富水卵石层地区长大深桩泥浆配比优化

富水卵石层地区长大深桩泥浆配比优化

高旭强  祝家淦  宇朝旭  杨奇

中国葛洲坝集团第三工程有限公司  陕西省宝鸡市  722405

摘要：以关中环线渭河特大桥为例，对富水卵石层地区长大深桩泥浆配比优化进行了研究。解决了在富水砂卵石大漂石地层中旋挖钻机成孔难、孔斜不易控制，砂卵石地层级配不连续，大漂石含量较多，地层架空现象严重，易漏浆塌孔等问题，对类似工程桩基础工程施工有一定的借鉴作用。

关键词：公共基础建设；桥梁设计；工序优化

引言

为了更好地适应和推动经济的发展，我国政府采取了积极的措施，加大了对高速公路建设的投入，以改善交通条件，提高交通效率，对区域经济的发展有着巨大的促进作用。桥梁工程作为高速公路工程的重要组成部分，起着跨越河流、山川、其他相交道路的作用。

1高速公路桥梁工程的概述

公路桥梁工程是指公路跨越水域、山谷及一切交通通道的构筑物的规划、设计、施工、养护、维修等全部工作。公路桥梁工程包括桥梁主体（即桥梁上部结构和桥梁下部结构）工程和桥位总体中附属的工程设施。

2工程概况

关中环线渭河特大桥位于宝鸡市岐山县、陈仓区，桥梁沿渭河冲洪积平原横跨渭河河滩而过，桥址区交通便利。

桥址区属关中盆地地质区，主要接受渭河地表径流及降水补给，水力联系密切，在雨季对桥基础冲刷影响较为严重。

区内地下水类型为第四系松散层孔隙潜水，水位埋深1.6-7.1m，强富水，渗透系数K为35m/d。常年地下水补给河水，雨季河水补给地下水，地下水位埋深随大气降水大小而变化明显。

3旋挖钻机选型

由于项目所在地层为富水层，且地层中卵石公称粒径较大，岩石坚硬度分类为硬质岩石，桩基成孔斜率控制较困难，对机械设备的吨位、主要工作参数等相关性能参数要求较高，建议选取中型旋挖钻。

经过现场的实际施工性能比选，从以下三种钻机中选择，分别是中联重科的ZR160C型旋挖钻机、ZR280C旋挖钻机、ZR450L旋挖钻，型号规格上分为小、中、大型旋挖钻机。通过在现场对钻机的工作性能和稳定性进行实测，最终决定投入ZR280C型旋挖钻机进行施工。已达到实际施工过程的技术要求。

4旋挖钻机钻头选取

旋挖钻进施工中选用相匹配的钻头是做好后续工作（钻机挖孔、钻机加油、修理保养、桩基础成孔）的第一步，也是关键一步。钻头如果没选好会造成桩基成孔出现一系列问题，最终影响桩基质量。也会造成机械设备能源的浪费，严重可导致钻机出问题，成桩效果不行。

现场地质是旋挖钻工作的基床，高度集成、设计一体化是旋挖钻的标志，整台设备为全液体部系统，桶式大钻头为这种设备的标配，再根据地层来选取各种类各样的钻头。一般流程是，钻机运至现场后专业班组工人开始检查钻机情况，拼装转机。钻机安装后，其底座和顶端应平稳。司机开动钻机至测量人员预先放样好的桩位上，机械就位了就开始调整钻机大钻杆的垂直度，开始启动设备钻孔，边钻边往孔内加入调配好的泥浆。在钻机钻了3-5m后，钻杆根部和大钻头已大差不差进入地层了。就开始复核桩位上埋设的护筒的位置，与原先放的桩位有没有偏移（采用护桩校核，材料一般为30厘米长的直径为20毫米以上的带肋螺纹钢筋）。复核要求护筒的圆心与桩基础的中心平面位置上的偏移不大于0.05m，埋的护筒的垂直度应不大于千分之十。随着钻机钻头的每一次探底到开挖地层，钻斗就开始旋转并给地表施加压力，把钻机挤压到钻斗里面，等到仪表显示斗内装满钻渣的时候，钻斗底部会自动关闭，让后开始提升钻斗将钻渣挖出卸于堆放地点。钻机整个钻进过程中应注意泥浆面始终高于护筒的底标高，保证孔壁泥浆的稳定。通过上述工序的循环往复直至桩基成孔。再备选的旋挖钻头中有土層双低捞沙钻头、钳岩双地捞沙钻头、简钻、钳岩罗旋钻头、双层简钻、土層单底捞沙钻头、土罗旋钻头、双底单开门钻头。一般淤泥、砂、粉质黏土、类土质软岩土層双低捞沙钻头较多。当遇到卵、碎石层，软岩土质，如中风化沙岩、砾岩等。风化程度较高的硬岩，如强中风化花岗岩等，钻进硬岩时，可用钳岩双地捞沙钻头，常需配合简钻及螺旋钻头使用。当底层中有明显分层的风化沙岩时、可用简钻。钻齿是旋挖钻机与被开挖工作面的直接接触的部件，其选型、布置偏角、每个钻头的放置间距等参数的正确性对施工效率起着关键作用。被选的钻齿有豆齿、宝鹅齿、截齿、压轮齿。

5泥浆护壁的应用

按照试桩方案，施工前试配了普通膨润土泥浆和化学泥浆分别作用与钻孔作业，作对照试验。一般膨润土泥浆在遇到富水层时，其护壁性能会大大降低，尤其是针对本桥址的地址条件，原地面下挖2000-3000mm就会出现富水层，从而影响形成的护壁泥膜的黏附力，导致泥浆护壁消散、深透压不稳、稳定性弱、增加孔内坍塌的可能。而在钢筋混凝土桩灌注环节中，可能仍有大量钻渣沉淀，影响桩身质量。化学泥浆是引自国外的一种先进技术材料，材料特性是粉末颗粒状的高分子聚合物，具性状是易熔于水、易参拌涽合。在水中溶解完毕后成半透明糊状，粘稠度大。由于化学泥浆的分子量高，水解后会与其他分子链冲洗重连，宏观外表是像浆糊一样的泥浆，故而能最大限度的沉淀钻渣。由于孔内钻头连续的活塞运动，化学泥浆拌和参配的均匀性会越来越大，稳定孔壁的能力也会越强，保证给以孔壁足够的静水压力，大大避免了钻孔的坍塌。 所以针对本桥梁工程地质情况，经过试验，采用化学泥浆进行护壁。化学泥浆和水按一定的配合比稀释后，起到的护壁效果较普通膨润土泥浆有明显提升。

另外，桥址区交通便利，周围村庄较多，社会车辆日常流量大。钻机施工中会凸显出老生常谈的环保问题。如选用普通膨润土泥浆护壁，如果没有预先规划和修建满足要求的沉淀池去稀释泥浆，对附近村民种植的农作物造成污染和对渭河水域造成污染的可能性会大大增加，且沉淀后泥浆池内的泥浆也需要统一运至规定地点排放，增加机械设备的使用和远运费用的增加，不经济合理。

由于化学泥浆这种材料有着快速沉淀钻渣的良好性能,在成孔时孔内泥浆中悬浮的钻渣已显著减少，而且因为化学材料的特性，泥浆总是保持透明，孔内外情况方便探查，使得安全文明施工达标。

6结语

当桥梁的桩基础施工遇到有富水卵石地层情况时，适宜采用中型旋挖钻机，选佩好合适的钻头及钻齿。在护壁泥浆的选取方面，选用化学聚合物泥浆替代普通膨润土泥浆。由实际施工效果得出了桩基础施工在富水卵石地层在采用化学泥浆的优良性极其配合比的控制优化。

参考文献

[1]王俊利，刘会林.砂卵石地层中钻孔灌注桩成孔控制技术[J].施工技术，2011，40( 13): 75-76.

[2〕王以红.旋挖桩施工常见技术问题及对策探究[J].科技创新与应用，2014 (23):291-291.