深水大直径超长桩基成孔技术

深水大直径超长桩基成孔技术

杨志博

黑龙江龙华岩土工程有限公司

【摘要】根据深水大直径超长桩基成孔工程的概况和地质情况，具体的分析钢护筒的制造和设置，钻孔工程的关键，钢筋笼的制作与安装等，它能够为将来潮汐地区的深水大直径的超长桩基成孔工程提供丰富的经验基础，仅供参考。

【关键词】深水；大直径；超长桩基；成孔技术

随着我国城市基础设施建设越来越完善，跨海和跨江的桥梁也在逐渐增加，深水大直径桩基础也在不断增多。通常情况下，深水大直径超长桩基穿过的地层比较复杂。在施工过程中需要极高的技术和工艺，才能够保证超长桩基的工程质量和工程效率。

一、工程概况

某市铁路中的某架大桥。桥区所处河段为感潮河段，受迁流影响，也受潮汐影响。潮水为不规则半日潮，每日两次涨落，涨速快于落速，最大流速3.2m/s，平均潮位1.20m，最大潮差6.19m，H100=6.82m，施工水位5.88m，主河槽一般冲刷深度为25.16m，局部冲刷深度为33.2m。每年影响本桥区的台风为2次左右，降水多集中在每年4月份~5月份的梅雨季节和7月份~9月份的台风季节。本文以此桥为例，深入探讨其深水大直径超长桩基成孔技术。

二、深水大直径超长桩基成孔工程中运用的施工方法

1、钢护筒的制造和设置

在水中，桩基护筒的制造和设置的长度，都容易影响到成桩的工作。在设置护筒时，并不是长度越深越好，而且还需要重视施工成本方面的问题。设置的护筒如果长度过深，会造成原料的浪费，同时其垂直度不易调控，尤其是在赶潮河段。因此，只有在平潮的时候能够下首节护筒，但是会减短其高效的工作时间，工作效率也会降低；如果设置的护筒长度过短，则会引发穿孔或者塌孔的质量问题，可能会使孔再回填以此，然后接入更长的护筒。如果护筒设置的位置偏离，其中心轴线与桩位点之间偏离的角度过大，设置的位置不当会使护筒出现倾斜的情况，导致具体桩孔的位置与桩位之间出现孔斜。除此之外，护筒的抵扣如果出现漏失的现象，很容易导致冲洗剂沿着护筒外侧或者流向孔壁的松土内出现渗漏，会造成孔内的水头从较高的位置下落，底口位置的孔壁塌陷。总而言之，护筒类型的选择和制造处理、设置的程度，都会直接影响到水中桩基建设工程的质量和进度。

按照桥体所在的墩位所处的地质条件，以及淤泥层对桩基的冲刷情况，护筒不应该进入砾石层。总长度为28米，护筒应该到达淤泥层16米处。应该选取14mm厚度的钢板作为护筒，而且直径要比桩基直径长30cm，也就是说护筒的直径是2.8米。为了保证护筒的刚度，防止在打入过程中改变形状，应该在护筒的两端和中部的外端都各加焊一条长度为1米的加强箍。在岸边处理好护筒后，运输到施工现场，然后使用50吨的浮吊来完成起重工作。由于此桥护筒需要穿越淤泥层，因此还需要选取DZ60的振动锤与夹具互相协调使用，以此来导向振动下沉。

2、钻孔的关键

超长桩基的成孔工作，需要使用正循环与气举反循环的方式进行钻孔，而且使用大配重（使用的钻机、钻头、钻杆加配重大约45吨）来减小压力。钻压应该小于钻具质量的80%，这样才能够确保钻孔的垂直度，不会出现斜孔或者扩孔的现象。正式钻孔之前，应该先运用正循环的方式在护筒里造浆，并且开启泥浆泵开始循环工作。在泥浆均匀后开始钻进流程。如果是在淤泥土层，应该使用四翼刮刀钻头工作，正循环方式出渣，大泵量的粘稠泥浆会钻进，这样有利于防止出现先扩孔又缩孔的情况。在快要到达护筒底口的1~2米处，需要使用较低的钻速，通过低压来钻进，同时需要调控好进尺，这样做有利于保证护筒底口位置地层保持稳定。当钻头离开护筒底口2~3米时，重新恢复先前的钻进状态。

如果是在粗砾石层，应该使用牙轮滚刀的钻头，。利用气举反循环的方式出渣，实现降压、低档、慢速和优质浓稠的泥浆钻进，保证充足的浮渣和护壁的厚度。在需要的时候，还可以缓钻，这样有利于形成泥皮。在进行钻进的工程时，应该时刻注意在孔内补足浆液，保持住孔内的水头高度。同时，孔内形成的泥浆面必须持续保持在水面的2米以上。在钻到弱风化凝灰岩时，继续采用牙轮滚刀钻头钻进，气举反循环出渣，由于此时孔深已超100m，扭矩损失很人且要入岩，采用加人配重（30吨配重）全压慢速（一般3r/min~4r/min）钻进，钻进中要随时注意钻杆的转速，严禁憋车，以避免钻杆扭断。

水中基桩钻孔中由于受潮水涨落影响，潮来临时，增加护筒内的泥浆，使泥浆面高程高于最高潮位2m以上，保证护筒内外水头差满足要求。另外由于钻孔超深，采用气举反循环出渣时风压不足，使得出渣受影响，可在钻杆上增加风包，一般不超过50m增加一个，墩桩基上全民共增加了3个风包，采用20m3/min空压机供风，满足了出渣要求。

3、钢筋笼制作与安装

墩钢筋笼设计直径2.36m，全民89.5m，加声测管总重18吨。在岸上钢筋加工场分节（9m一节）按长线法同槽制作，钢筋的连接采用直螺纹连接，钢筋笼制作时，按设计要求对称布置4根声测管，通过定位钢筋固定，实施焊接。制作好的钢筋笼（9m一节）通过炮车运至临时码头，再由码头由船运至平台。钢筋笼接长前应将管钳、氧气、乙炔、接长的螺旋套筒、电焊机等工具准备到现场，钢筋笼按分段顺序由50吨浮吊缓慢逐节下放，通过人工转动钢筋笼使之与桩内钢筋笼主筋对齐，然后进行直螺纹套筒机械连接，连接完成后进行下放。

4、导管安装

钢筋笼下放完成后开始安装导管。导管在使用前必须进行水密承压和接头抗拉试验、民度测量标码等工作。作为深水超民桩基础，导管水密性试验至关重要，直接关系到混凝土灌注的成败，必须引起高度重视。所选墩水下混凝土灌注导管采用壁厚12mm，外径325mm无缝导管，连接为吨型螺纹的快速接头。

三、结语

综上所述，某市在深水大直径的超长桩基成孔的工程中，运用的技术可行性和科学性较强。经过测试分析，钢护筒在平面的偏位，钻孔的直径、孔斜以及沉渣的厚度，都符合相关的铁路专线工程规定的标准，同时还获取了良好的经济效益和显著的社会效益。实际的工作实践过程和结果证明，此项施工技术是能够推广运用的。它能够为将来潮汐地区的深水大直径的超长桩基成孔工程提供丰富的经验基础。

参考文献：

[1]曹同来.深水裸岩桥桩基钻孔作业平台建造技术探讨[J].铁道建筑技术.2012（02）

[2]许洪.浅析钻孔桩断桩[J].黑龙江科技信息.2010（14）

[3]向凯.浅谈钻孔桩质量通病及防治处理[J].科技传播.2011（10）