黃河主槽區大跨度斜拉橋索塔群樁基礎施工關鍵技術研究

梁建軍++李凱++邱志軍

摘 要：超大直徑鉆孔灌注樁在跨江、跨海大跨度橋梁工程中得到廣泛的應用，但在鉆孔灌注樁施工過程中，遇到塌孔、縮孔等事故的現象也日益突出。國道108線禹門口黃河公路大橋主橋索塔樁基直徑2m、樁長65m（實際鉆孔深度85m），穿越飽和液化砂層，在鉆孔樁施工過程中，通過對地質特性的研究，采取加長鋼護筒、PHP泥漿護壁等措施，保證鉆孔樁的成樁質量。

關鍵詞：飽和液化砂層；超大直徑鉆孔灌注樁；加長鋼護筒

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.098

1 工程地質條件

地質條件：橋址位置樁基自上而下依次穿越以下地層：

細砂：覆蓋層厚度14.70m-28.40m，標準地基承載力為70KPa，樁側摩阻力標準時為-10KPa；粉土：揭示厚度為1.50m-7.80m， 標準地基承載力為120KPa，樁側摩阻力標準時為-10Kpa；卵石：揭示厚度為14.20m-54.30m， 標準地基承載力為700KPa，樁側摩阻力標準時為200Kpa；粉土：揭示厚度為1.80m-10.30m， 標準地基承載力為140KPa，樁側摩阻力標準時為-10Kpa；粉砂：揭示厚度為2.00m-8.80m， 標準地基承載力為160KPa，樁側摩阻力標準時為40Kpa；細砂：覆蓋層厚度4.80m-47.10m，標準地基承載力為240KPa，樁側摩阻力標準時為60KPa。

根據《公路工程地質勘察規范》，采用標準貫入方法對橋址位置地質情況進行判別，橋位區域內存在不良地質，主要為地震液化和新構造運動。經計算分析，橋址范圍內地下水位以下，20m以上的飽和粉細砂為可液化層，液化土層厚約為14-20m，液化指數IIE=15.4-50.6，液化等級嚴重。在樁基施工過程中，由于擾動影響，極易造成砂層液化，造成塌孔和縮徑等情況發生。

2 鉆機選擇

橋梁鉆孔灌注樁常見的成孔方式：旋挖鉆機、沖擊鉆鉆機、回旋鉆機。在選擇鉆機時，應根據地質情況、設計樁長、樁徑以及施工條件選擇鉆機類型，同時應兼顧施工工期、經濟成本等影響因素。本工程主塔樁基穿越液化砂層、粉土、卵石層中，樁徑較大，對成樁質量要求較高，同時工期較緊，又為水上施工，為提高成樁質量，加快施工速度，選擇加長護筒，穿越液化飽和砂層，同時利用護筒搭設護筒平臺，配備優質泥漿，故選擇XR400D型旋挖鉆進行成孔。

3 優質泥漿的配備

鉆孔地層均以砂層和卵石層為主，泥漿性能是鉆孔成敗的關鍵，泥漿是大直徑鉆孔施工的“血液”，尤其對于易塌孔砂層。本樁基施工過程中，將在結合試樁施工經驗的基礎上充分嘗試利用新型PHP泥漿，采用新材料新工藝，改善泥漿性能，確保成孔質量。

4 鋼護筒施工

（1）鋼護筒設計。主塔位于黃河主槽，根據《橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）規定，鋼護筒內徑宜比樁徑大20～40cm，此處取30cm，直徑確定為D2.3m。根據地質資料，橋位黃河灘涂區粉細砂層深度17.5m，為防止振動液化和塌孔，鋼護筒深度以穿過飽和液化砂層為宜。考慮到洪水期水位，鋼護筒頂面需超出河床面約7m，總計護筒長度25m，壁厚為16mm，材質Q235鋼。

（2）鋼護筒加工、運輸。鋼護筒所用的鋼材應符合設計要求，并有出廠合格證和檢驗報告。其制作、焊接、拼裝、接長應符合《港口工程樁基規范》（JTJ245-98）中鋼管樁的相應規定。

鋼護筒在鋼結構加工廠加工制作，用平板車運至施工現場，為避免鋼護筒在起吊運輸過程中變形，鋼護筒中間位置焊接十字（或米字）支撐加強，均勻布置，起吊后打設時逐個割除。

為保證尺寸精度和加工質量。具體施工工藝如下：

鋼護筒采用三輥軸卷管機卷制，卷管方向應與鋼板壓延方向一致。卷板過程中，密切注意保護管端平面與管線垂直。為滿足鋼管接縫處的圓度要求，卷管后應進行校圓。校圓分整體校圓和局部校圓兩道工序。整體校圓可在卷板機上進行，也可在整體校圓夾具上進行。

用于卷制鋼管的鋼板必須平直，不得使用表面銹蝕或受過沖擊的鋼板，且應符合有關標準和設計要求。鋼料切割使用剪板機，鋼料在切割后進行矯正，矯正后鋼料表面不應有明顯的凹痕和其它損傷，可采用錘擊法或熱矯法，下料后應根據要求將板端開好坡口。

（3）鋼護筒吊裝。鋼護筒吊裝采用1臺100t履帶吊，為保證鋼護筒起吊時不變形，采用長吊繩小夾角的方法減小水平分力，起吊時頂端吊點采用兩點吊裝，根部吊點采用1點吊裝。先起吊頂部吊點，后起吊根部吊點，使平臥變為斜吊，根部離開地面時，頂端吊點起吊到900后，拆除根部吊點垂直吊裝就位。

（4）鋼護筒打設。鋼護筒在加工廠整節加工完成后，沿便道棧橋陸運至施工現場，采用一臺100t履帶吊進行吊裝及打設。護筒埋設應準確、穩定，護筒打設采用100t履帶吊配合400型振動打樁錘的方法打設。護筒中心豎直線應與樁中心線重合，鋼護筒應滿足平面位置偏差小于5cm、垂直度偏差不大于設計要求并不超過0.5%。

本工程護筒采用型鋼和鋼管樁做導向架，導向架型鋼直接與鋼管樁連接增強剛度及穩定性

5 質量控制措施

飽和液化砂層中鉆孔灌注樁施工時，應重點防止在鉆孔、清孔、水下混凝土灌注過程中發生塌孔、縮孔等事故，在施工過程中若發生塌孔、縮孔、孔口坍塌等情況時，必須立即停止鉆進施工，采取有效處理措施后，方可繼續鉆進。

6 結語

針對飽和液化砂層的鉆孔灌注樁施工，采用加長護筒和優質泥漿，完全可以采用旋挖鉆成孔方式進行施工，并在施工過程中控制好長護筒打入的位置、泥漿配置、清孔等施工工藝，能比較好的解決飽和液化砂層中塌孔、縮孔等質量問題。在國道108線禹門口黃河公路大橋樁基施工中，由于施工方案的優化，使得樁基施工質量得到保證，同時提高的了施工效率，為此類底層超大直徑深孔樁施工積累了寶貴經驗。

參考文獻：

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