高原寒区长大桩基施工技术浅析

青海交通科技２０１８—１　－．．．Ｉ－　ｃｊ　同　原寒区长大桩基施工技术浅析　

范建闻　（青海省高等级公路建设管理局　西宁８１００００）　

摘要大跨径桥梁具有上部荷栽大及基础埋深大的特点，多采用桩基础。近年来，因对桩基础施　工中的一些技术要点把握不足以及质量控制不到位等原因，致使施工事故频繁发生。本文通过介　绍桩基础施工关键技术环节，如其施工技术要点和质量把控关键点等，特别针对桩基施工最为广泛　的钻孔灌注桩施工技术进行系统的归纳，从而积累桩基础施工经验，明确质量控制要点，确保桩基　础承载力满足设计要求。对保证大跨径桥梁桩基础施工安全，避免事故的发生具有重要的理论与　现实意义。　关键词桥梁工程长大桩基桩孔灌注桩质量控制要点　

Ａ　ｂｒｉｅｆ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｌｄ　ｐｌａｔｅａｕ　ａｒｅａ　Ｊｉａｎｗｅｎ　Ｆａｎ　（Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｘｉｎｉｎｇ　８　１　００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｌｏｎｇ　ｓｐａｎ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ａｒｅ　ｌａｒｇｅ　ｌｏａｄ　ａｎｄ　ｄｅｅｐ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，Ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａ—　ｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｏｆｔｅｎ　ｕｓｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，ｓｏｍｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｕｎｉｔｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｓｏｍｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｏｉｎｔｓ　ａｎｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｉｎ　ｐｌａｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｏｉｎｔｓ，ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｋｅｙ　ｐｏｉｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｏ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ　ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ　ｓｐａｎ　ｂｒｉｄｇｅ　ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ａｃｃｉｄｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ；Ｐｉｌｅ　ｈｏｌｅ　ｃａｓｔ—ｉｎ—ｐｌａｃｅ　ｐｉｌｅ；Ｋｅｙ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　

近年来，随着我国桥梁事业迅猛发展，新建桥梁　跨径不断增大、结构复杂，对桩基础的要求越高。桩　基的长度增长、直径增大，使得群桩基础施工越来越　困难。尤其是目前群桩基础间距小，桩径大，各个桩　基基本无法替代，要求成桩率达到１００％，深长桩基　的成孔安全以及后续成桩的质量等，给各个施工单　位带来了严峻挑战。因此总结超长桩基施工的成功　案例并推广技术具有重要的意义。　桩基施工为隐蔽工程，施工质量控制难度大，经　常遇到突发事件，质量事故也时常发生　Ｉ４　。钻孔　灌注桩作为桩基础中的形式之一，在受力方面具有　承载能力高、沉降量小且均匀、抗震性较好等特性，　在施工方面具有占地面积较小、施工速度较快、耗材　少、对于周围的其他施工影响较小等特点，因此广泛　应用于各类基础工程。钻孔灌注桩的相关施工所涉　及的工作种类较多，工作中的技术含量也较高，如测　量工作、机械操作、钢筋的加工、以及混凝土的搅拌　等。正因为这些工作对质量与精度要求较高，其对　应制约条件也较多，不可避免的给施工带来一些问　题。这些问题的出现必然会对整体施工的质量造成　不利影响，如果不对这些问题进行关注的话，这些质　量问题必然会使成桩难以满足设计要求，进行相关　补救也存在一定的难度　Ｉ６　。同时桩基础质量直接　决定桩基是否具有设计要求的强度和稳定性，进而　关系到上部构造及施工人员的安全性，所以在施工　过程中需加强各个施工环节的技术监督与施工质量　青海交通科技２０ｌ８—１　的把控，确保钻孔灌注桩的成桩质量。　１　工程概况　海黄大桥是国家高速ＧＯ６１１张掖至汶川公路　牙什尕至同仁段公路工程的控制性工程，青海省首　座大跨径双塔双索面钢混叠合梁斜拉桥，是牙同高　速公路控制性重点建设工程，大桥跨越黄河公伯峡　库区，连接海东市和黄南州，具有北方高寒气候环境　和低湿度地区的鲜明特点，桥梁全长１７４６米，桥面　全宽为２８米，主跨５６０米，桥面高５０米，主桥全长　ｌＯ００ｍ，为（１０４＋１１６＋５６０＋１１６＋１０４）米双塔双索　（ａ）立面布置　面钢一混叠合梁斜拉桥。主塔设计为Ｈ型，塔身由　上塔柱、中塔柱、下塔柱、上横梁、下横梁等组成；塔　身采用箱形变截面；斜拉索采用低松驰镀锌高强钢　丝，扇形布置，全桥共安装８８对１７６根斜拉索，工程　总投资６亿元，是目前西北地区跨径最大、全国排名　第四的跨黄河斜拉桥，具有“青海第一桥”的美誉。　两个主塔分别高１８６　ｍ和１９３　１１３，单塔墩基础设２４　根钻孔桩，桩径２．８　ｍ，２０号、２１号主塔基桩桩长分　别为５０　ｍ、６２　ｍ，顺桥向桩中心间距７．０　ｍ，横桥向　桩中心间距７．５　ｍ，见图１。　

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（ｂ）侧面布置　（ｃ）平面布置　图１　２１＃主墩基础结构图　２桩基施工方案及工艺流程　２．１钻机方案比选　相对其他基础形式而言，钻孔灌注桩适用于多　种地质条件，可以穿越各种土质复杂或软硬变化较　大的地层（如各类砂土、粘性土、碎砾石土、卵石层、　风化岩及多夹层的岩层），并且地下水位对其影响　较小，除此之外还具有承载力大、施工设备简单、方　便快捷、安全性好等诸多优点。钻孔作为整个施工　工艺中最关键的环节之一，故钻孔机械的比选尤为　重要，在进行比选时着重关注钻孔速度的快慢和成　孔的质量这两个控制性指标…。　２．１．１　回转钻机　回转钻机在各种常见地层均有良好的适用性　（除卵、砾石层），是我国应用时间最长、使用范围最　广、市场保有量最大的成孔机具。　２．１．２冲击反循环钻机　冲击反循环钻机是一种改进的冲击钻机，先利　用冲击钻头对岩石进行较高频率的冲击，使岩石产　生破碎，然后利用反循环排渣方式及时将破碎岩屑　第一时间排出孔外，是一种将传统的冲击钻机与反　循环排渣工艺相结合的新型大孑Ｌ径钻机。该种钻进　方法不仅保留了传统冲击式钻机的施工成本低、清　孔干净、沉渣量少、适应地层广的优点，而且避免了　传统冲击式钻机不能连续排渣、重复破碎多的不足。　使其适用性更加广泛，不光适用于含卵石、大块石的　岩、土层，亦可、应用于各种复杂地层施工。　２．１．３旋挖钻机　旋挖是是通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和　泥浆置护壁，反复循环而成孑Ｌ。旋挖成孔的施工方　法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适　应性强、污染小、低噪音等特点，同时克服了机械成　孔时孔底沉淤土多、桩侧摩阻力低、泥浆管理差的缺　点，极大地缩小了工期、提高了施工质量，以上优点　使其成为近年来发展最快的一种新型桩基成孔施工　方法。但该方法对于厚度较大的松散砂层在钻进时　易塌孔，在卵石含量较大的卵石层钻进时速度慢，不　适用于坚硬岩石层人岩施工。　综合考虑上述三种钻机的优缺点，结合海黄桥　主墩桩基的地质钻探结果（桩基下部有２Ｏ一３０　ｍ　处于微风化岩层），我部最终选定了冲击反循环钻　机做为桩基的成孔机具。　２．２主墩桩基施工方案　根据现场实际地形、水文勘测结果，拟采用钢护　筒平台施工方案。先在作业平台区域内填筑起始平　台。钻孔平台形成后在其上布置钻机、辅助设备及　材料临时堆放区等。钻孔采用ｚｋ一１５冲击钻进行　钻进成孔，采用龙门吊进行钢筋笼接长、下放。在整　个施工过程中，依次进行钻孔、成孔、检孔、钢筋笼吊　

４７　范建闻　高原寒区长大桩基施工技术浅析　装、混凝土灌注等工序，迅速接长下放导管及准备工　作，进行桩基水下砼浇筑。桩基施工工艺流程见图２。　

图２桩基施工工艺流程框图　２．３多方案比选，选定最佳施工便道　台拼装成整体，利用龙门吊整体吊装就位。钻机初　为克服南岸人员、机械设备、材料运输的困难，　次就位后，需调整钻机底座的平整度，于此同时用全　保证南北两岸的交通通畅，项目根据现场实际情况　站仪放出桩位中心，根据测量结果进行钻机钻头　进行了方案比选，最终选定搭设浮桥做为跨越黄河　（钢丝绳）中心位置的调整。待测量后钻机钻头的　的施工便道。既安全合理，又经济美观。　垂直度≤１／２００，平面位置偏差≤１ｃｍ方可进行下一　浮桥由３２节双体承压舟拼装而成，长５１２ｍ，车　步工作。　行道宽６ｍ，设计荷载６０ｔ。有效的满足了南北岸机　２．５泥浆制备　械设备、材料以及施工人员的通行需要。　钻孔护壁泥浆采用膨润土或优质粘土造浆。施　２．４钻机就位、调试　工时结合现场的地质水文条件，以最不利情况（维　钻机安装前，需提供钢护筒的位置信息，以作为　持最容易坍塌的土层孔壁稳定）作为确定配合比的　必要的施工依据。其中包括再次进行钻孔桩钢护筒　条件。在钻孔施工过程中，根据钻进速度和地质情　的位置测量，确认钢护筒的偏位情况、倾斜度以及倾　况不同，不定时地检查泥浆性能，并根据实际情况随　斜方向。钻机及其部件（除钻头外）在岸边钻孔平　时调整泥浆指标，泥浆指标见表１。　各阶段钻孔中泥浆性能指标　表１　

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