砂礫河床橋梁大直徑深孔樁施工技術

王忠武 王新有 龐同軍 王永俊

1.云南省交通規劃設計研究院 云南昆明 650000

2.中鐵十六局集團第五工程有限公司 河北唐山 063000

3.云南第二公路橋梁工程有限公司 云南昆明 650000

1 工程概況

格巧高速小江特大橋云南省昆明市東川區拖布卡鎮格勒村，項目區為小江斷裂帶影響區和地震頻發區，斷裂構造附近巖石節理裂隙發育，巖體破碎，巖體基本為散體狀-碎裂狀結構。橋梁主跨為70+5×120+70m連續剛構橋，每個主墩采用16棵Φ2．5m樁基，樁基最長為66m，樁基地質為砂礫、卵石、細砂、孤石等，樁基施工過程中如不采取措施及易塌孔。施工第1棵樁時泥漿采用當地紅土配制，當鉆機鉆至16米時發生塌孔無法鉆進。

2 大直徑深孔樁施工技術

（1）設備選用：考慮到該橋工期緊，地形平坦，鉆孔設備選用460型旋挖鉆，旋挖鉆的特點：

①成孔速度快，與傳統的循環鉆機相比優勢明顯，這樣就有效地保證了工程的進度。

②環保特點突出，與傳統的循環鉆機相比，旋挖鉆機區別在于可以循環使用泥漿，而傳統循環鉆機是不斷地產生泥漿。旋挖鉆機更可適用于干成孔作業。

③行走移位方便，旋挖鉆機的履帶機構可將鉆機方便地移動到所要到達的位置，而不像傳統循環鉆機移位那么繁瑣。

④樁孔對位方便準確，這是傳統循環鉆機根本達不到的，在對位過程中操作手在駕駛室內利用先進的電子設備就可以精確地實現對位，使鉆機達到最佳鉆進狀態，有效的保證了成孔的各項指標。

（2）聚丙烯酰胺泥漿選用配制

①材料選用：跟據本項目的地里位置選取了小江水、湖南鈉質膨潤土、工業堿（碳酸鈉）、聚丙烯酰胺。

②泥漿配制：

a．生成水解聚丙烯酰胺，配比為聚丙烯酰胺：NaOH：水（比例10：1：600），靜置24h生成水解聚丙烯酰胺。

b．造漿試驗。通過對水、膨潤土、堿配比進行泥漿性能試驗，選最優的泥漿施工配合比。所確定出的泥漿不僅能滿足鉆孔和混凝土灌注過程的護壁需求，還能使懸浮的細砂在泥漿中保持至少36小時不沉淀，為成樁的質量與進度提供了有力保障，見表1。

表1 泥漿試驗結果

③泥漿最優配合比：綜合考慮施工成本、泥漿比重、泥漿黏度及施工實際可操作性確定選用水:土:堿（400:40:3．2）的配合比作為最優泥漿施工配合比。

④在配制好的泥漿（水:土:堿400:40:3．2）中按體積每m3加入水解聚丙烯酰胺0．55Kg。

⑤最終聚丙烯酰胺泥漿性能：泥漿比重1．06，黏度(漏斗)40Pa．s。

3 鉆孔施工工藝

3.1 泥漿池布置

為滿足泥漿排放要求，保證泥漿不污染周圍的環境，泥漿池距離橋墩設計邊緣8米，以滿足后期施工要求。泥漿池主要由沉淀池、泥漿池、圍堰組成，其中泥漿池和沉淀池隔開。鉆孔灌注樁施工過程中的泥漿直接排放到沉淀池中，經過沉淀池沉淀以后，沉淀池中的泥漿到達排漿口后，流入泥漿池。根據樁基大小單根樁方量為400方，擬開挖的泥漿池全長20米、寬10米、深2．5米，容量500立方；中間土圍堰寬1米、四周土圍堰1米；其中泥漿池尺寸為20×10×2．5m，沉淀池尺寸為5×10×2．5基坑開挖坡度1：1中間土圍堰設置1m寬1米深的排漿通道。

3.2 泥漿施工現場配制

先將定量的清水加入攪拌機，然后慢慢地加進膨潤土，再加工業堿。堿可能會影響膨潤土的溶脹，在膨潤土放入之后。并開動機械攪拌，成漿后，打開出漿門將泥漿流入儲漿池中。泥漿的攪拌方法對膨潤土的溶脹程度影響很大。攪拌不夠充分，泥漿的粘度和失水量都會受到影響。而后采用泥漿泵循環泥漿，邊循環邊加入水解聚丙烯酰胺。

為了保證施工各階段的泥漿性能指標，對鉆孔泥全過程進行漿性能監測監控；開鉆施工期間每1小時檢測一次，等到泥漿性能穩定后每2小時檢測一次，并根據鉆進過程中地層變化情況增加檢測頻率。

泥漿配制標準：相對密度：1．02-1．10；黏度25-35Pa·s；含砂率＜4%；膠體率＞96%，根據地質泥漿指標取高限。

3.3 鉆孔灌注樁施工工藝流程，見下圖

3.4 護筒埋設就位

護筒采用10mm鋼板卷制成型，其內徑比設計樁徑大0．2-0．4m，上下口外圍加焊加勁環。護筒長度根據現場施工實際情況確定。護筒安裝時，鉆機操作手利用擴孔器或挖機將樁孔擴大，之后通過挖機將鋼護筒壓入設計標高。護筒壓入前及壓入后，通過靠在護筒上的精確水平儀調整護筒的垂直位置。護筒頂一般高于原地面0．3-0．5m，以便鉆頭定位及保護樁孔。

3.5 鉆孔泥漿循環

每個鉆孔平臺泥漿制備機具采用兩臺泥漿攪拌機、1個泥漿儲漿池、2臺22KW泥漿泵和2個20m3的沉淀池，泥漿循環凈化系統由鋼管組成的泥漿循環通道、儲漿池、泥漿濾砂器（兩臺）及泥漿沉淀池、泥漿泵等組成。泥漿循環通道連接儲漿池與鋼護筒之間用于泥漿循環。泥漿攪拌機置于泥漿池的上面，用于制拌泥漿。泥漿濾砂器用于分離處理泥漿中大顆砂粒，凈化泥漿。鉆進時，從泥漿制備池中抽取泥漿至井孔，待灌注混凝土時將泥漿抽回到泥漿沉淀池中，經沉淀除砂后排至泥漿制備池，在泥漿制備池中對泥漿各項指標進行檢測，指標不合格，待處理合格后使用。

3.6 清孔采用導管

導管采用鋼管制成，直徑0．5m，接頭為快速螺紋接頭。導管使用前做水密、承壓及接頭抗拉試驗，然后用汽車吊逐段吊裝接長、下放，導管下端距孔底的距離為300-400mm。混凝土導管安放完成后，若孔底沉渣厚度不符合設計要求，則利用導管進行清孔，使沉渣厚度、孔內泥漿等指標均滿足設計及規范要求（泥漿比重不大于1．1；含砂率不大于2%；黏度25Pa．s）。清孔時及時向護筒內補充優質泥漿，確保護筒內水頭，并取樣檢測，

4 結語

聚丙烯酰胺泥漿能保證砂礫層穩定，使小直徑的砂礫石漂于泥漿中而不沉底，4天時間內完成了一棵樁徑Φ2．5m長為66m樁基，經無隕檢測，樁基側面無塌孔，樁底沉渣厚度滿足規范要求。聚丙烯酰胺泥漿施工工藝保證施工質量的同時，也確保了施工工期，并取得了良好的社會和經濟效益。該施工技術為此類砂礫河床橋梁樁基工程提供了一定經驗與借鑒。