南京大勝關長江大橋大直徑超深鉆孔樁試樁施工技術

王建國江蘇省南京浦口經濟開發總公司

南京大勝關長江大橋大直徑超深鉆孔樁試樁施工技術

王建國
江蘇省南京浦口經濟開發總公司

摘要：南京大勝關長江大橋為主跨2×336m連續鋼桁拱高速鐵路橋。主墩采用Φ2.8m大直徑鉆孔樁，試樁目的為確定Φ 2.8m～3.2m大直徑鉆孔樁通過Φ3.2m鋼護筒變截面成孔，穿過河床覆蓋層，在強、弱、微風化泥巖中鉆孔澆筑成樁的施工工藝，以指導施工。文章就大橋8#南主墩19#鉆孔樁試樁施工方法及技術特點作簡要介紹。

關鍵詞：鉆孔灌注樁；試樁；施工技術

1　工程概況

南京大勝關長江大橋主橋按六線（京滬高速雙線、滬漢蓉雙線、南京地鐵雙線）標準設計，橋跨布置為2聯（84+84）m鋼桁連續梁+（108+192+336+336+192+108）m六跨連續鋼桁拱橋。

結合橋位地質條件以及大橋鉆孔樁基礎受力狀態，為了達到快速開展工程試樁目的，在水域主橋8#墩中選擇19#樁進行大直徑Φ2.8m～3.2m變截面鉆孔樁的原位施工工藝試驗。

試樁樁位里程和試樁的規格參數如下：樁徑2.8～3.2m，樁頂高程-13.0 m，樁底高程-125.0 m，樁長112.0 m。樁位覆蓋層薄（厚度11.3～15.2m），由上至下分為三大層，第一大層為松散狀細砂，厚2.0～7.0m；第二大層為稍密～中密狀細中砂，厚4.2～8.95m；第三大層主要由中、粗、礫砂組成，局部有薄層細圓礫土，呈中密～密實狀，厚5.55～9.15m。下伏基巖為白堊系成巖程度差的泥巖，巖質軟弱，基巖巖面較平坦，巖面高程-52.67～-54.47m，強、弱風化較深，厚10.6～13.9m。

2　試樁目的、內容及要求

φ2.8m～φ3.2m變截面大直徑鉆孔澆筑樁工藝試樁目的是確定Φ2.8m大直徑鉆孔樁通過Φ3.2m鋼護筒變截面成孔，穿過河床覆蓋層，在強、弱、微風化泥巖中鉆孔澆筑成樁的施工工藝，以指導施工。主要內容是工藝試樁，不做樁基承載力試驗，但要鉆芯取樣以確定樁底混凝土與基巖的結合狀況。

具體試樁要求為：

2.1根據樁徑、鉆孔深度和地質情況，選擇適當的鉆機和鉆頭，不同巖層中鉆孔工藝進行調整；

2.2不同地層條件下，選擇恰當的泥漿性能指標和鉆速、鉆頭，不同巖層中鉆孔工藝應進行調整；

2.3確定合理的鋼護筒插打工藝及鋼筋籠制安工藝；

2.4確定合理的清孔工藝和水下混凝土的澆筑工藝。

3　試樁施工方法

3.1鋼護筒施工

試樁鋼護筒規格為Φ3.2m，長66m，鋼板厚25mm，插打鋼護筒采用APE400B振動打樁機兩臺并聯震動下沉。護筒下沉時，利用全站儀觀測護筒偏移情況，發現偏差及時調整。先插打16根定位鋼護筒，完成圍堰掛樁進行體系轉換，再插打剩余30根鋼護筒。

3.2鉆機選型

根據8#墩19#樁位處的地質情況以及樁直徑和鉆孔深度要求，鉆機選用KTY-4000型鉆機鉆孔。根據試樁位置處的地質情況，鉆機擬試用兩種鉆頭，分別為刮刀鉆頭和滾刀鉆頭，在覆蓋層地層鉆孔時采用刮刀鉆頭進行鉆孔，在進入泥巖層后視鉆進速度及泥巖風化程度，可更換滾刀鉆頭，確保在微風化層內的鉆進速度。

3.3泥漿制備、泥漿循環系統

（1）泥漿制備

鉆孔泥漿選用不分散、低固相、高粘度的PHP優質膨潤土化學泥漿。

（2）泥漿循環系統布置

在8#墩上游側停靠一條800t的泥漿船，制漿設備在泥漿船上。拌漿機拌制的泥漿直接流入泥漿船上的泥漿池，泥漿船橫向設置兩道隔板，中間倉為制漿池，前、后倉為存漿池、回漿池，用鋼管串聯使用，采用在鉆機和泥漿船之間進行循環的方式進行循環和凈化。

3.4鉆孔施工

(1)鉆機在各地層中的鉆孔指標：對于進入粉砂、砂礫層、卵石層，采用輕壓、低擋慢速、大泵量、稠泥漿鉆進，以免孔壁不穩定，發生局部擴孔，或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋鉆。進入強、弱、微風化泥巖，應較高鉆速、低鉆壓、大泵量、稀泥漿鉆進，并加大空壓機壓風量，及時吸出泥塊，以防糊鉆。

(2)鉆孔至設計標高后，將鉆頭提離孔底約20cm，鉆頭保持中速空轉，用氣舉反循環進行換漿清孔，抽凈孔底沉渣，然后停鉆2小時，再啟動鉆機，再進行一次清理。

(3)鋼筋籠總重約100t，以12m段制作吊裝，每段重約15t，鋼筋籠重而大，故運輸、安裝、吊掛均設計了專用吊具。鋼筋籠采用整根在長線胎架上制作，制作完成后將直螺紋套筒松開后分節運輸至墩位處。鋼筋籠縱向分段連接，全部采用鐓粗直螺紋接頭。

(4)樁身混凝土灌注采用水上拌和船進行拌和，泵送到樁位灌注。混凝土采用剛性導管法灌注，采用大直徑導管，導管接頭為卡口式。19#樁混凝土量約800m3左右，混凝土灌注時間8～10個小時。混凝土采用高性能混凝土，摻加適量的Ⅰ級粉煤灰。

4　試樁檢測

鉆孔試樁四根檢測管布置在距樁心116.8cm圓周上均勻分布，檢測采用聲波透射法與鉆芯檢測樁身結構完整性與樁身混凝土強度，確定樁尖與巖面的結合情況。

4.1聲波透射法檢測方法及完整性分類

將每2根檢測管化為一組，分組進行檢測，首先將接收及發射換能器下放到注滿清水的檢測管底，然后自管底至管頂以20～40cm的點距同步提升收、發換能器，逐點讀取聲波傳播時間并記錄波形。

根據聲波檢測參數特征，評定樁身質量可分為Ⅰ類樁、Ⅱ類樁、Ⅲ類樁、Ⅳ類樁。

Ⅰ類樁：混凝土質量優良，混凝土均勻性等級為A級或B級。

Ⅱ類樁：存在較輕缺陷，混凝土質量為合格類，混凝土均勻性等級為B級或C級。

Ⅲ類樁：存在較重缺陷，混凝土質量為不合格類，混凝土均勻性等級為C級或D級。

Ⅳ類樁：存在嚴重缺陷、斷樁或空洞。混凝土均勻性等級為D級。

4.2鉆孔取芯法

鉆孔位置離樁心0.6米，3孔均勻對稱排布在以樁心為中心的圓周上，盡量偏開檢測管。

巖芯應按要求編號，按先后次序擺放，原始記錄應真實、準確，字跡應工整、清晰。

詳細編錄混凝土芯的骨料分布膠結等情況，巖芯的R、Q、D值。

5　結束語

南京大勝關長江大橋8#主墩19#鉆孔樁試樁確定了Φ2.8m大直徑鉆孔樁通過Φ3.2m鋼護筒變截面成孔是可行的，為鉆機選型提供了詳細的基本數據，完善了鉆孔澆筑成樁在長江中的施工工藝，為大勝關長江大橋群樁得以順利施工奠定了堅實的基礎，保障了群樁施工質量、進度、安全，取得了較好的經濟效益。