铜陵长江大桥4#主墩超长大直径桩基施工

铜陵长江大桥4#主墩超长大直径桩基施工
发表时间：2016-05-29T11:49:43.537Z 来源：《基层建设》2016年3期作者：李静
[导读] 中铁大桥局第七工程有限公司铜陵长江大桥为合福铁路在铜陵跨越长江的重要通道，跨江桥为公铁合建斜拉桥。

李静
中铁大桥局第七工程有限公司湖北武汉 435400
摘要：文章以合福铁路铜陵长江大桥主桥4#墩桩基础施工为例，简要介绍了钻孔平台的布置、桩基护筒下沉、成孔工艺、水下混凝土灌注等施工经验，供同类工程借鉴参考。

关键词：桥梁基础；钻孔灌注桩；桥梁施工
1 工程及地质概述
铜陵长江大桥为合福铁路在铜陵跨越长江的重要通道，跨江桥为公铁合建斜拉桥。

铁路通行合福铁路客运专线双线、合肥至铜陵Ⅰ级铁路双线、六车道高速公路。

跨江主桥跨布置90m+240m+630m+240m+90m。

4#主墩基础位于南岸岸坡，桥址区第四系覆盖层主要为全新统、更新统河流冲积相、湖沼相地层三大层。

地质土层自上而下主要为淤泥质粉质黏土、细圆砾土、砾砂、粉质黏土、粉砂、细圆砾土。

岩层为微风化泥质粉砂岩，为粉粒砂、层状结构，泥质胶结，岩质软，裂隙不发育。

桩长范围内覆盖层厚度约75m，岩层厚度约
32m。

2 主桥桩基规模
2.1桩基布置
主塔墩基础采用55根φ2.8m大直径钻孔桩基础，桩长101m；承台采用圆端形承台，平面尺寸66.4m×46.0m，高度为7.0m，承台顶标高为+6.0m，底标高为-1.0m。

4#墩基础结构详见图1。

图1 4#主墩桩基布置
2.2钻孔平台布置
4#墩钻孔桩采取在水上建立钻孔平台进行钻孔桩施工方案。

施工平台长99.735m，宽58m。

平台由支承钢管桩、钢护筒、贝雷梁和梁系组成。

支承桩为φ1000mm，壁厚为10mm的钢螺旋管桩，支承桩顶标高为+10.0m。

钻孔平台主梁为贝雷梁，贝雷梁上铺设平台面板，钻孔平台顶面高程+12.052m。

钻孔平台为护筒下沉施工平台和钻机、泥浆泵等钻孔设备及水下混凝土灌注设备的摆放平台。

在护筒下沉时，平台载荷由贝雷梁传递至支承桩上，护筒下沉完毕，在护筒上焊接牛腿，贝雷梁支撑于护筒牛腿上，减小工作跨径。

钻孔时载荷由贝雷梁传递至护筒上。

平台按侧、江测布置两条龙门吊机轨道基础，供后期100t龙门吊机走行。

为确保施工人员作业安全和方便施工人员上、下方便，平台岸侧设有钢爬梯，平台四周设置专用人行走道，并设安全防护栏杆。

2.3桩基护筒下沉
主墩单根护筒全长40.4m，重约69.0t，分两节制造，底节长23.4m，上节长17.0m。

钢护筒采用外径3.1m，材质Q235b钢材，壁厚
22mm的螺旋管，护筒底口标高-28.0m，进入细圆砾土层。

护筒底口设计了加劲环以增加护筒底口的刚度。

钢护筒的焊接工厂内采用自动埋弧焊接，现场采用CO2保护焊，钢护筒加工完成后，应进行下列检查：焊缝超声波探伤检查、圆整度（规圆）检查、轴心垂直度检查、直径检查、长度检查，符合验收标准后出厂。

为确保钢护筒的沉放精度，在钻孔平台上设置导向装置，导向装置由平台顶面导向框和其上的导向架组成，采用型钢焊接成整体，安装固定在工作平台上，导向框和导向架间通过螺栓连接。

导向限位装置采用可调距螺旋顶，分别设置在导向框和导向架顶面上，上下层导向高差5.0m，确保钢护筒入土垂直。

底节钢护筒插打至导向架顶面以上约1.0m时，起吊顶节钢护筒对接成整根，继续插打直至上层导向顶面时，拆除上层导向架，在下层导向的约束作用下，插打到位。

护筒插打过程中，在岸上设置两台全站仪观测护筒两个方向的倾斜度，若倾斜度超出设计和工艺要求，需迅速用对讲机通知平台上作业人员，采取措施重新调整到位。

平台上施工人员也可用测陀测量护筒倾斜度进行复核。

3 成孔工艺
钻孔平台布置6台KPG3000A、4台KTY3000B钻机反循环钻孔，共6个循环完成钻孔作业。

钻孔桩施工期间由1台150t浮吊、2台100t龙门吊机、1台50t履带吊机、1台160t.m塔吊配合钻机的移位、钢筋笼的安装和混凝土的灌注等工作。

3.1泥浆制备及泥浆循环系统的布置
钻孔泥浆选用优质膨润土拌制。

泥浆由优质膨润土、碱（Na2CO3）、羟甲基纤维素（CMC）等原料组成。

泥浆制备系统设4#墩旁生产区场地内，设置2m3搅拌机2台。

泥浆搅拌好后，储存于制浆池内待用。

泥浆池设置3PN泥浆泵一台，泵送至储浆池内后泵送至各需用点。

泥浆池总容量为2100m3，设为4个隔舱，分别为制浆池、储浆池、1#回浆池、2#回浆池。

制浆池用于储存优质新制泥浆，与其他隔舱不联通，储浆池、1#回浆池、二#回浆池在隔墙上开槽口串联。

补浆管用两条线路DN150钢管延伸到钻孔平台项，布置于龙门吊机轨道内
侧，在与孔位处预留阀门接口，需要补浆时用软管接长延伸到孔位处实施补浆作业，在灌孔过程中，其中一条管线用作回浆管路。

在钻孔施工过程中泥浆的净化采用机械强制净化。

2台钻机配1台250m3/h泥浆分离器及2个沉渣桶，平台上共布置5台泥浆分离器和10个沉渣桶。

钻机排出的带渣泥浆打到泥浆预筛设施上，过滤粒径大于1.5毫米的钻渣，然后打入一台泥浆分离器进行净化处理后通过回浆管路流回孔内。

分离出的钻渣通过溜槽排放到指定的船舶上。

3.2终孔
钻孔至设计孔底标高时，将钻头提离孔底净化泥浆，控制泥浆指标满足要求（黏度17～20s，比重<1.1g/ml，含砂率<2%）后提钻，采用DM-604超声成孔检测仪检孔，孔深、孔径、孔形、倾斜度满足要求（孔位中心偏差<5cm，倾斜度<1%）后移机进行后续施工。

3.3钢筋笼制作与下放
钢筋笼在加工场地内的钢筋胎模上制作，采用长线法施工，加工生产区内共布置2条生产线。

施工前对钢筋笼加工场地地面进行硬化处理，在处理好的地基上浇注胎模基础，基础顶面高程应用水准仪检测，相邻基础的高差应控制在1cm以内，在钢筋笼制造过程中应经常检测基础下沉、变形和位移等情况，如发现超出允许值的应及时调整。

钢筋笼加工时要确保主筋位置准确，按照设计图纸的要求加骨架耳环及保护层垫块，控制其与孔壁的间距尤其在骨架上口更应调整好间距，下口内收并加焊钢筋。

钢筋笼制作完毕后出胎模前每节连接需任选两根相连主筋做上标记。

下放钢筋笼入孔时，采用吊机进行分节吊装，分节安装，使钢筋笼下放到位。

4#墩钢筋笼用平台上100t龙门吊机起吊。

吊装时为保证钢筋笼起吊时不变形，每节钢筋笼采用多点起吊。

采用长吊绳小夹角的方法减小水平分力，起吊时顶端吊点采用钢筋笼专用吊具（均布四吊点）进行吊装，根部吊点采用二根吊绳进行兜装，吊点处设置弦形木吊垫与钢筋捆连。

先起吊顶部吊点，后起吊根部吊点，使平卧变为斜吊，根部离开地面时，顶端吊点迅速起吊到90°后，拆除根部吊点及木垫垂直吊其入孔安装。

钢筋笼下放时需严格检查钢筋笼保护层，确保其满足设计要求。

在钢筋笼的接长、安放过程中，始终保持骨架垂直；钢筋笼接长时每节接长应保证垂直度满足要求，接头牢固可靠。

钢筋笼起吊后，按照标记对位，使各钢筋的对准率达到95％以上，对于少数由于起吊钢筋笼变形引起的错位，可以用小型（1～3吨）手动葫芦牵引就位。

对于极少数错位严重的，无法进行丝扣对接，则可采用双面邦条焊的焊接方法解决，双面邦条焊要求焊缝平整密实，焊缝长度符合规范规定，确保焊接强度质量与主筋等强度。

钢筋笼安装到位后应采取适当措施将其固定，防止混凝土浇注过程中钢筋笼上浮。

4 水下灌注混凝土
主墩钻孔桩设计为C30水下混凝土，混凝土的可泵性、和易性必须满足要求，混凝土坍落度为18～22cm，初凝时间不少于10小时。

首批混凝土的方量应能满足导管初次埋置深度不小于1.0m和填充导管底部间隙的需要，经计算首批混凝土的数量应大于21m3。

钢筋笼安装完毕，应及时检查孔底沉淀厚度，沉淀厚度满足要求后方可进行混凝土的浇注施工，否则应进行二次清孔。

因钢筋笼、砼填充导管安装过程需经历较长时间，致使钻孔桩孔底沉淀增厚，故砼灌注前需对钻孔桩进行二次清孔。

即在填充导管内插入φ40～φ45mm的胶管进行空气反循环清孔。

清孔时导管需在钢筋笼内来回移动，时间不少于30分钟。

当泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17～20s，沉渣厚度不大于15cm，清孔完毕。

拆除二次清孔反循环吸泥机头及胶管，安装3.0m3砼漏斗即可进行水下砼灌注工作。

灌注砼前需在填充导管内安设泡沫隔水栓塞，待18m3储料斗和3.0m3漏斗储满砼后，开始“拔球”灌注水下砼，拔球后混凝土要连续灌注，不得停顿，保证整桩在混凝土初凝前灌注完成。

砼灌注过程中要有专人测量砼面标高，正确计算导管在砼内的埋置深度，导管埋置深度适当，正确指挥导管的提升和拆除，保证埋置深度在2～6m。

灌注过程中应记录混凝土灌注量及相对应的混凝土面标高，用以分析扩孔率，发现异常情况应及时报告工程师并进行处理。

混凝土灌注接近钢筋笼底部时，适当放慢灌注速度，减小混凝土的冲击力，防止钢筋笼上浮。

混凝土灌注到桩上部5m以内时，不再提升导管，待灌注至规定标高一次提出导管。

拔出最后一节导管时应缓慢提出，以免桩内夹入泥芯或形成空洞。

由于桩径大，导管埋深相对较深，由此造成浮浆较厚，因此实际灌注的桩顶标高应比设计标高高出1.0m左右。

灌注砼过程中应回收桩孔内泥浆，回收泥浆时要注意控制孔内泥浆始终高出江水面约2m。

孔内最后3～5m范围内泥浆质量较差，不回收处理。

5 结语
铜陵长江大桥φ2.8m孔桩施工水文地质情况复杂，成孔质量要求高，施工难度大。

经过对钻孔施工工艺的不断完善、改进并进行严格的控制，现已成功完成本桥55根桩基施工，为下部结构施工的顺利完成打下坚实的基础。

铜陵长江大桥水中桩基础的施工，为国内同类型桥梁基础施工提供了有益的参考，得出了以实践为基础的深水桩基础施工相关问题的一般处理办法。

参考文献：
[1] TB 10752-2010 J 1148-2011，高速铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].
[2]铁建设[2010]241号，高速铁路桥涵工程施工技术指南[S].。