赣定桃江特大桥大直径深水中桩施工技术

富荣辉，刘 昱

（中国水利水电第十三工程局有限公司，山东 德州 253009）

1 工程概况

桃江特大桥主桥为75 m+136 m+75 m预应力混凝土连续钢构桥，主梁采用单箱双室断面，主墩采用单箱双室薄壁墩。主墩承台为整体式承台，每个主墩基础都采用12根φ250 cm的钻孔灌注桩。水中桩的设计深度，23号主墩为－84 m，24号主墩为－87 m。两主墩处地质情况大致如下：－19.50 m以上为桃江水道，－19.50～－26.35 m为细砂层，－26.35～－37.65 m 为圆砾层，－37.65 m 以下依次为强风化凝灰质角砾岩、弱风化凝灰质角砾岩和微风化凝灰质角砾岩。其中弱风化和微风化凝灰质角砾岩之间又交替夹有强、弱、微风化夹层。主墩均位于桃江主航道（国家Ⅲ级 航道）中。施工区域江面宽约530 m，墩位处水深约26 m，每日潮水两涨两落。该区施工受台风、雨季、洪水的影响较明显，最高洪水位可达9 m以上。

2 施工难点及对策

2.1 钢护筒的制作和下沉

桃江大桥主墩处水较深，而且过往船只较多，对桩基础施工影响较大，此要求钢护筒具有较大的刚度，下沉过程中要求定位准确。为此钢护筒采用12 mm厚的钢板来制作，在焊接接头处均加设15 cm宽的钢带加强钢护筒的整体刚度，护筒底加设50 cm宽的钢带作为刃脚，钢护筒同心度偏差不超过1%。焊接采用坡口双面焊，所有焊缝连续，以保证不漏水。

护筒下沉过程中主要采用导向架进行定位，用250 kW振动锤振动沉放护筒。考虑到钢护筒很难穿过圆砾层或砾石层，采用多次跟进的方法下沉。具体施工方法如下：

1）当钢护筒第一次打设至打不下时，即停下来采用冲击钻造浆冲进；

2）当冲锤冲过护筒以下2～4 m时，移开钻机，接长护筒，吊装振动锤继续沉放，直至无法打入为止。

2.2 塌孔和漏浆的处理

根据现场施工情况判断，钻孔施工超过护筒脚进入圆砾层中漏浆现象较严重，并伴有轻微的塌孔现象。为了解决这个问题，采取了如下措施。

1）首先护筒进行二次跟进，利用250 kW振动锤结合冲击钻冲孔继续下沉护筒，使护筒穿过漏浆较严重的地方。二次跟进的深度视打入情况而定，根据经验，要求钻孔过护筒脚超过2 m时仍不漏浆。

2）护筒二次跟进后，即向孔内投入一定数量的粘土、片石和袋装水泥，用钻锤小冲程冲击，使之均匀并重新造壁。静置24 h，观察孔内液面下降情况，稳定后进行正常冲进。

3）配制高级泥浆进行护壁。泥浆主要成分有：优质粘土、碳酸钠、羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酞胺（PHP）、锯末、水泥等。通过工地实验室试配，确定配合比见表1。

表1 高级泥浆基本配合比

4）在护筒外侧加砂包，压实护筒边的细砂层和砾石层，减小水沿着护筒外壁的渗透作用，从而防止了护筒脚处泥浆壁的破坏。

2.3 钻机的选择

在细砂层和圆砾层施工中，由于需要护筒多次跟进及抛填片石和黄泥重新冲孔造壁，因此选择了冲击钻机进行冲孔。进入强风化凝灰岩层中时，由于此岩层遇水即软化，成为胶体状粘性土，冲击钻经常发生粘锤现象，改用回旋钻配牙轮钻头时，牙轮经常被粘住无进尺，后改用刮刀钻头效果较好。在进入弱、微风化岩层时经过对比，牙轮钻头进尺效果较好。

根据地质情况和钻机性能，钻孔过程中的有效钻压：强风化层为60～120 kN；弱风化层为120～180 kN；微风化层为200～280 kN。一般在强风化和弱风化层采取减压钻进，以保证成孔垂直度，在微风化层则采取全压钻进，以提高钻孔效率。在强风化和弱风化软岩层中转速为5～7 r/min，微风化硬岩层中转速为8～10 r/min。

根据施工经验，回旋钻接冲击钻施工应注意以下几点：

1）冲击钻钻头直径不得小于回旋钻钻头直径，以免回旋钻扫孔时破坏护壁。

2）两种钻机在定位时必须准确，并保证两种钻机的开孔中心点基本重合。

3）冲击钻如发生粘锤，可抛入适量碎石，不得向孔内抛入铁件和大块片石，以免损伤后续回旋钻的钻头。

2.4 清孔

该桥主墩桩基础设计为嵌岩桩，设计要求桩底沉渣厚度不大于5 cm，对于大直径超深水中桩，清孔时间过长将容易引起塌孔。为了缩短清孔时间，采取了如下措施。

1）首先在离终孔前2 m把吸砂泵连接在泥砂分离器上，进行第一次反循环清孔。第一次清孔目的是降低含砂率及循环清除孔底沉渣，不加清水降低泥浆比重，保持泥浆比重在1.15～1.20之间。

2）待含砂率降到4%后，下钢筋笼，下完钢筋笼后，采用气举反循环进行第二次清孔。二次清孔过程中仍旧加泥砂分离器，加快含砂率的降低，同时注入清水降低泥浆比重。经过现场实测使用泥砂分离器后，含砂率可降到0.4%。

3）二次清孔达到要求灌注混凝土前，从导管内灌入约3m高新鲜泥浆来置换孔底旧泥浆。新鲜泥浆用膨润土调制，各项指标必须符合要求，这样可保证孔底沉渣厚度符合设计要求并改善孔内泥浆性能。

通过抽芯检测结果看，桩底混凝土与岩层相接面沉渣很少，远远小于5 cm的标准，这证明了上述清孔工艺的有效性。

2.5 施工过程的抗洪渡汛

2003年6月中下旬，桃江发生了百年一遇的特大洪水，但主墩施工平台和钢护筒安然无恙，已开钻的12根桩基均未发生坍孔现象。主要原因是对这场洪水准备充分，抗洪抢险措施及时、有效。洪水前主要采取了以下措施。

1）施工平台和钢护筒加固。对施工钢平台本身进行全面加固，保证工字钢、贝雷梁与钢管桩之间连接牢固；将所有钢护筒用双拼I25a工字钢焊连成整体；在平台上下游分别抛设2个混凝土重力锚，锚碇尺寸为2 m×2 m×1.5 m；在平台靠上游方向增设安全防护桩和导流装置，以抵抗上游洪水漂浮物对平台的冲击；用编织袋装砂，抛到施工平台钢护筒及钢管桩底部，填高2 m，以减少洪水对河床的冲刷。

2）已开孔桩基处理。将已开孔桩基内泥浆调配成高级泥浆，提高粘度和胶体率。洪水来临前，将钻头提出孔外，在护筒上加焊盖子，盖子用8 mm钢板焊制，以防洪水淘蚀护筒内泥浆。

[1]公路施工手册.桥涵（上册）[M].北京：人民交通出版社，1993.

[2]JTJ 041一2000，公路桥涵施工技术规范[S].