四川盆地厚层砂卵石地层大直径超深钻孔灌注桩施工

李永

摘 要：省道S107绵竹段原石亭江1号桥跨越石亭江，原老桥始建于上世纪八十年代中期，原有老桥上部结构为18×20 m钢筋砼简支T梁，下部结构为双柱式墩、桩基础（桩基础埋置深度约12 m～15 m），桥宽8 m，荷载等级为汽-20、挂-100。

关键词：钻孔灌注桩;大直径;钢筋笼;施工技术

0 引言

该桥基础在2012年汛期再次受到水毁后，桥梁管理部门采取了在桥梁下游修筑复式断面拦河防冲坝对该桥基础进行冲刷防护，拦河坝于2013年6月初抢修完成，2013年7月，绵竹境内再次发生“7.9”特大洪灾，致使河道下游冲蚀变迁剧烈，防冲坝下游海漫区、消力池被冲毁，拦河坝坝体基础和护岸损毁严重，坝体上、下游主河槽落差达14余米，以致坝上游桥梁基础安全再次受到严重威胁。经委托有资质的桥梁检测单位对全桥开展特殊检测，总体状况评定为四类危桥。经多次咨询桥梁专家，并反复论证进行经济性比较，推荐拆除重建石亭江1号桥。2017年8月20日，受强降雨影响，石亭江河水猛涨，拦河防冲坝被全部冲毁，河道急剧下切，下切深度为8 m～12 m，部分桩基被冲蚀悬空，目前该桥已禁止通行。新建桥梁拟全部采用极深桩基，避免因河道反复冲蚀下切给桥梁整体结构安全带来影响。

1 工程概况

省道S107石亭江1号桥重建工程，桥梁全桥长369 m，桥梁分左右幅共宽30.5 m。上部结构采用9×40 m跨预应力钢筋砼简支T梁，共126片。下部桥墩采用柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，桥台采用桩柱式桥台。桥台桩基直径Ф1.5 m共12根，0#桥台桩深52 m，9#桥台桩深79 m。桥墩桩基直径Ф2.2m共32根，桩深74 m～84 m，地系梁底埋设20 m永久性钢护筒。

桥址区地貌属于川西平原石亭江一级阶地，地势平坦，河流弯曲，心滩、漫滩发育，属浸蚀堆积地貌。桥位区地表水主要为石亭江，丰水期水深约1.8 m。石亭江两侧河宽480 m～550 m，既有桥梁下方修建有防冲坝，宽约315 m，为主要水流途经，水深约0.5 m～1.0 m，暴雨季节流量可达2 240 m/s。

设计钻探地质资料显示，桥位处场地覆盖层结构不均，承载力不高，均不宜作为桥基持力层故全部设计为摩擦桩，以满足承载力、嵌固深度及抗冲刷要求。

在厚层砂卵石地层大直径超深桩基施工我公司尚未有类似施工经验。

2 拟解决的问题

（1）灌注桩施工方案的选择与确定。地勘勘探深度仅60 m，实际桩深最深达84 m，地勘资料不能指导施工，导致成孔机械选择困难。

（2）深桩冲孔施工的倾斜度、沉渣厚度、钢绳损耗控制，掉锤、卡钻风险控制等。

（3）桩基永久性钢护筒制作、安装。

（4）钢筋笼吊装、安装。

（5）深孔导管法灌注砼。

3 采取的手段、创新点

3.1 灌注桩施工方案的选择与确定

该桥为原址拆除重建桥梁，桥位处为厚层砂卵石层，主要由圆砾、砂土组成，圆砾粒径0.5 cm～2.0 cm，含量约占70%，局部含卵石20%，局部泥质含量较高可达30%，有一定磨圆度，大部分为强风化～中风化，风化严重，强度不高。该层厚大，地勘显示深度50 m。从工期和成本考虑旋挖成孔优于冲击钻成孔，但因桩基直径Ф2.2 m桩长74 m～84 m，旋挖施工存在如下缺点：（1）桩深施工时间长易塌孔，沉渣厚度不能控制。（2）84 m钢筋笼分节段吊装、安装时间长，在安装或灌注砼过程中出现塌孔将无法控制。（3）因地勘勘探深度仅60 m，实际桩深最深达84 m，地勘资料不能指导施工，无法确定60 m深度后地层情况。因此采用传统的冲击钻成孔。

3.2 深桩冲孔施工的倾斜度、沉渣厚度、钢绳损耗控制，掉锤、卡钻风险控制等

3.2.1 冲击钻施工工艺流程

现场调查→测量放线及埋设桩位→开挖地面表层土埋设钢护筒→检查桩中心轴线→钻机就位及钻进→成孔检查→清孔→安装永久性钢护筒→吊放钢筋笼→安装砼导管→灌筑砼→桩成品检测、验收。

3.2.2 重点工序控制

因为在川西平原上以往的桩基础施工中，在砂卵石地层桩基设计深度一般50 m左右即可以满足桩基承载力的要求。在冲击钻成孔中，当孔深超过60 m以后，随着深度的增加，孔壁坍塌、卡钻、甚至埋锤的风险就成倍增加。为此，项目部采取了如下措施：

（1）按照公司三重一大制度选择有经验的施工班组，特别是有深厚砂卵石地层施工经验的以及有深孔钻孔经验的（在其他地区孔深超过80 m的）。

（2）组建桩基础施工专业技术管理班组，挑选有深厚层砂卵石地层施工经验的以及有深孔钻孔经验的（在其他地区孔深超过80 m的）技术人员担任施工员、质检员、安全员，全天24 h服务于桩基础施工中。

（3）编制桩基础专项施工方案，报企业技术负责人审核、批准，报总监理工程师批准后实施。

（4）在工程开工前，项目总工对所有施工作业人员进行技术、安全交底。保证让每个作业人员对每个工序流程的掌握。

（5）桩基施工首件制的运用。第一个桩从开孔到钻到设计孔深，泥浆比重、钻孔倾斜度、孔内水头高度、孔径、含砂率等指标每天由技术人员检测后，如果不符合规范要求、直接反馈到施工班组整改合格后，方能继续钻进施工。

（6）对钢丝绳榫头及断丝的检查：每天上午8：00和下午6：00两次将冲击钻锤头提到孔口，由项目管理人员及桩基作业队队长查看钢丝绳榫头及断丝情况，以确认是否更换，并做好检查记录，防止掉锤。为防止钢绳磨损导致掉锤，在钻进至50 m时更换新的钢绳。

3.3 桩基永久性钢护筒制作、安装

桩基永久性钢护筒原计划在现场卷板焊接制作，因场地、设备能力有限，制作出的钢护筒竖直度和圆度存在缺陷，最终选择在工厂制作，运输到现场用吊车安装。

在永久性护筒安装完毕后采用1.8 m锤头清孔，以减少沉渣厚度。

3.4 钢筋笼吊装、安装

桥墩桩基桩径为2.2 m，桩长为74 m～84.0 m;桩基钢筋笼主筋为60根Φ32 mm螺纹钢，箍筋为Φ14 mm螺纹钢，每米钢筋笼500 kg，84 m钢筋笼达42 t。根据吊车起重性能，钢筋笼只有采用分节制作、分节起吊安装。节段内主钢筋采用直螺纹套筒机械连接，节段间在孔口起吊安装时采用帮条双面焊连接。根据吊车的起吊能力以及现场施工场地的限制，采用25 t吊车配合75 t的吊车起吊安装。每两节吊装时焊接时间4 h左右，每个桩基钢筋笼安装完成要1～2天。

3.5 深孔导管法灌注砼

因桩深、钢筋笼安装时间长，桩底沉渣厚度大，为确保沉渣厚度符合规范及设计要求，在钢筋笼安装完毕后采用新型滤砂器过滤大颗粒沉渣，每次循浆时间都达1～1.5天。在沉渣厚度、泥浆比重、砂率等均自检、复检、监理检查后用导管法灌注水下砼。因桩深，为避免水压破坏导管采用厚壁导管灌注水下砼。

4 结束语

从2018年5月10日浇筑第一根桩到11月25日最后一根桥墩桩基完成，没有发生一次掉锤、卡钻及埋锤事故，保证了桩基础施工顺利完成，桩检结果均为I类桩。在同期开工的项目中质量最好、进度最快，得了绵竹市交通局、绵竹市政府、德阳市公路工程质量监督分站、四川省交通运输厅质监局的赞许。

参考文献：

[1]魏华兵，张泽毅，李瑶，等.复杂岩层水域大直径超深钻孔灌注桩施工技术研究[J].市政技术，2020，38（3）：261-264.

[2]杨联锋，彭志平，孙智杰.汾河特大桥大直径超深旋挖钻孔灌注桩施工技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（7）：89-93.

[3]吳波.气举反循环清孔工艺在超长钻孔灌注桩施工中的应用[J].城市道桥与防洪，2016（12）：124-125+16.