机场特大桥海上钻孔桩施工

机场特大桥海上钻孔桩施工

袁振华

北京华通公路桥梁监理咨询有限公司100024

摘要：结合工程实际，阐述了海上钻孔桩施工的钢护筒插打方法，平台搭设方案，泥浆的制备、循环和净化，桩基的开孔、钻进、终孔和灌注，总结了海上钻孔桩施工的方法，适用于今后的海上钻孔桩施工。

关键词：海上钻孔桩；钢护筒插打；平台搭设；泥浆

1引言

海上钻孔桩有其特殊性，受潮差、风向、风力、波浪和海流的影响较大，施工难度比陆地施工加大，海上施工平台的搭设，钢护筒的插打，泥浆的循环，水下混凝土的灌注等，都是需要解决的问题。本文结合机场特大桥钻孔桩施工，就如何解决上述问题进行阐述。

2工程概况

广深沿江高速起于深圳、东莞交界的东宝河入海口处，终于深圳南山月亮湾，与深港西部通道对接。第2合同段机场特大桥上部结构为114*60米整孔预制箱梁，桩基础均为嵌岩桩，桩径1.8m。

3地质地貌

根据沿线的地形地貌特点、地质结构、不良地质及特殊土的分布状况划分，本区段属沙井泥滩区段，地质变化大，覆盖层厚度24.5m，根据地勘成果显示，各地层工程地质特征按自上而下的沉积见下表：

表3-1机场特大桥工程地质概况表

4钢护筒插打

机场特大桥所用的钢护筒，均为直径2.0m、壁厚16mm的整根加工的成型钢护筒，出厂前进行耐拉、耐压抽检试验，保证不漏水，并按设计要求进行附加防腐处理。

施工的钻孔平台利用钢护筒做支撑，经过受力计算，钢护筒需穿过淤泥层，进入粘土层3m，比设计钢护筒加深1m。而护筒顶标高与施工栈桥桥面标高5.0基本相同，因此钢护筒在制作过程中，需要加长4m。

钢护筒采用打桩船DH100柴油锤插打，施工步骤如下：

4.1钢管桩采用500t机动驳船运输至施工现场。

4.2用船上的吊机自行吊桩喂桩，采用两点起吊，使桩身竖直进入夹桩的钳口中。

4.3当桩被吊入夹桩钳口后，由指挥员指挥司机将桩徐徐下降至桩尖稍稍压入土中为止，然后夹紧桩身，微调打桩机使桩尖对准桩位，从两个侧面校正桩身垂直度，待其偏差小于0.5%时方可正式打桩。

4.4在钢护筒振动下沉过程中要精确定位。下沉中，随时用木楔在导向架与护筒之间调整偏差。

4.5护筒插打过程中，应随时观察其灌入度，当灌入度小于5cm/10锤时停止插打并分析原因，判断是否达到设计位置，严禁强行冲锤，以免护筒口卷边，为钻孔桩施工埋下隐患。

5平台搭设

钻孔桩施工所需要的操作平台，以永久钢护筒为支撑，通过焊接牛腿、连接系，铺设分配梁和花纹板等工序的施工，将施工荷载转移给永久钢护筒，良好的结合了现场的施工环境，合理的利用了钢护筒等永久结构，有效的节约了施工成本，为项目创造了利益。

为保证钻孔平台的施工质量，可采用以下措施：

5.1钻孔平台每一排钢护筒施工完成后，立即进行该排钢管桩间剪刀撑施工。

5.2首先测量组精确放样桩顶标高，然后用水平管放样出牛腿标高。剪刀撑的标高以已确定的桩顶标高进行放样。

5.3牛腿现场下料，分配梁等在后场下料，现场施焊安装。

5.4施焊前，安装工作平台，并在钢护筒上设置安全带的挂点。

5.5焊接完成后，现场技术员及时检查焊缝质量，合格后方可进行平台面施工。

6钻孔桩施工

6.1泥浆制备

第2合同段工程的海水比重为1.01g/cm3、海水中Cl—、Mg2+、Ca2+含量高，泥浆悬浮功能差，出渣困难，钻进效率受到制约，甚至不能很好地起到护壁作用。如果仅采用普通膨润土等造浆材料，仍难以使泥浆达到使用要求。针对这个问题，根据《广深沿江高速公路（深圳段）土建工程专用施工技术规程》及设计要求，结合本工程的实际情况以及本项目以往海上施工经验，拟定出海水泥浆的基本配合比，其施工配合比在钻孔过程中根据实际情况和需要再行调整。

泥浆性能指标要求表

6.2泥浆的循环和净化处理

海域钻孔桩由于施工场地有限，再加上文明环保施工的要求，所以应设置专门的泥浆钻渣储存及运输设备，海域钻孔桩泥浆循环和净化采用ZX200泥浆分理器进行泥浆分离，把孔内排出的混有钻渣的泥浆送到二级或三级高频振动泥浆筛上，首先把0.5mm以上的大颗粒筛出，装入汽车或运碴船，运至经业主和监理工程师或是环保工程师批准同意的指定地点排放，不得乱排乱放；混有0.5mm以下的砂粒的泥浆用泥浆泵压入旋流除渣器，净化后返回井孔，同时随时补充孔内泥浆，并保证孔内泥浆性能指标满足要求。

6.3开孔

根据本区段施工地质资料，本区段全部桩基施工采用反循环冲击成孔工艺。

开孔时应先在孔内注泥浆，泥浆的相对密度等指标根据土层情况而定。如孔中有水，可直接投入粘土块，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。开始冲孔时，宜采用小冲程反复冲击造浆，使护筒底口以下2～3m范围内的孔壁坚实、不漏，并竖直圆顺，能起导向作用。钻进至护筒底口下3米后，方可进行正常冲击，冲程以2.0～3.0m为宜。

开孔及整个钻进过程中，应始终保持孔内水位高出施工水位1.5~2.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出，取渣时应及时补水。在圆砾土等松散层开孔或钻进时，可按1：1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用小冲程反复冲击，使泥膏，片石挤入孔壁。必要时需重复回填反复冲击2~3次。若遇有流砂现象时，宜加大粘土减少片石比例，按上述方法进行处理，力求孔壁坚固稳定。

6.4钻进

正常钻进的过程为“泥浆循环-冲孔-泥浆循环清碴-钻进”的反复循环程序。

在淤泥层和砂层中冲进时，将黏土掺适量片石投入孔内，用小冲程冲击将黏土和片石挤进孔壁加固。在基岩中冲进时，可用大冲程，但对钻头磨损大，应用高强、耐磨钢材修补，泥浆相对密度以满足浮碴为度，约1.2左右。如果岩面倾斜，可向孔内回填高约50cm的片石，用小冲程快打，待冲平岩面后，方可加大冲程，以免发生斜孔。钻岩时冲程宜为1.5～2.5m，不得用大冲程冲击岩层，以免损坏钻头，并及时投放粘土，检测泥浆性能，使岩渣能及时悬浮，保证钻头能经常冲击新鲜岩层。

在开孔阶段，为了使钻碴泥浆尽量挤入孔壁，可少抽碴。待冲进4~5m后，即应勤抽碴，使钻头能经常冲击新鲜地层。取渣后及时补入新鲜泥浆以保证护筒内水头。一般钻进0.5~1.0m抽一次，每次抽3~5筒，也可按钻进尺的变化来确定抽碴时间。

为了保证钻孔桩的成桩质量，在钻孔过程中，应注意如下事项：

6.4.1钻进过程中，必须勤松绳，少量松绳，防止打空锤，避免钢丝绳承受过大的意外荷载而遭受破坏。

6.4.2在钻孔中，必须保持换浆清碴状态，冲孔过程中防止塌孔，经常检查孔内泥浆的粘度，在特别情况下，应继续抛投片石，造孔。

6.4.3钻进时起落钻头速度要均匀，不得过猛或骤然变速，以免碰撞孔壁或护筒，或因提速过快而造成负压引起坍孔。

6.4.4钻进时，应经常检查钻头转向装置，使钻头在钻进中能自由转动。作好钻进记录和取样工作，当钻头进入岩层时，为预防卡钻，应经常检孔。发现钢丝绳磨损严重时，及时更换。钢丝绳连接不牢固时应及时加固，以防掉钻。

6.4.5钻进时，使冲程在一定范围内经常变动，不可长时间采用同一冲程，以免冲成十字槽或梅花孔，而发生卡钻。

6.4.6钻进时应有备用钻头，轮换使用。钻头直径磨耗超过1.5cm时，及时更换、修补。更换新钻头前必须检查到孔底，始可放入新钻头。若不能到孔底，应抛投片石进行扩孔，使孔径始终保持设计直径。

6.4.7钻孔过程中，应用检孔器经常对已钻成孔进行检查，检查钻孔是否符合要求，是否发生弯孔、斜孔、十字槽等问题，如有问题，应抛片石、粘土坯至直径开始变小处以上0.3～0.5m再行钻孔。禁止未投片石、土，单纯使用钻头修孔以防卡钻。

6.4.8在地层情况复杂时，钻孔应对不同的地层采用不同的冲击方法，以保证钻孔质量和钻孔的顺利进行。

6.4.9经常检测泥浆性能，泥浆性能不好时，可采用投粘土，掺NaOH或Na2CO3，取渣等办法及时调整。

6.4.10钻机操作时，应保证钻头转头灵活，避免出现梅花孔以保证钻孔圆顺。在掏碴后或因其它原因停钻后再次开钻时，应由小冲程逐渐加大到正常冲程，以免卡钻。

6.4.11如发现偏孔，及时回填粘土和小片石进行纠偏，回填高度高出偏孔处0.5m。

6.4.12为了正确提升钻头的冲程，在钢丝绳上做出醒目标记。

6.5终孔

在孔深达到设计要求后，经设计代表与现场监理共同确认岩样，利用检孔器检孔，确定终孔。在成孔之后，需要对孔进行一次清孔，主要是排出孔内多余钻渣和进行孔深检测。清孔时把出浆管的出浆口牢固的绑扎在钻头上，然后将钻头缓慢的放入孔底，钻头在孔底1.5m的范围内缓慢活动，出浆管吸取孔底泥浆循环约2h，并适当加入清水降低泥浆比重。

6.6砼灌注

清孔后，即可下放钢筋笼，而后进行二次清孔。

钻孔桩水下砼灌注采用水封垂直导管、砼料斗、拔（或砍）球加隔水栓的方式进行。砼输送车将砼送至灌注孔，用吊斗将砼吊放进砼料斗，当砼料斗中砼满足最小埋深要求后，拔（或砍）球砼经导管灌入孔内。

灌注时，保证首批砼量能使导管埋入砼的深度不小于1m，并不大于3m。在拔球将首批砼灌入孔底后，立即测探孔内的砼面高度，计算出导管埋设深度，如符合要求即可进行正常灌注。

灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工，在灌注过程中要防止砼拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使测量不准确。并注意观察管内砼下降和孔内返水情况，及时测量孔内砼面高度，计算导管埋置深度，正确指挥导管的提升和拆除，保持导管的合理埋深。每次起升导管前，测量一次孔内砼面高度，特殊情况下增加测量次数，正确分析和判断孔内情况。

7结束语

机场特大桥钻孔桩施工已经全部结束，复杂的地质条件、受限的施工环境，均给钻孔桩施工带来了困难，在此过程中摸索出了一套行之有效的海上钻孔桩施工方案，可为今后类似工程施工提供宝贵经验。