山區懸索橋超深樁基施工技術研究

摘要 樁基施工為橋梁施工的關鍵環節，其施工質量關系到整個橋梁的性能及壽命，橋梁樁基深埋在地表之下，現場管理稍有不慎，極易出現質量問題，樁基鉆孔、鋼筋籠安裝、灌注混凝土等施工工序，為樁基施工中質量控制的重要環節。該文結合四川卡哈洛金沙江大橋工程實例，重點對橋梁超深樁基施工技術展開綜合分析，經研究，采取合理的施工技術及管理方法，能夠提高類似工程的建設質量、工程進度，減少成本投入。

關鍵詞 山區懸索橋、超深樁基；施工技術；清孔

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0107-03

0 引言

近年來，國內對超深樁基研究的課題逐年增多，如梁森等[1] 針對恒大中心工程，研究表明，選擇最佳的機械組合，優選原材料、配合比，嚴控工藝參數，能保證工程樁樁基施工質量，提高施工效率和節約成本。王洪濤[2] 研究表明，在實施軟土層灌注的時候，假如沒有控制好泥漿的濃度，可能導致軟土層的塌陷事故。毛賢強等[3]結合濟南第三黃河大橋施工項目，研究表明，應根據工程地質情況和鉆孔直徑、鉆孔深度選擇適當的鉆孔機械設備。

1 工程概況

四川卡哈洛金沙江大橋為沿江高速項目中，最具挑戰性的工程，跨徑組合為8×41 mT形梁＋1 030 m單跨鋼桁梁懸索橋＋11×41 mT形梁，橋梁全長約1 817 m。采用鋼管混凝土組合橋塔，四川岸塔高175 m，為摩擦樁，樁徑為2.5 m，采用C35水下混凝土澆筑。左側樁基長度72.0 m，右側樁基長度為65.0 m，在承臺標高以下37.5 m范圍內，樁基采用雙層鋼筋籠，其余段為單層鋼筋籠。

2 項目重難點

（1）地質主要以碎石土和塊石土為主，地質較差，樁身位于易塌地層，塌孔風險高。

（2）施工場地狹小，機械設備距孔口距離近，孔口易出現坍塌，單根樁基鋼筋籠重量大，需大型起重設備吊裝，安全風險大。

（3）單根樁基混凝土方量大，澆筑過程施工組織要求高。

（4）樁基較深，鋼筋籠下放時間長，樁底沉渣過厚，易出現樁底、樁身質量缺陷風險。

3 質量控制

3.1 鉆孔設備管理

采用對泥漿需求小、環境污染小的旋挖成孔工藝，增加泥漿壓濾設備，實現泥漿零排放，主塔樁基采用徐工XR400E大型旋挖機成孔，其最大鉆孔直徑2.8 m，最大鉆孔深度103 m。為確保施工效率及成孔質量，特定制高強輕質鉆桿用于成孔施工，鉆桿重量比常規鉆桿輕30%。

3.2 技術交底

嚴格要求施工單位實行“三級”技術交底，確保現場每一位管理人員和操作人員熟練掌握工程要點和技術要求。

3.3 首件工藝試驗

嚴格落實首件工藝制度，選取S36樁基作為項目的鉆孔灌注樁首件工程，通過首件確定鉆進速度、鋼筋下放速度、泥漿指標、正循環清孔速度、孔底沉渣、混凝土擴展度等6項關鍵指標。

4 施工過程管理

4.1 施工工藝流程

依據現場情況，研究形成樁基施工工藝流程，如圖1所示。

4.2 泥漿控制

現場開挖400 m3基坑作為造漿池，采用優質黃土造漿，泥漿指標嚴格控制：比重、pH酸堿度、含砂率、黏度、泥皮厚度、失水量。

泥漿比重：泥漿比重大有利于孔壁穩定和懸浮鉆渣，不利于混凝土的澆筑質量。施工中，S39號樁泥漿比重為1.22，循漿過程中，由于比重太小，無法有效地懸浮出渣，將泥漿比重提高至1.3后，才順利清孔。

泥漿黏度：黏度大的泥漿，護壁、防滲、堵漏、懸浮、攜渣能力較強，但混凝土澆筑困難。旋挖鉆進黏度控制在18～22 s、循環控制在19～28 s、清孔后控制在17～20 s。

含砂率：澆筑混凝土前含砂率控制在3%以下。

膠體率：控制在95%以上，燒堿摻入量3‰～4‰，pH值控制在8～10之間。利用NaOH溶于水后形成微電離子吸附在渣粒表面，使鉆渣不易沉淀固結，易于隨漿帶出。

泥皮厚度：小于2 mm。

失水率：失水率過高易形成厚泥皮，在泥巖地層易造成地層軟化膨脹，造成縮徑和塌孔。

4.3 孔口防護

在施工過程中，旋挖機、履帶吊車距離孔口較近，為了防止塌孔，對孔口防護進行研究，分析對比鋼護筒及混凝土鎖口優缺點，如表1所示。

采用力學模型計算兩種鎖口形式的最不利荷載，如圖2、圖3所示。

經計算，2 cm厚鋼護筒水平變形達7 cm，20 cm厚混凝土鎖口水平變形僅0.5 mm。采用混凝土鎖口更為有利，施工中應嚴格控制鎖口高程及中心位置。

4.4 旋挖成孔

（1）鉆孔樁位控制：樁位測量放樣，設置護樁，鉆進3 m深，復測樁位，施工混凝土鎖口，鎖口施工完成后復測樁位，埋設護樁，鉆機就位開孔，平均成孔周期3 d。

（2）施工中嚴格控制成孔速度：1）碎石土層鉆進速度1.8 m/h，巖石土層鉆進速度0.7 m/h，減壓鉆進，使鉆桿在整個鉆進過程中維持豎直狀態。2）進行分級擴孔鉆進施工，按孔徑1.8 m、2.5 m兩次擴孔。

（3）成孔過程按時取樣：對照地勘圖進行對比，與設計不符地質情況進行位置、高度記錄，繪制地質柱狀圖。

4.5 清孔

工程起初采用氣舉反循環，進行清理孔底成渣，由于反循環清孔過程孔底泥漿損失嚴重，現場地質條件差，發生了局部垮孔現象，對清孔循漿方案進行對比分析，如表2所示。

經過對比，該工程采用正循環清孔，并針對正循環循漿效率低的缺點進行改良：（1）增大泥漿泵，22 kW泥漿泵升高為37 kW泥漿泵；（2）導管口直徑改小，增大流速，增加清渣效果。

4.6 檢孔及驗收

先用鋼絲測繩測量孔深，平均2 d使用鋼卷尺校核一次，孔深達到設計要求后再使用檢孔儀檢孔，采用成孔超聲波全面檢測，控制要點：檢查孔徑、垂直度、沉渣厚度。

4.7 循漿

成孔后立即用灌注導管接37 kW泥漿泵進行循漿清渣，直至鋼筋籠下放完畢循漿不停歇，循漿過程中孔底沉渣一般在30 cm以內；鋼筋籠下放完畢后利用22 kW泥漿泵接入自制高壓水槍泵入優質泥漿沿鋼筋籠按0.5～0.7 m間距對孔底沉渣進行清洗，確保鋼筋籠內外沉渣清理干凈；37 kW泥漿泵接入灌注導管循漿，確保沉渣能快速帶出孔外，灌注前沉渣一般在10 cm以內。

4.8 鋼筋籠加工檢查及吊裝

（1）在加工廠內加工成半成品，運輸至胎座長線法制作成鋼筋籠，再分節運輸至現場預拼裝后，現場吊裝下放。采用預拼裝下放鋼筋籠，大大減少了下放次數及下放時接頭連接數量，如表3所示。

每根樁縮短下放時間10 h以上，降低了塌孔的風險，提高了施工速度。

（2）設計十字形吊具，鋼筋籠采用4吊點下放，防止吊裝過程變形設計下放支架，下放鋼筋籠過程中，采用4根φ32鋼繩臨時固定鋼筋籠，如圖4所示。

4.9 混凝土澆筑

首ppYlHo3X9WV1Lr1VGTmo9Q==盤混凝土澆筑采用14 m3料斗和2臺80型地泵進行施工，待首盤混凝土澆筑完成后，將泵管與導管連接進行澆筑。另備好3臺10 m3罐車，在出現意外情況下保證樁基連續澆筑，澆筑時注意事項：

（1）采用Φ325型快速接口管作為灌注導管，按《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650—2020）要求，在澆筑前進行密封耐壓試驗、長度測量標碼等工作[4]。

（2）混凝土在澆筑時，工序需要緊密銜接、按部就班，在清孔達到要求后，緊跟下放鋼筋籠，立即下放導管。

（3）澆筑混凝土之前，需要對孔底沉渣厚度仔細檢查，如清孔尚達不到要求，則應馬上利用導管，展開二次清孔。

4.10 質量檢驗

灌注完成后，規范要求樁頂的現場標高應比設計高程高出不小于0.5 m，該工程控制在0.8 m。在澆筑完成的混凝土終凝后，采用人工鑿除法，將樁頭多余的混凝土鑿除，混凝土強度達到設計強度后，對成樁整體質量利用超聲波檢測法進行檢測，經檢測合格后，開始后續墩臺施工工序[5]。

5 結語

該文結合四川卡哈洛金沙江大橋工程，針對橋梁超深樁基施工過程中的重難點，對鉆機、泥漿、鋼護筒、吊具、鋼筋籠等進行研究分析，設計改良，最終縮短了成樁工期，減少了成本，經超聲波檢測，全部為一類樁，質量均合格。

參考文獻

[1]梁森，袁譽飛，舒波，等.超大直徑超深樁基施工技術[J].建筑結構，2020（S2）：910-915.

[2]王洪濤.對軟土地基中橋梁深樁基礎施工技術的研究[J].黑龍江交通科技，2011（1）：100+102.

[3]毛賢強，吳國利，張偉.氣舉反循環鉆孔技術在125 m深樁中的應用[J].山東交通學院學報，2006（1）：75-77.

[4]公路橋涵施工技術規范：JTG/T 3650—2020[S].北京：人民交通出版社，2020.

[5]郝子業.橋梁樁基礎施工技術要點[J].交通世界，2023（16）：120-122.