摘要：本文主要研究了大直徑鉆孔灌注樁施工工藝及施工過程，分析了各工序的控制要點和施工措施。驗證了大直徑鉆孔灌注樁的施工工藝流程，得到了大直徑鉆孔樁施工的各項參數，為以后的大橋建設提供了依據。
　　關鍵詞：大直徑鉆孔灌注樁；樁基；施工
　　前言
　　大直徑鉆孔灌注樁樁基施工難度大且無直接可以利用的施工資料，因此有必要在工程區域內進行工藝試樁，通過施工工藝試樁研究大直徑鉆孔灌注樁成孔及成樁施工工藝，并研究大直徑超長樁的關鍵施工設備、關鍵材料組織和關鍵參數(如混凝土配合比、混凝土初凝時間等)，為大橋實際施工過程中制定樁基施工方案提供依據;通過承載力試驗確定單樁極限承載力、獲得各土層及樁端持力層有關參數、測定樁基沉降和變形、驗證樁端后注漿效果，為確定大橋樁基各項設計參數提供依據。
　　1工程概述
　　某跨江大橋是一座特大型橋梁。橋位處自然條件特殊，河床寬淺、潮強流急、河床變化劇烈，特別是受風浪和涌潮影響導致水域有效作業時間極為有限。本工程水中區引橋采用70m跨徑連續剛構，下部結構采用單樁獨柱的結構形式。基礎采用直徑3.8m的大直徑鉆孔灌注樁，單樁最大樁長為116m，為大直徑超長樁。水中區引橋基礎擬借助棧橋施工，鑒于目前棧橋施工進度，水中區引橋工藝試樁位置布置在主橋南側水中區引橋施工棧橋的西側，初勘鉆孔CZK18附近。鉆孔CZK18地層自上而下為:亞砂土、粉砂、淤泥質亞粘土、軟塑狀亞粘土、砂、亞砂上、粉砂、圓礫、卵石、強風化、弱風化泥質粉砂巖，鉆孔樁樁尖處于弱風化泥質粉砂巖層，具體詳見圖1CZK18孔地質剖面。
　　
　　圖1CZK18孔地質剖面圖
　　2施工過程和施工工藝
　　2.1鉆孔平臺搭建及施工情況
　　1、鉆孔平臺設計
　　(1)功能要求
　　鉆孔平臺借助棧橋進行，平面尺寸30m×21m，分大型起吊設備作業區、材料及半成品堆放區和鉆機設備布置區，具體見圖2鉆孔平臺功能劃分圖。平臺基本尺寸滿足以下功能要求:
　　①鉆進過程中，平臺上可同時布置吊車、鉆機、泥漿循環池、水箱、發電機、空壓機、泥漿凈化器、鉆桿、導管等機具設備，并具有施工通道的功能。
　　②下放鋼筋籠及灌注混凝土過程中，平臺尺寸可同時滿足布置鋼筋籠臨時存放、導管存放、3001汽車吊以及混凝土泵車罐車作業的需要。
　　
　　圖2鉆孔平臺功能劃分圖
　　(2)結構尺寸
　　鉆孔平臺采用Φ1000×10mm的鋼管樁基礎，鋼管樁之間用Φ460×8mm鋼管和工40槽鋼作為平撐和斜撐連接；上部結構采用雙層貝雷析架主析結構;橋面板布置形式為縱向鋪Ⅰ12.6工字鋼和橋面鋼板為δ=8mmQ235花紋鋼板。鉆孔平臺順橋向靠棧橋側鋼管樁與棧橋鋼管樁利用Φ460×l0mm鋼管連接，以形成整體結構。
　　2、鉆孔平臺施工
　　鉆孔平臺施工利用懸臂式導向架逐步向前展開作業而。鋼管樁基礎采用10仇履帶，已配合DZJ120型振動錘進行施打；上部結構直接利用100t履帶吊拼裝。
　　2.2鋼護筒施沉
　　(1)鋼護筒加工及運輸
　　鋼護筒加工采用工廠化進行，為了滿足運輸能力要求，鋼護筒分節制作，現場對接成整體。考慮運輸和吊裝過程中其強度和剛度，保證鋼護筒在運輸和吊裝過程中不變形，在每節鋼護筒兩端內部各加設一道十一字交叉的槽鋼支撐。壁厚30mm的鋼護筒單節重量為48t，壁厚為25mm的鋼護筒單節重量為42t,根據尺寸、重量及運輸要求，采用50t平板車可滿足要求。
　　(2)鋼護筒定位
　　鋼護筒下沉采用雙層定位導向架定位。定位導向架共分上下兩層，上層由焊接在鉆孔平臺面板上的4.5m×4.5mⅠ36a工字鋼框架組成，下層導向框焊接在鋼護筒四周的六根鋼管樁上，通過牛腿支撐相連。下層鋼護筒定位導向架結構詳見圖3.
　　
　　圖3底層導向架結構詳圖
　　(3)鋼護筒施沉
　　1)鋼護筒起吊
　　鋼護筒運至現場，在孔口利用300t汽車吊和1001履帶吊同時起吊，300t吊車鉤住鋼護筒頂口，100t吊車鉤住鋼護筒底口。通過兩個吊車同時操作豎起鋼護筒，為保證吊裝安全，100t吊車始終保持35t的拉力。將鋼護筒豎起后，松下100t吊車，通過300t吊車將鋼護筒擺放到位進行對接，詳見圖3.9鋼護筒吊裝步驟示意圖。
　　2)垂直度控制
　　考慮運輸問題鋼護筒全部在施工平臺上焊接成施沉長度。首節鋼護筒的準確沉放是保證鋼護筒整體平面位置和垂直度的關鍵，因此需在平潮時進行，用300t全地面汽車起重機吊裝沉放，用全站儀沿相互垂直的兩個方向觀測，確保沉放的垂直度符合要求。施沉時采用300t汽車吊配合DZJ-150加強型雙聯動振動錘施沉。在鋼護筒沉至距離平臺高約1.0m時進行鋼護筒對接。在鋼護筒施沉下過程中，用全站儀沿相互垂直的兩個方向全過程觀測，隨偏隨糾。
　　3)鋼護筒對接
　　待首根鋼護筒施打到位后，沿鋼護筒頂圓周均布12塊厚度為δ20mm，長寬為50cm×20cm的限位鋼板，預留25cm于護筒頂外與鉛垂線成30夾角;以便第二節鋼護筒吊放上去時能準確的卡在限位鋼板內，待全站儀兩個方向觀測好后進行兩節鋼護筒之間的接縫焊接。接縫焊接完畢后將限位鋼板扳為鉛垂狀與頂節護筒密貼，然后將該限位板牢固焊接在上節鋼護筒上，使限位板變為加強板。當護筒壁厚度不同時連接方式詳見圖4鋼護筒對接詳圖。
　　
　　圖4鋼護筒對接詳圖
　　2.4鉆孔施工
　　本工程樁大而深，粉沙、細紗等不穩定層亦較厚，在施工過程中保證孔壁穩定，充盈系數合理是本工程質量、安全的關鍵點。
　　基本鉆進工藝為:土、砂、圓礫等地層采用合金刮刀鉆頭、風化巖地層采用滾刀鉆頭回轉鉆進，泵吸反循環與氣舉反循環相結合排渣。
　　開始鉆進時，先以泥漿正循環方式開孔。
　　泥漿正循環工藝如下:在鉆孔的同時，用泥漿泵將泥漿打入空心鉆桿內，從鉆頭的出漿口沖出的泥漿，由于密度與粘性較大，帶動泥屑、碎石向上浮起，溢出孔后流入泥漿分離器內。泥漿分離器將泥漿和鉆渣分離后，清泥漿重新被打入孔中，如此循環。
　　鉆孔至護筒底時，采用氣舉式反循環方式鉆進。
　　氣舉式反循環工藝如下:在鉆進過程中，空壓機將高壓空氣通過鉆桿中的空氣通道送到鉆頭上部的風包并向鉆桿內噴出，使風包下部形成真空，于是便將鉆渣吸上來，并隨著氣漿混合體從水龍頭排出。當鉆孔深度超過50m(從孔內水面算起)時，現場配備的空壓機產生的風壓無法有效沖入鉆桿，改為中間風包出氣。
　　為了加強護壁，保持孔壁穩定，試驗樁在鉆進過程中不斷向孔內補充數量泥漿，始終保持孔內泥漿面與孔外漲潮水位相平。最大漲落潮水頭差為6m，由于鋼護筒施沉深度較大，經計算不會發生穿孔。在鉆進程中，當泥漿指標偏離要求時，要及時開啟泥漿分離凈化器凈化泥漿和加入泥漿制作材料調整泥漿指標。
　　鉆孔過程中應根據不同地層，調整鉆速、進尺。在一般松散粉細沙層，采用低檔慢速。在膠接礫砂層，采用中檔中速，并適當增加鉆壓。在密實的中粗砂層中，采用快速鉆進。鉆壓始終保持減壓鉆進，孔底承受的鉆壓控制在鉆具重力之和(扣除浮力)的50%以下，以確保長樁的豎直，保持重錐導向作用。
　　2.5鋼筋籠
　　1、鋼筋籠運輸
　　鋼筋籠在后場采用25t履帶吊吊至平板車，采用拉鎖固定在平板車上。運輸過程中保持車速緩慢勻速，保證運輸過程中鋼筋籠不變形。
　　2、鋼筋籠就位
　　鋼筋籠運至現場后，在孔口利用300t汽車吊和25t汽車吊同時起吊，300t吊車鉤住鋼筋籠吊具，25t吊車鉤住下端，鋼筋籠箍圈設置內撐保證吊裝時的剛度，同時達到限位作用。通過兩個吊車同時操作豎起鋼筋籠，然后松下25t吊車通過300t吊車將鋼筋籠擺放到位進行對接。下放完畢的鋼筋籠用利用掛鉤掛在鋼護筒上。一端掛在鋼護筒邊上，另一端掛住鋼筋籠。
　　2.6混凝土灌注過程控制
　　1)首批混凝土灌注
　　首批混凝土灌注采用大料斗(30m3)進行灌注，并在灌注后拔球同時采用2臺混凝土泵車同步進行供料，在保證首批混凝土灌注后的導管埋深大于1.5m和填充導管底部間隙需要的同時，也增大了導管的埋深系數。
　　2)正常混凝土灌注
　　首批混凝土灌注完畢后，拆除大料斗，安裝1m3小料斗，通過溜槽采用1輛混凝土罐車和1輛混凝上汽車泵灌注，以加快混凝土灌注速度。
　　混凝土灌注過程中，控制好孔內泥漿面始終高出孔外的水位2m以上。
　　將鋼筋籠頂主筋與護筒焊接連接，防止鋼筋籠骨架上浮。
　　混凝土在灌注至兩個荷載箱位置時，應減慢灌注的速度。
　　混凝土灌注至設計標高拔出最后一節導管時應使導管內混凝土充滿，并緩慢拔出，以免樁內夾入泥芯或形成空洞。
　　由于樁徑較大，浮漿可能較厚，為保證整樁質量，將混凝土面澆筑標高暫定為高出設計標高lm。
　　在灌注將近結束時，核對混凝土的灌入數量，以確定所測混凝土的灌注高度是否正確。
　　3)混凝土面測量
　　混凝土面測量采用測深錘法，用測繩懸掛測錘進行。測繩選擇質輕、拉力強、不變形的專業廠家生產的測繩。測繩的刻度在使用前應用鋼尺進行校核。測錘采用圓錐形，材質為C30混凝土，重8kg。
　　混凝土灌注過程中沿鉆孔樁四周布置四個觀測點，設4個有經驗的技術人員同時測量測量混凝土面標高，4個人同時計算并記錄在混凝土灌注臺帳中。每次測量結果4個人必須進行相互校核，確保正確計算導管在混凝土內的埋置深度，確保導管的埋置深度不小于5m，最多不超過l0m。測量次數不少于所使用導管節數，應在每次起升導管前，測量一次管內外混凝土面高度，并繪制混凝土灌入量與孔內混凝土面升高量的過程曲線，用以分析擴孔率。遇到異常情況應增加測量次數，同時觀察翻水情況，以正確分析和判斷孔內的情況。
　　3.結束語
　　本文主要研究了大直徑鉆孔灌注樁施工工藝及施工過程，分析了各工序的控制要點和施工措施。驗證了大直徑鉆孔灌注樁的施工工藝流程，得到了大直徑鉆孔樁施工的各項參數，為以后的大橋建設提供了依據。
　　本章主要內容:
　　(1)提出了大直徑鉆孔灌注樁的施工流程;
　　(2)設計出了一種定位導向架，解決了大直徑鋼護筒施沉時的定位不夠準確的問題;
　　(3)研究分析了混凝土澆注時的施工組織問題，為同類型樁基施工提供了借鑒。
　　(4)總結了樁施工進度的控制和注意事項。
　　參考文獻
　　[1]史佩棟等.深基礎工程特殊技術問題.北京:人民交通出版社，2004
　　[2]張鴻，劉先鵬.特大型橋梁深水高樁承臺基礎施工技術.北京:中國建筑工業出版社，2006
　　[3]王常才.橋涵施工技術.北京:人民交通出版社，2007
　　[4]張忠亭，丁小學.鉆孔灌注樁設計與施工.北京:中國建筑工業出版社，2007            論文網