邹森，杨楠，吴继兵 （中国建筑第八工程局有限公司上海分公司，上海 200125）

近年来，在桥梁的基础工程中，钻孔灌注桩的使用已经成为一种十分普遍的方式[1]，桥梁跨径及结构越来越复杂，解决深厚淤泥质黏土层超长大直径钻孔灌注桩施工关键技术问题迫在眉睫[2～5]。阜阳102 省道颍河特大桥由中建八局上海分公司承建，其主桥为（100+160+100）m 矮塔斜拉桥，26#、27#主墩基础均采用20 根钻孔灌注桩布设，设计桩长92m，桩径2.0m，钻孔深度为103m，桩基础处于深厚淤泥质黏土层特殊地质条件，属于超百米长大直径钻孔灌注桩。深厚淤泥质黏土层超长大直径钻孔灌注桩面临施工成本和工期控制、超深钻孔的塌孔和缩颈控制、钻孔和桩体垂直精度控制、灌注桩成桩质量控制等一系列关键技术亟待解决，为规范施工、促进企业技术发展，依托颍河特大桥主墩桩基工程项目编制深厚淤泥质黏土层超长大直径钻孔灌注桩施工技术方案，并应用于工程实践，效益显著，为类似工程提供施工参考。

1 施工技术特点

1.1 技术优势

①钻孔桩施工平台采用筑岛围堰，取代常规钢平台，节省造价；

②为防止坍孔，采用加长钢护筒插入河床，通过引孔能避免河中水质污染，有利生态环境保护；

③成孔采用大功率钻机及优质泥浆护壁，并及时检测成孔各项指标，确保淤泥质黏土层特殊地层成桩质量；

④采用剥肋直螺纹套筒连接钢筋，设计专用定位架定位钢筋笼，提高定位精度。

1.2 适用地层范围

适用于地质条件以深厚淤泥质黏土层、深厚淤泥质粉质黏土层、深厚黏土层等黏性土层为主的大型桥梁工程超长大直径钻孔灌注桩施工。

1.3 施工技术流程

筑岛围堰及钻孔灌注桩施工工艺流程如下图所示。

施工流程图

2 施工技术要点

2.1 施工准备

2.1.1确定围堰尺寸

根据工程概况及现场实地勘查，26#、27#主墩采用筑岛围堰法施工，设计筑岛顶部尺寸33.2m×23.2m。

2.1.2围堰填筑材料及要求

围堰主要填料为黏性土，为避免水流对围堰结构产生冲刷影响，在河流上游方向距离围岩2m 处向下游呈扇形逐层填筑。为保证围堰边坡的稳定，围堰的坡面覆盖彩条布，在迎水一侧坡面铺满2层土袋，而背水一侧采用1层土袋进行压实即可。施工过程中要保证围堰边坡始终处于土袋压实中。

为满足重载车通行要求，在围堰顶层铺设50cm 道渣并且碾压平整，背水一侧围堰边坡坡率设计为1:0.7，迎水侧边坡坡率设计为1:1.2，筑岛围堰顶部一般高出河岸高程0.5m。设计此桥26#墩筑岛顶面标高为32.5m，27#墩筑岛顶面标高为30.5m。

2.2 筑岛围堰施工要点

2.2.1现场勘探

进行现场水文地质勘测，掌握现场地质资料，同时备好施工设备及所需材料。

2.2.2测量放样

根据筑岛围堰设计资料进行现场测量，确定筑岛围堰位置。

2.2.3筑岛填筑

从上游向下游呈扇形逐层填筑，首层填筑高于河面50cm。在筑岛的最外侧用彩条布覆盖，并沿着围堰坡面下边缘用土袋压实，防止土层被河水冲刷流失，随后开始二次填筑，填筑高度均在50cm以内，并且分层压实。

2.2.4铺设道渣

为保证重载车辆通行，在筑岛围堰顶部铺设50cm厚的道渣，并平整压实。

2.3 筑岛平台防护栏杆设置

因筑岛作业平台三面临水，需按要求架设防护栏杆。

①防护栏杆距平台外沿25cm 设置，立杆需插入地面以下70cm，外露高度不低于1.2m。

②防护栏杆应设扫地杆、中横杆、上横杆3 道横杆，离地高度分别为0.1m、0.6m、1.2m。

③防护栏杆应设置封闭的安全铁丝网以及宽18cm、厚1.5cm 的挡脚板，且必须与栏杆牢固连接。

④防护栏杆上应涂刷红白相间油漆，达到醒目效果。

2.4 筑岛围堰防撞措施

为确保特大桥施工通航安全，筑岛搭建后，通航净宽度缩小到116.08m，满足颍河三级航道通航要求。同时在筑岛施工期间，依据《内河助航标志》(GB 5863-1993)规范要求，应设置必要的安全警示标志。

2.4.1鸣笛标

鸣笛标尺寸按《内河助航标志及外形尺寸》(GB 5863-1993)规范执行。在该桥址上游400m处、下游200m处各设置鸣笛标一座，指示船舶通过桥区时鸣笛。

2.4.2围堰警示灯

在筑岛围堰顺水侧护栏上设置红色警示灯4 盏，迎水侧设置1 盏，防止船舶夜间误撞围堰。

2.5 超长钻孔灌注桩施工技术要点

2.5.1 采用小钻机引孔进行加长钢护筒埋设施工

主墩桩基施工采用填土筑岛围堰作为钻孔平台，为防止钻孔过程中塌孔，定制了10m 加长钢护筒，使护筒底端能够插进河床。由于围堰为新填土，且颍河为水源保护区，大功率振动锤不适用，因此，采用小钻机引孔，埋设加长钢护筒。

钻机引孔选用钻头为1800mm，引孔至9.5m，开始埋压长护筒。通过精准定位对中，靠钢护筒的自重下沉一部分深度，测量护筒的垂直度，直至护筒埋设到位，然后对护筒口周边进行加固，重新检测护筒平面位置，确保按设计要求进行钻孔。

2.5.2钻机选型

由于本工程钻孔灌注桩从平台至孔底深达103m，选用提升能力较强的GF-350大型反循环钻机。

2.5.3泥浆制备及泥浆循环

①泥浆制备及性能要求

根据本项目地勘资料，在26#、27#主墩桩基位置的土层是由淤泥质粉质黏土、粉土、黏土组成的，深度较厚，且所钻孔大而深，因此在钻孔中护壁泥浆及泥浆指标控制十分重要。在实际工程中采用低固相、不分散且高黏度的膨润土制备泥浆，效果良好。

②泥浆循环

每台钻机设一个泥浆池和一个沉淀池，沉淀池容积不小于100m3，满足灌注过程中泥浆置换要求。泥浆池与沉淀池设置位置距离河岸边必须大于20m，且做好防渗处理，防止泥浆渗漏造成河道污染。

2.5.4钻机安装

钻机就位时必须保证平正、稳固，保证不出现倾斜、移位情况。在开钻前，确保钻机转盘、钻头、天车及桩中心线在同一垂线上，并经专业工程师检查验收后方可钻孔。

2.5.5钻进成孔

成孔过程分以下三个阶段。

第一阶段为护筒内钻进阶段。钻孔初期应慢速钻进，保证慢速轻压、平稳推进，当钻头或者导向部位均进入地层后，为防止黏土糊钻，需提速钻进；当钻头钻入软硬变换地层时，需轻压慢转，每小时进尺控制在3m～4m。

第二阶段为土层内钻进阶段。在距离护筒底端上部2m 处，需慢速钻进，进尺应控制在每小时0.5m 左右，从而形成稳定的孔壁；超过护筒底端5m 后，进尺可提升至每小时2m～3m，穿过深厚淤泥质黏土层后，进尺可控制在每小时3m左右；整个钻进过程中，护筒内水位应始终高于河道最高水位1.5m～2.0m。

第三阶段为清孔阶段。当钻孔深度达到设计标高后，将钻头提至距离孔底10cm～20cm 位置空转，将纯泥浆压入孔内，用以置换出浮碴。清孔前，应检查孔深及孔径是否符合要求，成孔后采用自动成孔检测仪对桩长、桩径及沉渣厚度进行检测，合格后下放接长钢筋笼。

2.5.6成桩施工

①钢筋笼制作

钢筋笼采用全自动钢筋笼滚焊机在加工厂集中加工。主筋通过剥肋直螺纹套筒进行连接，且每个断面接头数量≤50%，相临接头断面间距≤1.5m。为进行桩基无损检测，提前将声测管固定于主筋上，且其接头尽量与主筋接头错开。为保证钢筋笼在灌注混凝土时无上浮，应将其固定于专用定位架上。

②二次清孔

若成孔内的沉渣厚度与泥浆指标超过允许值，应通过气举式清空方式进行二次清孔。

③水下灌注混凝土

a.混凝土制备

制备混凝土所需的水泥、砂子、碎石等原材料均需有出厂合格证书且通过试验检验。按混凝土的配合比设计添加高效缓凝型减水剂，制备C30混凝土，所需材料数量需监理工程师审批后才可使用。

b.水下混凝土浇注

灌注水下混凝土所使用的导管直径为300mm，每节长3.0m，底管4.0m，以及1～2 节1.0m 和0.5m 的 调 整 管，共110m，且需将导管进行编号，组装完成后，应测导管的实际长度。

在灌注水下混凝土前，应检查导管是否存在变形、漏气以及漏水的情况，并且检查两根导管的连接部分是否牢固。定期需要对导管进行水密性试验，试水压力设置为0.8MPa，导管之间需采用橡胶密封圈进行连接。应按编号将导管进行下放，需将其单个长度及下放的总长度做好记录，首次封底混凝土导管埋置深度大于1.0m，灌筑混凝土时埋置深度控制在2m～6m。

在灌注混凝土之前，混凝土与泥浆之间需要用料斗的底端部位的隔离阀进行隔离。将钢丝绳拴在隔离阀的顶部使其与吊车挂钩相连。等到混凝土装满料斗后，吊车将隔离阀吊起，可使混凝土沿着导管一次性灌入孔内，第一次灌注的混凝土量需要保证导管底部的埋深≥1.0m。

灌注混凝土在开始后，不可中断，应连续进行，并且始终保证导管的埋深在2m～6m 内，以确保拆卸导管后其埋深满足规范设计要求。在混凝土灌注接近尾声时，应对混凝土灌入数量进行校核，以检验所测量的混凝土高度的准确性，在确定混凝土顶面标高达到要求后，应立即停止灌注，并及时拆除进行灌注的导管。此时混凝土面应高于设计桩顶标高0.8 m ～1.0m，进而保证桩头位置混凝土的质量。

2.5.7桩基检测

混凝土灌注的顶面应高于设计桩顶0.8m～1.0m，从而保证混凝土的强度。若超出设计标高，应将高出部分凿除，凿桩头时应防止损坏桩身，桩头应无松散层。最后需对桩基进行超声波检验，合格后即可进入下道工序。

3 结语

本文利用筑岛围堰取代常规大吨位钢平台、引孔埋设加长钢护筒、大功率钻机成孔及优质泥浆护壁、专用定位架定位钢筋笼、成孔检测仪测定指标等一系列措施，解决了深厚淤泥质黏土层超长大直径桩基高效率施工关键技术问题，保证了成桩质量，该方法对于近水桥梁桩基础乃至建筑工程深厚软土桩基础施工，均具有推广和借鉴意义。该施工技术成本低、可操作性强、容易掌握且绿色环保，能在短时间内实现大规模应用，因此具有广阔的应用前景。