1工程概况

 

　　茂湛铁路小东江特大桥（双线）位于茂名东站西侧，桥址范围地势平坦，但村庄密集，道路交错，沟渠纵横，多鱼塘分布；桥梁跨越小东江（规划航道等级为Ⅶ级）及白沙河（规划航道等级为Ⅷ级），跨越广茂铁路疏解线及茂石化铁路专用线。桥梁全长4050.54m，全桥共计126个墩台，桩基共有971根，摩擦桩，桩长16m～35m。

 

　　据勘察显示，桥位区地层按其成因分类，主要有第四系冲积层，主要地质体现为淤泥质粉质黏土、粉质黏土（软塑及硬塑）、细砂、粉砂、中砂、粗砂等；下伏基岩为下第三系泥质砂岩和白垩系泥质砾岩为主。第三系泥质砂岩及白垩系泥质砾岩分全风化、强风化、弱风化（钻孔桩持力层为弱风化岩层，基本承载力σ=550KPa）。

 

　　由于征地拆迁滞后影响，截止2013年4月上旬，小东江特大桥桩基剩余531根，承台65个，墩台身68个。根据工期安排，需在两个月内完成桩基施工，故采用钻孔施工进度快、操作先进灵便、适用地质广泛的大型旋挖钻机为主要钻孔设备。

 

　　2施工控制要点

 

　　2.1场地布置

 

　　钻孔作业场地需结合便道位置合理规划，并平整碾压密实，满足钻孔作业、移位、进退场及其他施工设备作业要求。

 

　　2.2成孔

 

　　2.2.1钢护筒埋设

 

　　利用旋挖钻开1～2m导向孔，用钻机钻杆下压力将6～8m长钢护筒压入土中，并要求穿透砂层进入较坚硬密实土层不少于50cm，下压过程中控制好护筒的平面位置及垂直度。

 

　　2.2.2泥浆制备

 

　　湿式法成孔泥浆制备按比重1.05～1.15配制，砂层钻进，适当加大泥浆比重。

 

　　2.2.3钻孔

 

　　通过利用长护筒对砂层等易坍塌地层支护，旋挖钻主要采用干式法成孔。钻具使用旋挖钻斗，遇中等硬度岩层，采用筒式取芯钻施工。

 

　　开孔前先通过微机调整桅杆垂直度，开孔施工做到轻压慢进，钻头转速不宜大于10r/min，待主动钻杆全部进入孔后，方可逐步加速进行正常钻进。

 

　　钻孔过程中应根据地质情况控制进尺速度，防止卡钻和埋钻。在硬塑地层采用快转速钻进，以提高钻进效率；在砂层等易坍塌地层中钻进时应采用慢转速慢钻进，并应适当增加泥浆比重和黏度；由硬地层进入软地层时，适当加快钻进速度，由软地层进至硬地层时，应减速慢进；在钻进到倾斜岩层时，放慢钻进速度，减少下压力，反复修整岩面，防止偏孔。

 

　　旋挖钻机钻孔过程中应严格控制钻头升降速度，减小钻斗对孔壁的扰动，避免造成塌孔事故。

 

　　旋挖斗钻进困难时，更换成筒式取芯钻头，慢速下压切岩钻进，或击碎岩层，或将岩芯完整取出。

 

　　2.2.4清孔

 

　　清孔方法主要有两种，①采用干式成孔，在钢筋笼安装前，利用旋挖钻旋挖斗放到孔底将虚泥清除，灌注前检查孔底沉渣符合要求，便可进入下道工序。②采用湿式成孔，用正循环换浆清孔，将换浆管口送到离孔底10～20cm处，将比重1.03～1.1纯净泥浆压入孔底，将孔内含悬浮渣泥浆换出，持续进行净化循环。钢筋笼及导管安装完成后进行二次清孔。

 

　　2.3钢筋笼制作安装

 

　　钢筋笼制作采用厂加工，平板长车运送。安装采用汽车吊分节起吊焊接入孔，利用吊筋将钢筋笼固定在护筒上，同时做好防止钢筋笼上浮措施。

 

　　2.4混凝土灌注

 

　　导管使用前，应进行试拼及水密试验。

 

　　首批入孔混凝土数量须满足导管首次埋深（≥1.0m）和填充导管底部的需要。首批混凝土入孔后，导管埋深不得小于1m且不宜大于3m。

 

　　水下混凝土应连续灌注，中途不得停顿，每根桩的完成浇筑时间不宜超过8小时。在混凝土灌注过程中，导管埋深宜保持在2～6m。混凝土浇筑面须保证高出桩顶设计高程0.5m～1.0m（桩头较深时，宜按上限控制）。

 

　　当混凝土面接近和初进入钢筋笼时，应使导管底口处于钢筋笼底部3m以下和1m以上处，放慢浇筑速度，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力，防止钢筋笼上浮。

 

　　旋挖钻采用干作业成孔，按水下混凝土标准灌注，桩顶4m范围内混凝土进行振捣，灌注完成后按规定对桩顶部混凝土进行养护。

 

　　3常见故障处理

 

　　3.1坍孔

 

　　原因：由于护筒底部未穿透易坍塌砂层或软土层，采用干式法成孔，无法形成有效泥浆护壁，或在钻孔施工过程中或在灌注混凝土过程中产生坍孔。

 

　　处理及预防措施：钻进轻度坍孔，直接加长护筒至稳定土层，继续钻进，严重坍孔，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后，加长护筒，采用低速钻进。灌注混凝土过程中坍孔，造成断桩，要及时拔出钢筋笼，将孔内混凝土快速掏出，处理坍孔，进行后续施工。

 

　　3.2钻杆、钻具掉入孔内

 

　　原因：钻杆钢丝绳断裂，使钻杆全部落入孔内；钻斗卸土活门转动下钻时活门口与取土筒之间未卡住，在回转的过程中将活门与取土筒连接轴扭断，或遇到较硬地层，回转阻力较大时将活门连接处扭断，使活门滞留孔内。

 

　　处理及预防措施：采用夹板提引法和钢绳套取法打捞钻杆；钻斗卸土活门可采用冲抓锥取活门或用冲击锥将活门击碎挤入孔壁。并经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置磨损情况，做好预防措施。

 

　　3.3钢筋笼上浮

 

　　原因：导管挂笼，强提造成；混凝土灌注到钢筋笼底部时，灌注速度过快，使之上浮。

 

　　处理及预防措施：轻提慢放导管，辅以人工转动，使导管回到孔中央，及时量孔，勤拆导管；混凝土接近钢筋笼底部时，控制好导管底口在钢筋笼底3.0m以下或在1.0m以上处放慢浇筑速度，减少混凝土向上冲力。

 

　　3.4导管堵管、断桩

 

　　原因：混凝土坍落度不符合规范要求，和易性差，局部出现离析；混凝土供应不及时，长时间等待，加以导管活动少，导管内混凝土泌水洗刷导管壁，管内混凝土面形成一定高度水柱，洗刷新入管内混凝土导致堵管；汽车吊提升导管形成不了提升冲击力，管内混凝土无法排出；导管漏水。

 

　　处理及预防措施：严格控制水下混凝土的坍落度及和易性，不合格坚决不能入孔；采取措施，保障混凝土供应速度；堵管后，采取有效措施疏通或处理，如二次拔球，混凝土出导管后及时将导管插入原混凝土足够深度，高出桩顶混凝土适当多留等；导管使用前必须做水密试验，合格才能使用。安装导管时，螺栓对称拧紧，紧后需复检才能下放孔内。

 

　　4结束语

 

　　采用旋挖钻施工优点突出：①施工进度快，孔深30m的桩孔成孔时间一般为6～8小时，地质岩层较硬的也只需24小时，并于6月19日完成全部桩基施工；②对房屋的振动小，避免采用冲击钻施工曾出现的房屋振损赔偿问题发生；③施工噪音、泥浆排放量均比冲击钻要少，减少扰民及环境污染；④由于孔壁被水时间短，有利于摩擦桩受力。建议：在村庄等房屋密集、环境污染控制要求高地区、以及施工工期紧的桥梁工程桩基础合理采用旋挖钻机进行施工。

 

　　参考文献：

 

　　[1]铁路桥梁钻孔桩施工技术指南（TZ322-2010）中国铁道出版社2011年·北京

 

　　[2]客货共线铁路桥桥涵工程施工技术指南（TZ322-2010）中国铁道出版社2013年·北京

 

　　[3]桥梁施工工程师手册（第二版）人民交通出版社2003年·北京