武汉天兴洲长江大桥大直径钻孔灌注桩施工技术

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［收稿日期］２００８０５１３［作者简介］陈㊀飞，中国地质大学工程学院博士研究生，湖北省武汉市口区幸福一村２５号３楼㊀４３００３０，电话：（０２７）８３７９３９０９，Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｆｅｉ１０２５＠ｔｏｍ．ｃｏｍ
１，２２ＣｈｅｎＦｅｉ，ＨｕａｎｇＸｉａｏｑｉｎ
（１ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ㊀４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２ＪｉａｎｇｘｉＧｅｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｎａｎｃｈａｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ㊀３３００２９，Ｃｈｉｎａ）
㊀㊀常用钻压标准：软岩及中硬岩钻进时，每把滚刀上的压力１０２０ｋＮ，硬岩钻进３０５０ｋＮ。受钻进设备的限制，钻进压力达不到这个要求，实际施工可做相应调整。选择转数时，不仅要考虑某段时间的钻进速度，同时要考虑刀具的磨损、孔壁的稳定、钻进阻力及设备钻具的负荷能力等因素。因此，选择转数时应主要考虑边刀允许线速度，其计算公式为：ｎ＝６０ｖ／Ｄ为钻头线速度（ｍ／ｓ）。ｖ按岩石抗压强度确定：５ＭＰａ， ①软岩㊀δ ｃ＝１取ｖ＝３４ｍ／ｓ；６１５０ＭＰａ，取ｖ ②中硬岩㊀δ ｃ＝６＝１４ｍ／ｓ；５０ ③硬岩㊀δ ｃ＝１１２ｍ／ｓ。２）泥浆配制４ｍ，钻孔土层主要含各种砂本工程钻孔桩长７层等，松散、易坍塌，另外如此长的桩成孔、接长钢筋笼、下导管、二次清孔、浇混凝土等的时间相当长，造成晾孔时间长，对孔壁稳定相当不利，根据已有的施工经验，用好泥浆是孔壁稳定、成孔顺利、混凝土灌注质量好的重要保证，即在开钻前，应采用优质黄土机械造浆，以供钻进之需。在施工过程中３６０ＭＰａ，取ｖ＝式中：ｎ为钻盘速Baidu Nhomakorabea度（ｒ／ｍｉｎ）；Ｄ为钻头直径（ｍ）；ｖ
，ａｉｒｌｉｆｔｒｅｖｅｒｓｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｉｌｌｉｎｇｐａｒａｍｅｗｉｔｈｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｅｘｔｒａｄｅｅｐｂｏｒｅｈｏｌｅｗｉｔｈｒｏｃｋｐｏｉｎｔｔｅｒｓａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｒｅｓｕｌｔａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｂｅｎｅｆｉｔ．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｂｏｒｅｄｐｉｌｅｓｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．
ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＬａｒｇｅＤｉａｍｅｔｅｒＢｏｒｅｄＰｉｌｅｓｉｎＣｈａｎｇｊｉａｎｇＢｒｉｄｇｅｏｆＷｕｈａｎＴｉａｎｘｉｎｇｚｈｏｕ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｒｉｄｙｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｂｏｒｅｄｐｉｌｅｓ；ｍｕｄ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
㊀㊀武汉天兴洲长江大桥为公铁两用桥，工程总投资１１０亿元人民币，为世界上跨度最大的公路铁路两用斜拉桥。该大桥位于武汉长江二桥下游１０ｋｍ处，北起汉口平安铺，南止武昌武青主干道，总为９３ｋｍ，其中主桥长４６５７ｍ，主跨５０４ｍ，其基础采用钻孔灌注桩，其中４号墩共有桩径２０ｍ钻孔灌注桩２４根，桩深７３５ｍ，钻孔桩桩间中心距为５ｍ。４号墩位于长江南岸，场内地形平坦，其地貌单元为长江一级阶地，地层从上到下依次为人工填土、粉砂、细砂、粉质粘土、细砂、砂砾胶结层、粉质粘土、粉砂、细砂、砾砂、圆砾土、疏松砂岩、泥质粉砂岩、破碎泥质粉砂岩、砂岩、弱胶结砾岩、中等胶结砾岩。４号墩桩基持力层为砂岩、砾岩，最大强度达５２ＭＰａ。１㊀施工难点该工程施工难点主要有：单桩嵌岩深度 ①嵌岩深，最大达２６ｍ；孔深，对钻进设备要求较高； ② 孔径大，疏松岩层孔壁易坍塌、掉块； ③ 对泥浆性能要求高， ④ 对垂直度要求较高，要求钻孔的垂直度＜１／１００，沉渣厚度＜１５０ｍｍ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｖｉｅｗｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｆｂｏｒｅｄｐｉｌｅｉｎＣｈａｎｇｊｉａｎｇｈｉｇｈｗａｙａｎｄｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅｏｆＷｕｈａｎＴｉａｎｘｉｎｚｈｏｕ
表２㊀泥浆性能参数
使用过程相对密度静切含砂粘度／力／率／ｓ３（ｍｇ／ｃｍ）％ｐＨ值胶体失水率／量／％（ｍＬ／３０ｍｉｎ）
钻压／ｋＮ转数／（ｒ ·ｍｉｎ）钻进效率／（ｍ ·ｈ）１００１５０１００１５０１５０２００２００４００５１０１０１５１０２０５１０１．５２１．５２２２．５０．２１．０
２１２表１㊀不同地层钻进参数及钻进效率
地层粉砂、细砂砾砂、圆砾土粉质粘土基岩层
施工技术
２００８增刊
定期检测泥浆性能，及时清除循环系统中的钻碴，对泥浆循环过程中所产生的废浆统一输送至废浆池中储存，集中处理外运，始终保持泥浆性能良好。钻孔泥浆的配制采用高级复合泥浆，用膨润ＣＭＣ、ＦＣＬＳ调制，以保证泥浆良好的护壁效果。土、膨润土泥浆具有相对密度低、粘度好、含砂量少、失水率小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力强、钻具回转阻力小、钻进效率高、造浆能力大等优点，有利于在孔壁形成泥皮，保证孔壁在长时间晾孔情况下仍能稳定。泥浆性能参数如表２所示。
２㊀施工工艺２．１㊀工艺确定和设备选择根据工程的地质条件和工程特点，确定采用气举反循环钻进成孔，用自制灌浆平台进行水下混凝土灌注，钻机采用ＧＷ２５Ｂ型气举反循环钻机，空压机用Ｌ／２２１８型空压机，采用ＺＸ２００型泥浆处理设备，钻头采用利刀钻和滚刀钻头。２２㊀钻进１）钻头与钻进参数的选择不同的地层采用不同的钻头和钻进参数，不同地层的钻进参数如表１所示，上部第四系地层采用双腰带四翼刮刀钻头，基岩采用滚刀钻头，滚刀钻头结构如图１所示，该钻头为球齿滚刀钻头，总体布局好、强度大，具有良好的切削、排渣、导正、防斜功能。钻压的选择应使刀齿既能有效地切入破碎岩土，又不会过多地磨钝或损坏为原则。
２００８年６月第３７卷㊀增刊
施㊀工㊀技㊀术ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２１１
武汉天兴洲长江大桥大直径钻孔灌注桩施工技术
，２陈㊀飞１，黄晓琴２
（１中国地质大学，湖北武汉㊀４３００７４；２江西省地质工程总公司，江西南昌㊀３３００２９）
［摘要］针对武汉天兴洲公铁两用长江大桥４号墩桩基直径大、孔深、嵌岩深的施工特点，采用气举反循环工法，优选钻进参数、泥浆配比，取得了良好的效果，介绍了该钻孔灌注桩施工技术。［关键词］桥梁工程；钻孔灌注桩；泥浆；施工技术［中图分类号］ＴＵ４７３．１４㊀㊀㊀㊀［文献标识码］Ａ㊀㊀㊀㊀［文章编号］１００２８４９８（２００８）Ｓ００２１１０３
钻进泥浆１．０５１．１０１８２２０６清孔泥浆１．０５
＜２８９＞９８１２１６
１８２００４＜０．５８９＞９８１２１５
２３㊀清孔在孔深达到设计标高后，采用抽浆换浆法清孔。采用稍高的转速转动钻头，一边继续气举循环，把孔底钻渣混合物排出孔外，同时，向孔内补充优质泥浆直到泥浆指标符合规范要求为止。其后提钻并下检孔器，
图１㊀滚刀钻头结构示意
检查合格后即吊放钢筋笼及安装混凝土导管，并进行二次清孔，直至孔底检测沉淀物符合要求为止。１）一次清孔㊀采用反循环清孔方法，即在终孔后，停止进尺，中速空转，第１次清孔的重点是搅碎孔底较大颗粒泥块，同时上返孔内尚未返出的钻渣。２）清孔时间㊀由于超深桩孔内泥浆量大，循环线路长，为缩短二次清孔时间，一次清孔时间尽量长些，清孔时间约２３ｈ。以换除孔内泥浆容积的３倍以上为宜，（１）３）清孔回灌孔内泥浆性能指标㊀含砂率＜０５％，相对密度１０５，粘度１８２０ｓ。２４㊀钢筋笼制作与安装钢筋笼制作在钢筋圈制作平台上进行，采用十字交叉法，将支承架按２３ｍ间距摆放在同一水平面上，各支架互相平行，圆心应位于同一水平线上。制作时，先将主筋按设计间距焊接在加强筋上，然后按规定的螺距套入螺旋筋，采用绑扎或点焊固定。钢筋笼安装前应根据钢筋笼总重量对吊装设备挂钩和钢丝绳的承载能力进行验算，以确保吊放安全，防止挂钩或钢丝绳断落事故发生。钢筋笼吊放时，用２个吊点吊放，吊点位置应恰当，并采取措施对吊点予以加强，以保证钢筋笼起吊时不变形，吊放入孔时，对准钻孔中心缓慢下放至设计标高。吊入钢筋笼时，应对准孔位轻放、慢放，遇阻时可随起随落，严禁高起猛落，