孟加拉盆地深厚覆盖层超深钻孔桩施工技术分析

乔 康

中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司，湖北 武汉 430050

孟加拉盆地是一个外枝准地槽，古地台四周上升使厚厚的岩屑沉积物堆积其中，沉积物固结引起的沉降是该地区普遍的工程地质问题。孟加拉国位于南亚次大陆东北部，处于孟加拉盆地上。近年来，该国正在大力进行基础设施建设，我国已对其累计援助八座桥梁建设项目。钻孔灌注桩在孟加拉国应用较为成熟，但是其施工过程易产生夹泥、缩颈、塌孔等现象，成桩质量难以控制。在桥梁工程中桩基施工质量的好与坏是决定工程工期和工程质量的关键性因素。

1 工程概况

孟加拉国孟中友谊八桥位于孟加拉国南部巴里萨尔大区皮斯布尔市以东约5km 处，桥梁在柏克提亚两岸渡口下游跨越库察河，按中国标准设计。主桥为(72+7×122+72)m 连续刚构，双向两车道。主墩基础（2#～9#墩）采用直径为2m 的钻孔桩，桩长106 ～117m，设计为摩擦桩，采用C35水下混凝土。钻孔采用反循环回旋钻机，锥形四翼刮刀钻头钻进，利用钢栈桥和水中钢平台施工，清孔采用气举反循环工艺。文章主要以水位最深、桩长最长的8#墩桩基施工为例，介绍深厚覆盖层超深钻孔桩施工技术。8#墩桩基平面布置图见图1。

图1 主桥8#墩桩基平面布置图

2 地质特点及施工难点

孟中友谊八桥位处地质情况软弱且覆盖层深厚,表层以灰色粉砂或粉土为主，局部有灰黑色粉质黏土或淤泥质粉质黏土夹层。中部地层岩性以湖沼相粉土、淤泥质黏土、粉砂、粉质黏土及相互间夹层为主，岩性变化大，多呈砂土互层状；下部地层以粉细砂为主，局部为中砂。

2.1 地质情况软弱

主桥桩基础桩身范围内地层以黏土及粉细砂层为主，压缩性高，强度低，桩基成孔质量控制难度大，桩身质量要求高，对施工技术水平考验大。

2.2 钻孔倾斜度控制难度大

因水深18m，钢护筒自由长度大、桩孔深度大、软弱土层钻头易偏转等原因，易导致倾斜度偏差过大。

2.3 塌孔风险高

由于桩身范围包含多个软弱夹层，地层不稳定，因此钻孔过程中极易出现缩颈甚至塌孔。且因整体地层软弱，若钻速控制不当、钻头回转过快或空转时间太长以及清孔、下放钢筋笼等过程操作不当，皆有较大塌孔风险。

2.4 桩身质量控制要求高

在砂层中钻进成孔，砂粒随泥浆悬浮于孔内，导致成孔后泥浆含砂量较大，易造成桩身夹泥夹渣缺陷。钢筋笼下放时间较长，使桩基混凝土灌注前沉渣厚度偏大严重影响成桩质量。因成孔深、砂层稳定性差、软弱夹层多且厚度较大以及灌注时间长、导管拔出次数多等，存在灌注过程塌孔、导管拔空或混凝土面上升困难等风险，桩身质量影响因素多，控制难度大。

3 钻孔桩施工方案

3.1 总体施工方案

针对该桥桩基上述地质特点和施工难点，对深厚覆盖层超深钻孔桩的整个施工过程进行阶段分解和技术分析，提出各阶段质量控制难点的技术处理措施，制订合理的施工工艺。总体施工工工艺流程：钢护筒施打→钻机定位→反循环回旋钻机成孔→泥浆置换→钢筋笼下放→空压机气举反循环二次清孔→导管法灌注水下混凝土成桩。

3.2 钻孔倾斜度控制

（1）采用新型的三层导向架的方式进行钢护筒施打定位，形成自上而下三层导向体系（见图2），避免了钢护筒因自由长度过大而发生偏斜，可有效控制长悬臂钢护筒施打倾斜度，确保钻头导向准确。

（2）每次更换钻杆前，利用十字线检查钻杆中心平面位置，保证其位于桩位中心；利用水平尺检查钻杆是否有变形、歪斜，及时修复或更换，避免因钻机偏位和钻杆变形等硬件设备问题导致的钻孔倾斜。

（3）采用减压钻进，使加在孔底的钻压小于钻具总重（扣除泥浆浮力）的80%，并随时观察钻杆、钻机的摆动与震动情况，适时调整钻压，避免因钻杆摆幅过大引起的斜孔。在变层时放慢钻速，采用轻压慢进，并上下提动钻具进行扫孔，确保钻孔垂直度。

（4）成孔后采用专用超声波检孔仪进行检孔，不可使用探笼替代，保证钻孔倾斜度符合验收规范的要求下再进行后续施工。

3.3 塌孔风险控制

（1）根据地质特性和地层变化调节适当的泥浆性能指标（见表1），能够充分发挥泥浆护壁作用，有效防止孔壁坍塌。

表1 钻孔过程泥浆性能指标表

（2）在膨润土配置的泥浆中掺入适量的纯碱，以增加泥浆黏度，提高其护壁作用。

（3）关注孔内泥浆液面高度，保持孔内泥浆面应高于河水面2m，使孔壁内压不小于外压，保证孔壁稳定。

（4）根据地层变化调整合理的钻进速度，避免因钻速不当导致不稳定的土层坍塌。

（5）加接钻杆时，提钻并设置合理空转时间，有效防止黏土糊钻导致的停机时间过长而引起的塌孔。

（6）严格控制钢筋笼下放时间，避免桩孔放置时间过长发生塌孔。钢筋笼在加工场进行试拼，确保在现场可顺利连接。

3.4 砂率及沉渣控制

（1）通过应用泥沙分离器（见图3）能够显著减少清孔时间，提高成桩质量。反循环排出的泥浆，先在沉淀池中进行沉淀，再经泥沙分离器净化未沉淀的细小颗粒，净化效果良好，降低了含砂率。

（2）成孔后采用新配置的不含泥浆置换孔内泥浆，再次降低了孔内泥浆的含砂率。

（3）对于超深钻孔桩，二次清孔采用气举反循环法，清孔效果好、效率高且时间在2h 以内，可控制沉渣厚度满足验收规范要求。

图2 钢护筒施打施工图

图3 泥沙分离器工作图

3.5 灌注过程质量控制

（1）材料是影响桩身混凝土质量的源头。选择材质合格的砂、碎石、水泥、外加剂等原材料，经过配合比试验，制配工作性能良好的水下混凝土。

（2）灌注使用的导管经水密性试验合格并逐一编号，按编号逐节连接、匀速缓慢下放，以防触碰钢筋笼剐蹭孔壁。

（3）按计算的首灌方量制作10m3储料斗，首封采用储料斗+大料斗，并在导管上口放置隔水球，使首批混凝土连续，确保首灌成功，导管埋深大于1m。

（4）灌注混凝土时要匀速灌注，在软弱夹层处放慢灌注速度，减小混凝土对孔壁的冲击力。缓慢均匀拔管，防止拔空，保证导管埋深为2 ～6m。

（5）灌注混凝土完成7d 后，混凝土强度不低于设计强度的70%，且≥15MPa，通过声波透射法进行桩身完整性检测。

4 结束语

通过对施工工艺的深入分析和研究，以及施工过程中对斜孔、塌孔风险控制和灌注过程的精细组织，在孟八桥主桥桩基施工过程中，86 根直径为2m 的桩基全部顺利施工完成，未发生塌孔、斜孔、夹渣、断桩等问题，其检测结果皆为I类桩，证明该深厚覆盖层超深钻孔桩施工技术取得了成功，可为同类型地质情况的钻孔桩施工提供借鉴。