浅谈西江特大桥嵌岩桩桩基施工

唐 政

0 引言

嵌岩桩是指建筑基桩穿过覆盖层嵌入可以作为直接受力的基岩中(嵌固于未风化岩中不小于0.5 m)[1，2］。由于基岩强度较高，压缩性极小，能提供很高的承载力且具有较强的抗滑移能力，所以嵌岩桩具有承载力高、抗震性能好、桩基沉降小、群桩效应弱等优点，在桥梁工程等方面得到大量使用[3］。本文通过江肇高速公路上西江特大桥主墩桩基施工实例，介绍嵌岩桩在工程中的应用。

1 工程概况

西江特大桥是江肇高速公路的枢纽性工程，全桥长2 697.54 m，主桥为四塔五跨单索面宽幅矮塔斜拉桥，桥跨布置为(128+3×210+128)m，主桥长 886 m，桥宽 38.3 m。主桥共有4个主墩，每个主墩有12根φ3.0 m深水超大直径桩，全部为嵌岩桩，桩长为50 m～60 m。主墩桩基平面布置图如图1所示。

图1 主墩桩基平面布置图

2 桩基施工

2.1 合理选择成孔设备

在砂、卵石层中钻进时，钻机的速度明显优于冲机;而在岩层中钻进冲机的速度优势更明显，而且钻机提锤速度慢，对于有溶洞桩基钻机无法全程钻进。结合两者的优缺点以及实际工程情况，主墩桩基采用先钻后冲的冲钻结合成孔工艺。即采用KP350钻机钻进至岩面后，改用冲机冲进至终孔。

钻头采用整体铸钢铸造的实体钻锥，钻刃为十字形，底刃不完全垂直。为保证钻头有足够的冲击力，通过焊接配重使钻头重量更重。钻头底刃是钻头的关键部位，它直接影响钻进速度和成孔的质量，刃角受冲压力比较大，所以材料要选择钢性、韧性比较好的钢材，选用钢轨的顶面做刃角，用风割切下钢轨顶面板，然后再切割成要求长度的小块，立焊在钻头底部。钻头的四个角(即翼缘底角)在钻进岩石层时会磨损很大，在岩层中钻头外径越来越小，达不到设计要求的孔径，而又无法再扩孔，所以对这个部位用耐磨焊条进行包焊，确保成孔质量。

2.2 埋设护筒

桩基护筒为φ3.3 m钢护筒，壁厚2.5 cm，采用V360大吨位振动锤振入。由于主墩水深且水流湍急，下护筒时在水流的冲击下，护筒最大倾斜可以达到3%，护筒的垂直度难以控制，大型振动锤击振力大，易使护筒脚变形、卷边。因此在护筒埋设时采取了如下措施保证工程质量:

1)钢护筒下沉时为防止护筒因水流力作用发生偏位，采用大刚度导向架来定位。根据钢护筒的长度、重量以及水流力作用，设计采用型钢焊接一个高8 m、内径为3.45 m的导向架，以此保证护筒下沉时的垂直度。2)采用大吨位振动锤保证入土深度。下护筒采用75 t龙门吊、165 t浮吊等大型吊装设备，护筒振入采用V360振动锤，选择合适的转速尽量振深护筒。3)为了防止护筒在振入过程中变形、卷边等，底部0 m～2.45 m采用2.5 cm A3钢板格状加劲的方式加强处理，加劲格状钢板数量多、沿护筒周边均匀布置，格状钢板在现场由人工调成圆弧形状。4)通过在上游用卷扬机拉动护筒来调节垂直度。

通过采取以上措施，护筒下放过程中所有桩基护筒脚均没有出现变形，成功地保证了桩基护筒的中心位置偏差在5.0 cm以内，垂直度偏差在0.5%以内，为桩基施工的顺利进行提供了良好的保障。

2.3 钻孔

护筒埋设好后，钻机就位就进行开孔，开孔对于成孔很关键。具体做法是:首先向孔内灌注稠泥浆，由于上层为淤泥层，开钻时必须采用低速小冲程钻进，并按1∶1比例投入粘土和小片石，用冲击锥反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁，保证孔壁坚实不塌不漏。开始时，泥浆不可循环，边开孔边孔内造浆，当泥浆很浓时加少量水继续冲孔，等钻进尺寸达1 m左右时方可进行泥浆循环。开孔正常后，适当提高速度加大冲程，钻入岩层后，冲、钻机转换，在165 t浮吊或75 t龙门吊配合下，整个转换过程仅需要1 d，因此，转换过程不影响桩基施工，相反总体上加快了桩基施工进度。实际施工时，可根据泥浆指标及渣样，结合实际情况适当提早或者推迟转换时间。但是钻进过程中必须注意如下问题:

1)泥浆比重:泥浆在钻孔中的作用是在孔内产生较大的静水压力，防止坍孔;在钻进过程中在孔壁表面形成一层胶泥具有护壁作用;另外能稳定孔内水位并通过泥浆循环把钻渣排出孔外。可见在钻进过程中泥浆比重是影响钻进速度的关键，通过施工总结我们认为钻进中泥浆比重控制在1.35～1.45比较适宜(因泥浆中含有钻渣，故泥浆比重偏高)，泥浆比重和粘度不能满足要求时，可按常规制备泥浆，如不能及时造浆可投入一定量的水泥，一般可参照4 kg/m3泥浆，这样在短期内会有效。其缺点是比重加大，粘度不足，不能使大粒径渣子及时排出，只是对小颗粒钻渣或砂砾有效，由于我们使用反循环钻机，也可以克服这个缺点。

2)在通过漂石层时，应先投入粘土，小片石，将表面垫平，再用下字形钻锥进行冲击钻进，防止发生坍孔、斜孔事故。

3)要均匀的放松钢丝绳的长度，如松绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的意外荷载，遭受损坏。松绳过多，则会减少冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝绳纠缠发生事故。

4)任何情况下，最大冲程不得超过64 m，防止卡钻，冲坏孔壁或使孔壁不圆，为正确提升钻锥的冲程，应在钢丝绳上油漆长度标志。

5)检孔:钻进中必须用检孔器检孔。检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4倍～6倍，每次更换钻锥前，都必须检孔。当检孔器不能沉到原来钻达到的深度，或大绳(拉紧时)的位置偏移护筒中心时，应考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况。不得用钻锥修孔，以防卡钻。

6)钻孔安全要求:冲击锥起吊应平衡，防止冲撞护筒和孔壁，进出口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锥撞击人身事故，因故停钻时，孔口应加盖保护，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。

3 结语

西江特大桥桩基施工于2008年10月20日开钻，2009年1月试钻成功后大面积展开施工，2009年6月中旬全部完成，经过检测，全部为A类桩。通过施工中的实践总结，形成了岩溶发育地区厚易塌覆盖层深水超大直径嵌岩桩桩基施工成套施工工艺。有效克服了深水大直径嵌岩桩桩基施工难题;有效保证了桩基成孔的质量和施工进度;为按时完工奠定了坚实的基础。

[1]赵香为.浅谈嵌岩桩在工程中的应用[J］.科技情报开发与经济，2009，19(23):189-190.

[2]彭建岚.浅析公路桥梁桩基嵌岩桩的施工[J］.中国水运，2010，10(7):191-192.

[3]程 俊.浅谈大孔径嵌岩桩的施工[J］.科技创新导报，2008(5):59.