东水门长江大桥P2主塔基础采用18根φ3.0m钻孔灌注桩, 桩基呈梅花型布置, 纵桥向4排、横桥向5排, 纵向行距5.2m、6.0m、横向行距6.0m, 桩长37.0m, 基底设计高程为135.00m;P2主塔基础施工将占据长滨路人行道, 在施工完成后进行恢复工作, 故采用桩基托梁式挡墙作为永久支护, 桩基采用6根φ3.0m钻孔灌注桩, 间距5.0m, 桩长30m, 基底设计高程149.00m。
P2主塔基础表层主要为第四系冲洪积层和因人类工程活动堆填的人工填土;下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组陆相沉积岩层, 主要岩性可划分为粉砂岩、砂岩、砂质泥岩。根据岩土特性可划分为人工填土、卵石土、粉砂岩、砂岩、砂质泥岩。桩底持力层为中风化砂质泥岩 (砂岩) , 单轴饱和抗压强度不小于6.9MPa。
主塔基础桩基采用冲击钻成孔的钻孔灌注桩施工工艺, 根据现场场地布置、机械运行顺畅以及施工进度, P2主塔24根桩基分四轮循环“跳桩法”完成施工, 第一、二轮安排7台钻机同时施工、第三、四轮安排5台钻机同时施工。
P2主塔基础边坡开挖防护之后, 整平场地, 接通水、电等做到“三通一平”;根据测量班测量桩位埋设直径φ320cm, 长度2～3m的钢护筒, 护筒顶部应高出地面0.3m以上, 护筒埋设时应保证其垂直度及平面位置, 其平面位置偏差不得大于5cm, 护筒倾斜度的偏差不得大于1%。
护壁泥浆选用重庆周边出产的优质粘土以保证护壁的稳定, 而且有利于掏渣。并在施工过程中及时对泥浆各项指标进行试验, 根据地层结构特性进行调试, 泥浆相对密度控制在1.40～1.60, 粘度为22～30Pa·s, 含砂率为≤10%。
场地整平完及孔桩中心放样后准备钻机就位, 钻机就位之前对各项工作进行检查, 检查钻具及配套设备的安装就位及水电供应情况, 钻机安装平稳牢固, 用木枕垫牢。其位置偏差不得大于2cm。钻机就位后, 要将钻头的钻尖准确对准孔位中心, 具体方法是根据测量孔位中心在护筒刻痕, 并在刻痕处, 用细线连成十字, 钻头中心对准十字交叉点。
开钻前在孔内施加优质粘土, 低冲程冲砸多次, 为了使钻渣泥浆尽量挤入护壁, 暂不抽渣, 在护筒底脚附近反复填粘土、少许片石冲钻挤密防止护筒底脚塌孔, 越过护筒底脚后可加大冲程冲进。
根据设计图纸提供的柱状图P2主塔桩基所属地层主要为砂卵石、泥岩碎块石、建筑垃圾等组成人工填土层, 厚度为17.10～28.5m;卵石沉积的河流冲基层, 厚度为2.10～6.70m;侏罗系中统沙溪庙组陆相沉积的下伏基岩, 主要为泥质砂岩、砂岩。在钻进过程中, 要随地层的变化适时调整冲程, 在回填土地层中控制在3m, 在砂卵石地层控制在2m, 冲进过程中, 控制泥浆比重在1.40～1.60, 在砂卵石地层中反复填充片石挤密防止塌孔。
桩孔钻至设计标高后, 对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查, 检验合格后开始进行清孔, 清孔采用掏渣法, 根据该地层结构复杂性, 清孔后孔底沉渣厚度控制在5cm之内, 为了防止土层桩孔坍塌, 泥浆比重控制在1.2～1.3, 含砂率3%左右。
根据钢筋笼的长度、重量以及现场起吊设备, 主塔基础桩基采用分两节制作, 吊装, 在孔口机械连接整体吊装入孔。
钢筋焊接采用电弧焊, 采用箍筋成型法, 按照钢筋骨架的外径尺寸制一块样板, 将箍筋围绕样板弯制成箍筋圈。在箍筋圈上标出主筋位置, 同时在主筋上标出箍筋位置。然后在水平工作平台上, 在主筋长度范围内, 放好全部箍筋圈, 将两根主筋深入箍筋圈内, 按钢筋上所标出的记号相互对照, 依次扶正箍筋并一一焊好, 再将其余的主筋穿过箍筋圈内焊成骨架。要求主筋平直, 箍筋圆顺, 尺寸准确, 主筋接头应错开, 然后分节吊装焊成整体, 并保持轴线成一直线, 为防止钢筋笼搬运及吊装时变形, 在加劲箍筋内焊接十字撑, 主筋与箍筋连接处应点焊牢固, 必要时可用方木临时加固。制好的钢筋骨架存放时应在骨架下面垫设方木, 为了保证骨架起吊时不变形, 采取双吊双抬方法。
灌注水下混凝土质量控制
混凝土配制质量关系到混凝土灌注过程是否顺利和桩身混凝土质量两大方面, 该桩基混凝土采用水下C30商品混凝土, 初凝时间为10h, 混凝土运输采用运输搅拌车, 运输过程中进行慢速搅拌。为了确保桩基混凝土灌注顺利及质量要求, 混凝土有良好的和易性及流动性, 因此在混凝土出仓及入模灌注前需对其进行坍落度进行检测, 灌注时坍落度控制在200mm左右。检测不合格混凝土严禁入模。
桩基施工完毕后, 对桩按设计要求采用声测管进行检测。四根声测管呈90°均匀布置, 声测管与桩基钢筋N2焊接相连, 声测管连接采用丝扣连接, 底部用同材质钢板封堵。
该桥位区属亚热带湿润气候, 雨量充沛、夜雨多、空气湿度大等特点, 多年平均降水量1082.6mm左右, 降雨多集中在5～9月。于2010年7、8月份长江遭遇三轮特大洪峰, 最高水位达到186.00m, 因该地层表层为回填而成再加上P2主塔基础遭遇三次特大洪水的冲刷, 桩基经过多次洪水的冲刷出现不同程度的塌孔。
针对孔内塌孔, 重新回填片石和粘土至坍塌处重新施钻, 并加大泥浆比重;对于孔口坍塌, 对护桶进行接长至未塌处以下1m继续钻进, 若坍塌较严重在跟进钢护筒后需回填片石和粘土重新施钻;
P2位于长江左岸的河漫滩上, 地下水水位埋深浅, 地下水主要由长江补给, 与长江江水具互助关系, 水量相对丰富, 在砂卵石地层中因基岩裂隙贯通导水性较好, 基岩裂隙水较丰富, 受长江影响, 水位与江水位基本一致, 桩基钻进过程中泥浆向孔壁外漏失出现漏浆现象。
根据设计图纸及地勘资料在遇到砂卵石地层中调整泥浆比重使其加大或填加片石反复低冲程冲击增强护壁。
该地层由砂卵石、大块碎石等建筑垃圾回填而成, 钻机座落在软硬不同的地层上, 钻进中发生位移和偏沉;钻孔时遇到较大块石、孤石及预埋锚链等。
及时对钻机的位置进行校准并在安装钻机时要使转盘、底座平正。起重滑车缘与孔位中心应在一根竖直线上, 并经常检查校正钻绳。对于钻机移位引起的桩孔偏位且偏位不严重时应及时对调整钻机继续钻进。
遇到大块石、孤石、锚链引起的偏孔应反复回填片石、粘土至偏孔位置以上1m用低冲程钻进越过该处。
在桩基钻进过程中因未及时调节泥浆泵出浆口的高度, 泥浆泵出浆口与孔底高差太大, 导致孔底泥浆比重过大极易沾锤。
在桩基钻进过程中因未及时调整泥浆比重, 泥浆比重过大, 钻锤无法旋转造成梅花孔未及时进行处理, 钻锤进入梅花孔内被泥浆沾紧无法提出。
上下提动钻头, 使之旋转, 并用撬棍配合, 左右反复拨动大绳, 使钻头能沿下落的原道提出;在无活动余地的情况下, 可用强提法。强提的支撑枕木垛位置要离孔口范围稍远, 以免塌孔, 并加保险绳, 以免拉断大绳而掉钻。具体可用滑车组、杠杆、大型吊车等办法施力拉拔钻头。在处理进程中, 要继续搅拌泥浆, 以防沉淀埋钻。
沾锤时间过长塌孔埋锤, 使用上述方法去不出来时采用钢护筒跟进方法, 将钢护筒跟进至埋锤处, 抽出泥浆后人工下去将泥砂挖除后提出锤头, 这对于埋深浅可实行此办法, 若埋深过深则应另采用其他方法。
东水门长江大桥主塔基础桩基布置密集、直径大、深度较深, 地处地层结构复杂, 经过现场合理安排机械布置, 现场分析地层结构控制钻机冲程, 不同地层采用不同冲程, 适时调整泥浆性能指标, 特殊地层预先采用预防措施, 确保桩基施工质量。
摘要：东水门长江大桥主塔基础采用桩+承台基础型式, 因主塔基础处地质情况较复杂, 施工难度较大。文章详细介绍了主塔基础大直径钻孔灌注桩在复杂地形条件下施工技术。
关键词：大直径,钻孔灌注桩
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