岩溶复杂地质条件下的公路桥梁桩基施工技术

王秋丽

(中交三公局第三工程有限公司，湖北 武汉 430030)

1 工程概况

以宁邵高速公路拟建的K20+912.3沩水特大桥起讫点桩：K19+624.1～K22+201.3，桥长2 577.2 m(含耳墙)。桥梁上部结构采用预应力混凝土先简支后桥面连续组合箱梁+T梁。桥墩采用柱式墩、桩基础；桥台采用柱式台、桩基础。其余墩台处设置桥面连续。桥跨布置为30+40+32×30+40+30×30+40+12×30+5×40 m，桩基础最大深度为50 m，墩身最大高度为13.272 m，桥梁桩基础均为嵌岩桩。全桥支座GJZF4400×500×116型70个，支座GJZ600×600×130型30个，支座GJZF4300×500×86型312个，支座GJZ500×600×110型418个。

根据地下水赋存条件，勘察区地下水划分为松散堆积层孔隙潜水、基岩裂隙水二大类型。

1.1 松散堆积层孔隙潜水

主要赋存于第四系地层中。水源补给主要为大气降水，其次为河水侧向补给和下伏基岩裂隙水顶托补给。该层地下水埋藏深度较浅，河流低阶地地层中径流排泄通道良好，水量较大。

1.2 基岩裂隙水

碎屑裂隙水赋存于各种裂隙中。第三系灰质砾岩中。灰质砾岩节理裂隙较发育、降水及邻区排泄是基岩裂隙水的主要补给来源。

2 桩基施工

2.1 施工工艺

通过冲击钻将桩基钻入孔中，并安装卡车起重机以安装钢笼，最后浇筑混凝土。根据桩基工程的地质条件和施工经验，将护筒用于打孔，清理孔两次。钢筋笼在加工现场分部分制造，然后运输到施工现场进行拼接。

2.2 施工准备

包括技术交底、安全教育、护筒制造、冲击系统的维护，泥浆池的准备等。

如果桥梁的立柱位置在干燥的土地上，则将施工现场调平并用粘土填充以形成工作平台。如果桩位置在平坦的农田中，则使用岛状结构。所有工作平台的高度尺寸应能够满足钻孔系统对桩基施工的要求。施工期间，表面高度应比最高水位高1 m以上。沩水河81号支柱由钢架和施工平台组成，可用于支柱结构的完整施工。

3 钻机就位

在安装钻机之前，质量检查员会对各种钻探准备进行全面检查。钻机通过拉动固定，钻机安装到位后，将其对齐并居中以确保钻机主体水平并且钻杆(钢丝绳)垂直。

需要使用整套打击工具，避免使用简单的组装工具。为避免冲击和振动使相邻孔的壁塌陷或影响相邻孔的灌注混凝土的强度，必须避免两个相邻孔同时钻孔。安装钻头后，钻头的底部和顶部应保持稳定，并且在钻进过程中不得移动或下沉。否则，应及时处理。钻机与桩中心平面之间的偏差应在20 mm以内。

4 护筒埋设

根据护筒的直径，用不同厚度的钢板轧制护筒。壁厚可以使护筒保持圆柱形且不会变形，其内径至少应比桩径大20 cm。

护筒的顶部应比底部高0.3 m，否则施工水位应为2.0 m。在旱地建设中，护筒的埋入深度应为2.0 m。护筒精确、稳定地埋入。护筒中心与桩位置中心之间的偏差不得大于50 mm，垂直方向的倾斜度不得大于1%。

5 钻 孔

钻孔时，应先将泥浆倒入孔中。如果孔中有水，则可以直接倒入粘土。在开孔和整个钻孔过程中，孔中的水位应始终保持在地下水位以上1.5～2.0 m处，并在护筒顶部以下0.3 m处，排渣后应及时补充水。

当在黏土层时，应以中等行程(1.0～2.0 m)打钻。当击打沙层时，应添加一小块石头和粘土，并以较小的行程(0.5～1.0 m)重复行程以加固挡土墙。当击打坚硬的岩层时，应更换在行程中间(1.0～2.0 m)的冲击力。如果在撞击岩层时从孔中浮出的石渣的直径在5～8 mm之间，则意味着污泥浓度足够。如果浮渣的粒径越来越小，则意味着污泥浓度不足，但是合格的污泥会被从消化池抽入回路中。

进行锤击钻孔时，操作人员应及时放置主钢丝绳，以使钢丝绳在每次撞击时始终处于张紧状态。在任何情况下，最大行程均不得超过6.0 m。为了正确提高钻孔的行程，应在钢丝绳上附加长度标记(颜色标记，条纹等)。

6 清 孔

孔形成深度达到设计要求并由监督技术人员确认后，将进行孔清洁和换浆工作。清孔的目的是孔的底部会下沉，泥浆的相对密度和泥浆中的钻渣量将满足规格要求。钻孔达到施工深度且质量达到施工要求并经监督技术人员批准后，应立即清理孔。清理孔时，孔中的水位应保持在高于地下水位2 m的位置，以防止孔塌陷。

挖出泥浆池和沉淀池，并通过循环槽将泥浆池和沉淀池连接起来。在钻孔和孔清洁过程中，通过筛网除去大直径的钻孔矿渣，并通过使泥浆回旋来减少泥浆含量。清理孔后，污水污泥的参数为：料斗粘度17～20 Pa，泥浆比重1.03～1.10，含砂量<2%，胶体比：>98%。

7 钢筋笼的制造和安装

(1)孔检测器的制造：孔检测器使用钢孔检测器，其外径对应于桩的直径，且长度大于孔直径的四倍，用于检查孔后桩的直径和垂直度是否符合设计规范的要求。

(2)钢筋笼是分段制造的，并用吊车分段安装，并通过套筒连接到开口。

钢筋连接：主钢筋的长度通过不规则的直螺纹套筒连接，其余的钢筋通过焊接或绑扎连接。

主钢筋由不规则直螺纹套筒连接，该套筒必须符合《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ107)的规定。每个部分中主肋钢筋连接的数量不得超过主肋钢筋总数的50%，错开间距35 d。

钢筋通过搭接焊接进行连接。使用搭接焊接时，应将两根钢筋的重叠端预先折叠到一侧，以使两根钢筋的轴线均匀。接头一侧的焊缝长度应不少于10 d，并应除去焊缝。箍筋通过绑扎连接。重叠长度不得小于35 d。应根据设计条件在焊接前进行试焊，合格后再进行正式焊接。

(3)钢筋保护层应按图纸要求确定。该项目中钢筋的主要保护层为60 mm。

(4)吊装钢筋笼

钻孔桩通过检查后，可以吊起钢筋笼。根据位置，钢筋笼都是细长的杆状结构，钢筋笼的重心大约在结构的中间。根据设计要求安装钢筋笼的步骤应首先使用起重机的主吊钩将钢筋笼从地面水平抬起，然后再使用起重机的辅助钩将其垂直悬空，然后再降下。因此，在将钢筋笼从地板上水平举起时，选择举升点以使用三点补偿方法。在中间设置一个提升点，其他两个距离点为0.13 L。

确定悬吊点后，使用钢丝绳捆扎工艺将钢丝笼捆扎在一起，即将钢丝穿过钢丝笼的底部，将钢丝绳的一端用钩环固定在钢丝绳上，另一端挂在钩子上。用起重机的主钩吊起，钢筋笼的垂直操作采用钢丝绳，也采用绳索捆绑方法。起重机的辅助吊钩用于在钢筋笼完全升高到一定高度后执行垂直操作。

8 浇筑施工

8.1 导管安装

该管道必须是直径为30 cm的钢管，下部的长度必须至少为4 m，而中间的长度则必须为2 m。配有0.5 m和1.5 m的短管作为设定连接。导管的内壁应光滑，没有明显的隆起，内径恒定，偏差不大于±2 mm。

在使用导管之前进行水密性测试。拼接后，将轨枕均匀地放置在导管的底侧。导管的内部充满水并被空气压缩机压缩，压力是孔底部静水压力的1.5倍。按下时检查导管是否泄漏。如果有泄漏，应及时发现原因并尽快纠正。使用前应向监管部门报告并通过。

组装导管后，轴线偏差不超过钻孔深度的0.5%，并且不超过10 cm。在降低过程中，保持导管居中，保持轴笔直并逐渐降低，以免卡住钢筋笼和碰撞孔壁。导管的长度取决于孔的深度和工作平台的高度。安装导管后，其底部距离孔的底部50 cm。

8.2 浇筑水下混凝土

在浇注水下混凝土之前，请检查沉积物的厚度并在孔中循环泥浆，沉积物厚度不得超过10 cm。如果沉淀物的厚度超过规格要求，则使用管道进行二次孔清洁。在通过检查之后，可以继续进行下一个过程。第一批混凝土应与混凝土入口孔相接，并将管道埋入混凝土中1～3 m。

开始浇筑后，应密实连续，严禁中断，以确保水下混凝土的浇筑时间不超过8 h。在浇筑过程中，观察管道中的混凝土和孔中的水位。如果及时测量孔内混凝土表面的高度并且正确指示了管道的吊起和拆除，则管道的埋深应设置为2～6 m。同时，应经常监测孔中混凝土表面的位置，并及时调整管道的埋深。

当拉出最后一根长管时，应降低管的拉动速度，以防止桩顶部的泥浆压入管下的岩心中。为了确保桩顶的质量，应在桩顶的设计高度以上浇筑一定长度，以便在浇筑后可以将其拆除。