砂礫河床橋梁大直徑深孔樁施工技術(shù)

王忠武 王新有 龐同軍 王永俊

1.云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 云南昆明 650000

2.中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司 河北唐山 063000

3.云南第二公路橋梁工程有限公司 云南昆明 650000

1 工程概況

格巧高速小江特大橋云南省昆明市東川區(qū)拖布卡鎮(zhèn)格勒村，項(xiàng)目區(qū)為小江斷裂帶影響區(qū)和地震頻發(fā)區(qū)，斷裂構(gòu)造附近巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖體基本為散體狀-碎裂狀結(jié)構(gòu)。橋梁主跨為70+5×120+70m連續(xù)剛構(gòu)橋，每個(gè)主墩采用16棵Φ2．5m樁基，樁基最長為66m，樁基地質(zhì)為砂礫、卵石、細(xì)砂、孤石等，樁基施工過程中如不采取措施及易塌孔。施工第1棵樁時(shí)泥漿采用當(dāng)?shù)丶t土配制，當(dāng)鉆機(jī)鉆至16米時(shí)發(fā)生塌孔無法鉆進(jìn)。

2 大直徑深孔樁施工技術(shù)

（1）設(shè)備選用：考慮到該橋工期緊，地形平坦，鉆孔設(shè)備選用460型旋挖鉆，旋挖鉆的特點(diǎn)：

①成孔速度快，與傳統(tǒng)的循環(huán)鉆機(jī)相比優(yōu)勢(shì)明顯，這樣就有效地保證了工程的進(jìn)度。

②環(huán)保特點(diǎn)突出，與傳統(tǒng)的循環(huán)鉆機(jī)相比，旋挖鉆機(jī)區(qū)別在于可以循環(huán)使用泥漿，而傳統(tǒng)循環(huán)鉆機(jī)是不斷地產(chǎn)生泥漿。旋挖鉆機(jī)更可適用于干成孔作業(yè)。

③行走移位方便，旋挖鉆機(jī)的履帶機(jī)構(gòu)可將鉆機(jī)方便地移動(dòng)到所要到達(dá)的位置，而不像傳統(tǒng)循環(huán)鉆機(jī)移位那么繁瑣。

④樁孔對(duì)位方便準(zhǔn)確，這是傳統(tǒng)循環(huán)鉆機(jī)根本達(dá)不到的，在對(duì)位過程中操作手在駕駛室內(nèi)利用先進(jìn)的電子設(shè)備就可以精確地實(shí)現(xiàn)對(duì)位，使鉆機(jī)達(dá)到最佳鉆進(jìn)狀態(tài)，有效的保證了成孔的各項(xiàng)指標(biāo)。

（2）聚丙烯酰胺泥漿選用配制

①材料選用：跟據(jù)本項(xiàng)目的地里位置選取了小江水、湖南鈉質(zhì)膨潤土、工業(yè)堿（碳酸鈉）、聚丙烯酰胺。

②泥漿配制：

a．生成水解聚丙烯酰胺，配比為聚丙烯酰胺：NaOH：水（比例10：1：600），靜置24h生成水解聚丙烯酰胺。

b．造漿試驗(yàn)。通過對(duì)水、膨潤土、堿配比進(jìn)行泥漿性能試驗(yàn)，選最優(yōu)的泥漿施工配合比。所確定出的泥漿不僅能滿足鉆孔和混凝土灌注過程的護(hù)壁需求，還能使懸浮的細(xì)砂在泥漿中保持至少36小時(shí)不沉淀，為成樁的質(zhì)量與進(jìn)度提供了有力保障，見表1。

表1 泥漿試驗(yàn)結(jié)果

③泥漿最優(yōu)配合比：綜合考慮施工成本、泥漿比重、泥漿黏度及施工實(shí)際可操作性確定選用水:土:堿（400:40:3．2）的配合比作為最優(yōu)泥漿施工配合比。

④在配制好的泥漿（水:土:堿400:40:3．2）中按體積每m3加入水解聚丙烯酰胺0．55Kg。

⑤最終聚丙烯酰胺泥漿性能：泥漿比重1．06，黏度(漏斗)40Pa．s。

3 鉆孔施工工藝

3.1 泥漿池布置

為滿足泥漿排放要求，保證泥漿不污染周圍的環(huán)境，泥漿池距離橋墩設(shè)計(jì)邊緣8米，以滿足后期施工要求。泥漿池主要由沉淀池、泥漿池、圍堰組成，其中泥漿池和沉淀池隔開。鉆孔灌注樁施工過程中的泥漿直接排放到沉淀池中，經(jīng)過沉淀池沉淀以后，沉淀池中的泥漿到達(dá)排漿口后，流入泥漿池。根據(jù)樁基大小單根樁方量為400方，擬開挖的泥漿池全長20米、寬10米、深2．5米，容量500立方；中間土圍堰寬1米、四周土圍堰1米；其中泥漿池尺寸為20×10×2．5m，沉淀池尺寸為5×10×2．5基坑開挖坡度1：1中間土圍堰設(shè)置1m寬1米深的排漿通道。

3.2 泥漿施工現(xiàn)場(chǎng)配制

先將定量的清水加入攪拌機(jī)，然后慢慢地加進(jìn)膨潤土，再加工業(yè)堿。堿可能會(huì)影響膨潤土的溶脹，在膨潤土放入之后。并開動(dòng)機(jī)械攪拌，成漿后，打開出漿門將泥漿流入儲(chǔ)漿池中。泥漿的攪拌方法對(duì)膨潤土的溶脹程度影響很大。攪拌不夠充分，泥漿的粘度和失水量都會(huì)受到影響。而后采用泥漿泵循環(huán)泥漿，邊循環(huán)邊加入水解聚丙烯酰胺。

為了保證施工各階段的泥漿性能指標(biāo)，對(duì)鉆孔泥全過程進(jìn)行漿性能監(jiān)測(cè)監(jiān)控；開鉆施工期間每1小時(shí)檢測(cè)一次，等到泥漿性能穩(wěn)定后每2小時(shí)檢測(cè)一次，并根據(jù)鉆進(jìn)過程中地層變化情況增加檢測(cè)頻率。

泥漿配制標(biāo)準(zhǔn)：相對(duì)密度：1．02-1．10；黏度25-35Pa·s；含砂率＜4%；膠體率＞96%，根據(jù)地質(zhì)泥漿指標(biāo)取高限。

3.3 鉆孔灌注樁施工工藝流程，見下圖

3.4 護(hù)筒埋設(shè)就位

護(hù)筒采用10mm鋼板卷制成型，其內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大0．2-0．4m，上下口外圍加焊加勁環(huán)。護(hù)筒長度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況確定。護(hù)筒安裝時(shí)，鉆機(jī)操作手利用擴(kuò)孔器或挖機(jī)將樁孔擴(kuò)大，之后通過挖機(jī)將鋼護(hù)筒壓入設(shè)計(jì)標(biāo)高。護(hù)筒壓入前及壓入后，通過靠在護(hù)筒上的精確水平儀調(diào)整護(hù)筒的垂直位置。護(hù)筒頂一般高于原地面0．3-0．5m，以便鉆頭定位及保護(hù)樁孔。

3.5 鉆孔泥漿循環(huán)

每個(gè)鉆孔平臺(tái)泥漿制備機(jī)具采用兩臺(tái)泥漿攪拌機(jī)、1個(gè)泥漿儲(chǔ)漿池、2臺(tái)22KW泥漿泵和2個(gè)20m3的沉淀池，泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)由鋼管組成的泥漿循環(huán)通道、儲(chǔ)漿池、泥漿濾砂器（兩臺(tái)）及泥漿沉淀池、泥漿泵等組成。泥漿循環(huán)通道連接儲(chǔ)漿池與鋼護(hù)筒之間用于泥漿循環(huán)。泥漿攪拌機(jī)置于泥漿池的上面，用于制拌泥漿。泥漿濾砂器用于分離處理泥漿中大顆砂粒，凈化泥漿。鉆進(jìn)時(shí)，從泥漿制備池中抽取泥漿至井孔，待灌注混凝土?xí)r將泥漿抽回到泥漿沉淀池中，經(jīng)沉淀除砂后排至泥漿制備池，在泥漿制備池中對(duì)泥漿各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，指標(biāo)不合格，待處理合格后使用。

3.6 清孔采用導(dǎo)管

導(dǎo)管采用鋼管制成，直徑0．5m，接頭為快速螺紋接頭。導(dǎo)管使用前做水密、承壓及接頭抗拉試驗(yàn)，然后用汽車吊逐段吊裝接長、下放，導(dǎo)管下端距孔底的距離為300-400mm。混凝土導(dǎo)管安放完成后，若孔底沉渣厚度不符合設(shè)計(jì)要求，則利用導(dǎo)管進(jìn)行清孔，使沉渣厚度、孔內(nèi)泥漿等指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求（泥漿比重不大于1．1；含砂率不大于2%；黏度25Pa．s）。清孔時(shí)及時(shí)向護(hù)筒內(nèi)補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)泥漿，確保護(hù)筒內(nèi)水頭，并取樣檢測(cè)，

4 結(jié)語

聚丙烯酰胺泥漿能保證砂礫層穩(wěn)定，使小直徑的砂礫石漂于泥漿中而不沉底，4天時(shí)間內(nèi)完成了一棵樁徑Φ2．5m長為66m樁基，經(jīng)無隕檢測(cè)，樁基側(cè)面無塌孔，樁底沉渣厚度滿足規(guī)范要求。聚丙烯酰胺泥漿施工工藝保證施工質(zhì)量的同時(shí)，也確保了施工工期，并取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。該施工技術(shù)為此類砂礫河床橋梁樁基工程提供了一定經(jīng)驗(yàn)與借鑒。