复杂地质条件下大孔径特长桩基施工的关键技术

复杂地质条件下大孔径特长桩基施工的关键技术

沈丽玲

大兴安岭福人房屋建筑工程有限公司

一、项目概况

1、工程概况

某市环线高速公路大桥主桥起讫里程为K134+835-K135+225，全长为390m。大桥主桥上部结构采用（105+180+105）m连续刚构跨越江水，下部结构基础采用20根Φ2.5m钻孔灌注桩、桩长130m，为大孔径、特长桩基。其中，2号墩位于应城侧河滩，3号墩位于河道附近。

2、地质条件

根据区域地质资料及现场地质调查结果，桥址区大地构造隶属断陷区，表层为巨厚层第四系全新统冲积层覆盖。墩位处河床地层为粗砂、粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粉土、粉细砂、细砂、含砾粉质黏土、砾砂、圆砾等，地质条件较差。

3、工程要求

桥址位于深水地质情况复杂地区，采用大孔径特长桩基，由于工期紧、施工难度大，施工方案虽然经过多次讨论但实施也存在一定不足之处。为了提高施工技术及质量控制水平，本项目在桩基施工的主要工艺及质量控制、人员组织应急措施等方面进行严格规范施工。

二、施工方案

1、深水、陡坡大孔径特长桩基施工技术

本项目2号主墩位于北岸临河岸陡坡上，最大高差11m（30m－19m），最大坡度45°。该处桩基施工主要存在以下问题：因为桩基施工过程中会借助机械设备来完成施工，机械设备在应用时会出现振动，这就会在一定程度上对施工地区的地层造成影响，无法保证边坡的稳定性，而且该工程的边坡没有合适的施工位置。在这种情况下，可以应用钢管桩基础钻孔平台进行相关操作，在进行施工设计时需要考虑到桩基础所承受的作用力和控制力，对其进行精准计算，使其在应用的过程中不但可以承受较大的作用力，还可以对边坡起到的防滑的作用，这样在施工的过程中就不会的河岸边坡的稳定性造影响。钢管桩在应用时可以起到两种作用，有效促进了施工的顺利进行，同时也降低了施工单位的资金投入。

2、"旋挖钻机"与"正反循环回旋钻"结合钻孔施工技术

项目所在河址处地质情况大致为浅层硬塑黏土层，下卧淤泥质粉质黏土软弱地层，深层中砂粉砂层。

特长桩常用的"正反循环回旋钻"在浅层硬塑黏土层中进行钻孔施工时，由于该土层具有强度高、黏性大等特点，会导致一方面钢护筒插打困难，无法打到设计位置；另一方面钻进时速度较慢，且钻渣容易在钻头上黏聚成团，导致堵钻、糊钻等现象，极大地影响了钻孔施工速度。

对于以上这种情况，在进行大孔径特长桩基施工时避免应用旋挖钻机进行施工，需要使用振动锤对桩外钢护筒进行捶打，确定其已经完全进入地基中，再使用钻机进行施工操作，待钻机头穿过黏土层后，再对钢护筒进行捶打，让钢护筒也穿过黏土层达到砂土层，待其插入砂土层1m时，使用旋挖桩钻钻机穿过黏土层，深度控制在1m以内，然后使用正反循环回旋钻进行后续的钻孔作业，钻孔设备应用的过程中结合实际情况来控制速度和压力。

3、"先水泥砂浆回填后焊齿滚刀钻进"纠偏技术

在施工过程中有部分桩基钻孔中发现有偏孔现象，分析其原因，主要是因为在深层地层中，钻头四周不同方向的土层硬度不完全一致，钻头在不同方向上的掘进阻力不一致从而存在压力差，由于钻杆极长，钻杆在水平方向上刚度很低，进而在压力差的作用下导致偏孔发生。

针对这一问题，经分析研究，当发生偏孔现象时采取以下措施：采用探孔仪对孔壁情况进行测量，找到偏孔的具体位置，然后孔内回填M10水泥砂浆至偏孔位置以上3～5m后，静置1～2d，此时原有偏孔位置的软弱土已被具有一定强度的水泥砂浆填满，最后再改用焊齿滚刀进行钻孔施工。

4、钻孔设备

项目所采用的桩基钻孔设备以BDM-40型全液压回转钻机为主，该类型钻机可用于Φ4m桩基钻孔，钻孔深度可达150m，扭矩可达240kN·m。该钻机底盘较重，钻孔稳定有大吨位起重机配合能发挥效率。该型号的钻机为国内比较先进的钻机，采用德国大口径液压动力头钻机技术，具有破岩能力强、作业效率高、可实现电控或液控恒压自动给进、无级变速、密封性能好、能大幅减轻工人的劳动强度、提高工效并能保证成孔质量的优点。

5、钢筋笼加工和安装新技术

桩基钢筋笼采用标准化钢筋加工厂"长线台座法"集中加工后，分节运输至施工现场进行安装。钢筋笼分节制作安装，根据钢筋笼的全长及吊装能力，可分为6～7段吊装入孔对接，每节钢筋笼在长线台座上制作，采用"双轴反向滚笼机"进行螺旋钢筋的缠绕。采用平板车运输至安装现场，采用50t履带式起重机配合80t"高桩龙门"配合吊装。

三、关键技术创新

1、桩基钢筋笼采用"长线台座法"制作，用自主研发的"双轴反向滚笼机"进行螺旋钢筋的缠绕绑扎。50t履带式起重机配合80t"高桩龙门"采用"自平衡式吊具"吊装，"多点承重式吊架"固定的工艺。

2、在覆盖层（粉质黏土）浅埋区域，采用"双护筒、分段钻进"的施工工艺。

3、以BDM-40型全液压回转钻机为主，结合KP25型钻机做试验性施工，分析了各自的优缺点，并对KP25型钻机的使用做了改进。

4、在超深砂层地质条件下，大直径特长桩基钻孔施工中采用"PHP泥浆+泥砂分离器+泥浆反循环"施工方法确保孔壁稳定性和采用"先水泥砂浆回填后焊齿滚刀钻进"施工方法进钻孔纠偏。

5、在河岸陡坡进行桩基础施工时，可以应用钢管桩，其在应用时不但可以承受较大的作用力，还可以对边坡起到防滑的作用，提高了边坡的稳定性，钢管桩在应用时可以起到两种作用，有效促进了施工的顺利进行，同时也降低了施工单位的资金投入。

结语：本工程在施工的过程中由于地质条件比较复杂，在进行桩基础施工时就存在较大的困难。在实际施工时，施工单位首先对施工中容易出现的问题进行分析和研究，并针对这些问题设计了科学的施工方案。对方案进行优化实施后，复杂地质条件下大孔径特长桩基施工技术不但实现了有效应用，而且整体的应用效果也得到了提升，在今后进行类似地质条件下的施工建设时，可以从中获得有效的参考的信息。

参考文献：

[1]方俊.复杂地质条件下长大钻孔灌注桩成孔施工技术[J].工程技术:文摘版:19.

[2]刘定群.探讨复杂地质条件的大直径超长深水桩基础施工的关键点[J].建筑建材装饰,2017(13).