、穿杠与护筒焊接固定。

（6）钢筋笼现场连接。钢筋笼现场连接采用机械连接，连接接头性能应满足设计及《钢筋机械连接技术规程》JGJ-107-2016 规定的要求。

（7）声测管的连接及检查。安装声测管时除最底节焊接在钢筋笼上外，其余各节均预先绑扎在钢筋笼内，每节钢筋笼对接完后，对接声测管，并保证成桩后的声测管互相平行，每节钢筋笼安装完毕后声测管内灌满清水，并观察管内水面不下降，以确认其不漏水，声测管第一节底口与钢筋笼平齐，最后一节顶口与钢平台平齐，提起连接好的钢筋笼缓慢下放。钢筋笼下放到位后均采用“自锚式劲性井字钢架” 的临时固定装置对钢筋笼临时固定，四根钢丝绳分别穿过钢筋笼加强圈均匀分布的四个点，将钢丝绳通过卡扣固定在临时固定装置的四个角点上，当后面一节钢筋笼安装完成后，起重机起吊钢筋笼使钢丝绳松弛，解除钢丝绳上的卡扣、抽出钢丝绳并下放钢筋笼，直到最后一节钢筋笼安装完成。

3.5 導管安装

桩基混凝土采用导管法灌注施工，导管使用前需经监理工程师检查，确定不漏气、不漏水和没变形，接头连接牢固可靠，满足水密性试验要求。导管依次下放，并做好导管下放顺序、每根导管节数、每节导管的长度的记录。

3.6 二次清孔

导管底端距孔底间距宜为30～40cm，导管经逐节拼装底端下放至距孔底间距满足要求后，在灌注水下混凝土前再次进行孔内泥浆的性能指标和孔底沉渣厚度检测，若不满足设计和规范相关指标要求时，采用反循环法进行二次清孔，清孔时应注意保持桩孔内泥浆面高度，以防止泥浆面过低造成塌孔。二次清孔结束后报请现场监理工程师验收合格后，方可开始灌注水下混凝土。

3.7 灌注水下混凝土

混凝土整个灌注过程现场试验人员全程监控，保证混凝土质量满足灌桩要求。灌桩混凝土采用混凝土罐车运输，运输过程中应以2～4r/min慢速旋转混凝土罐进行搅动，准备卸料前应加速旋转20s进行搅动。现场采用大小料斗灌注。灌注首盘砼时采用大料斗，当混凝土放满大料斗后立即用吊车小吊钩快速提拔出料斗底部封底垫片，同时罐车配合快速旋转混凝土罐加速卸料，确保首批混凝土顺利封底，然后换用小料斗进行正常灌注，灌桩一旦开始，应连续进行，不得中断。导管的埋置深度应控制在 2～6m，拆除导管前应准确计算导管埋深和可拆除的米数，拆卸导管时动作要快，时间一般不宜超过15min，同时要防止小机具和混凝土残渣等掉入孔中。已拆下的导管必须立即冲洗干净，堆放整齐。在灌桩过程中每根桩需按要求留取试件。混凝土灌注到接近设计标高时，准确计算出还需要的混凝土数量，做好混凝土卡方，避免过多剩余混凝土造成浪费。灌注混凝土结束后，提拔最后一节导管时，速度要慢，以防止桩顶形成泥心。

4 桩检结果

某大桥项目通过采用“大直径卵石+ 多斜面致密砂岩地层水下超长大直径桩基施工技术”后，项目主墩40根桩基的完整性检测报告显示均为Ⅰ类桩，桩基的垂直度最大为 30cm，远小于设计及规范要求的50cm。

5 总结

（1）创新施工组织管理、有效整合项目资源，最大限度地减少大型机械设备的投 入及窝工现象的发生，充分发挥不同型号机 械设备的工效，节约施工成本。

（2）优化桩基成孔工艺，通过“配有特制 3m 加长钻头的小型钻机导向钻进+超声波检测仪跟踪检孔+大型钻机修正并接力钻进”的施工工艺解决了大直径卵石+多斜岩面致密砂岩地层水下超长大直径桩基成孔效率低，成孔质量差的难题。

（3）发明小型施工工具，钢筋笼安装过程中，通过设计、应用“自锚式劲性井字 钢架”的临时固定装置优化已下放钢筋笼的 临时固定措施，加快钢筋笼的安装效率，提高施工安全性。

参考文献

[1]梁金星，周敏.卵石地质水中桩基施工技术[J].公路交通科技，2017（2）：157.

[2]祝河清.浅谈卵石、泥岩地质桩基施工方案[C]//中国西部地区公路学会公路科技论文集，2012.

[3]钟佑明.大直径长桩钢筋笼直螺纹套筒连接及吊装施工技术[J].科技资讯，2017（30）：60.

Super Long and Large Diameter Underwater Pile Foundation Rapid Construction Technology in Large Diameter Pebble + multi Slope Tight Sandstone Formation

（NO.1 ENGINEERING CO.， LTD.OF FHEC OF CCCC，Beijing  102200）

Abstract： The stratum of the main bridge site of a bridge is complex， the pile foundation of the main bridge is long， the pile diameter is large， and it is located near the main channel with a water depth of about 6m， so the construction is difficult and the safety risk is high. Through the research， the project puts forward the rapid construction technology of super large diameter pile foundation under water in large diameter pebble + multi inclined tight sandstone stratum， It greatly improves the construction efficiency of super long and large diameter pile foundation under water in complex geological environment， improves the construction quality of pile foundation， and reduces the construction risk of pile foundation.

large diameter;multi inclined plane;dense;sandstone;super long;lengthened bit;guided drilling;relay drilling;self anchored stiff well steel frame