青岛海湾大桥海上钻孔桩施工技术

孙玉国

【摘 要】结合青岛海湾大桥海上钻孔桩施工,阐述栈桥加钻孔平台施工、φ1.6m钻孔桩的钢护筒下沉、海水泥浆配制和循环及水下混凝土灌注等施工工艺. 【期刊名称】《铁道标准设计》 【年(卷),期】2008(000)005 【总页数】3页(P59-61)

【关键词】公路桥;海上钻孔桩;施工 【作 者】孙玉国

【作者单位】中铁十四局集团有限公司,济南,276003 【正文语种】中 文 【中图分类】U445.55+1

1 工程概况

青岛海湾大桥是国家高速公路路网规划中的“青岛至兰州高速(M36)”青岛段的起点，也是青岛市胶州湾东西岸跨海通道中的“一路、一桥、一隧”重要组成部分。青岛海湾大桥位于胶州湾北部，起于青岛侧胶州湾高速公路李村河大桥北200 m处，设李村河互通与胶州湾高速相接，主线全长26.767 km，其中跨海大桥25.880 km，桥面宽度35 m，双向6车道，非通航孔全部为60 m先简支后连续箱梁，其中第四合同段起点为红岛互通西终点，顺接红岛互通内主线非通航孔桥，

全长3.5 km。

青岛海湾大桥四合同段承台平面尺寸6.8 m×6.8 m，顶面高程+0.3 m，厚3.0 m，基础采用4根φ1.6 m的钻孔桩，桩长51.0～59.0 m。主要地质从上到下分3层：第一层为淤泥，呈流塑状，厚度7.7～9.8 m；第二层为亚黏土、黏土、粉砂、粗砂砾，呈硬塑～中密状，厚度6.85～20.55 m，第三层为强、弱风化的角砾岩，块状构造，岩面高程-27.54～-15.12 m。天然单轴抗压强度Ra=22.36 MPa。钻孔桩平面布置见图1。

图1 钻孔桩平面布置(单位：cm) 2 钻孔桩施工方案的确定

青岛海湾大桥平均海平面高程+0.19 m，施工水深5～7 m，最大潮差3.1 m，水流速度1.29 m/s，业主在前期已施工栈桥到四合同段起点处，根据水深和水流情况采用栈桥+钻孔平台法。栈桥和钻孔平台的结构基本一致，基础采用壁厚8 mm、φ60 cm钢管桩，上铺2I32型钢垫梁，然后依次铺设贝雷梁和桥面系统。 3 钻桩施工工艺流程(图2) 图2 钻孔桩施工工艺 4 钻孔桩施工

4.1 栈桥和钻孔平台施工(图3) 图3 栈桥和钻孔平台结构示意

栈桥全长3.5 km，单跨15 m，每7跨为一联，设置1个变形缝。栈桥高程+6.1 m，宽度5.0 m，从左右两个墩的中心穿过，每隔500 m设置1个300 m2错车平台。采用放在600 t驳船上的50 t履带吊施工，利用GPS放出钢管桩位置，配合DZ-90单夹具振动锤打桩，钢管桩打设完毕后焊接牛腿并铺设2I32型钢垫梁，然后铺设贝雷梁。桥面系统为横向间距0.75 m的I16型钢、纵向间距0.3 m的I12型钢和δ=10 mm厚钢板，并设置高1.5 m的栏杆和夜间照明系统。

钻孔平台的顶高程为+6.1 m，面积14 m×12 m，施工方法与栈桥一致，不再赘述(图4)。

图4 左半幅钻孔平台平面布置(单位：cm) 4.2 钢护筒的加工和埋设

钢护筒采用直径为1.8 m，壁厚12 mm，平均长度为21 m，单个质量约为11.5 t，钢护筒底部打入黏土层1.5 m以上，采用50 t履带吊起放到安放好导向架的桩位上，插打采用DZ90双夹具振动锤，一次振动插打到设计高程。钢护筒下沉时利用全站仪观测钢护筒的偏移情况，发现偏差及时调整。 4.3 钻机选型

根据青岛海湾大桥的地质情况，选用GPS-20钻孔桩机进行施工，GPS-20钻机对第一层和第二层采用三翼刮刀钻头正循环钻进，第三层采用球齿滚刀钻头减压反循环钻进成孔。

4.4 钻孔泥浆制备和循环系统

护壁泥浆原料根据各墩位的不同地质条件、钻机性能等，按最易塌孔的土层进行泥浆的配比试验，采用不分散、低固相、高粘度的优质膨润土泥浆。

钻孔桩泥浆循环系统：施工孔护筒与相邻护筒采用φ300的钢管连接形成泥浆循环系统，正循环钻进时相邻护筒作为沉淀池和储浆池，反循环钻进时泥浆管与泥浆净化器ZX-200相连，循环泥浆通过净化器排渣后返回到相邻护筒内。 4.5 钻孔桩成孔

(1)钻机就位对位后，用全站仪进行复核转盘中心与钻架上吊滑轮是否在同一垂直线上，若有偏差及时进行调整。

(2)连接好循环系统，开动泥浆泵循环2～3 min，然后开动钻机，进行正循环钻进，在循环槽内放置细砂筛，使泥浆经过筛子过滤后漏回孔中。施工中，按照抽检频率检查泥浆指标情况，确保不塌孔。

(3)对于容易缩径的黏土层、淤泥层，要采取低等钻速、大泵量、稀泥浆的钻进方法；对于亚黏土，采用中高档快速、优质泥浆的方法钻进；对于容易塌孔的砂层要采取较大密度和粘度的泥浆，以提高泥浆悬浮、携带砂粒的能力，同时控制进尺，轻压、慢速、稠泥浆钻进。

(4)在钻头接近第一个砂层时，提前接好泥浆分离器，确保海水泥浆的含砂率。 (5)由于受海水涨落潮的影响，应对泥浆水头进行动态控制，保证护筒内外水头差2 m。

(6)钻进到弱风化角砾岩后将三翼刮刀钻头更换成带配重的球齿滚刀钻头，采取反循环减压钻进的工艺。

(7)钻孔到设计高程后，将钻头提高30 cm，钻头保持中速空转，用气举反循环清孔，抽净孔底沉渣，然后停钻2 h，再启动钻机，再进行一次清理。 4.6 成孔检测

成孔检测采用GZ-2S钻孔桩数字钻孔测井仪进行检测钻孔桩成孔孔径、孔斜率等，并根据测量情况判定合格或重新进行修孔。 4.7 钢筋笼制作和安装

钢筋笼长度为53～62 m，主筋为φ28，总质量为6.7～6.9 t，钢筋笼下部16～24 m范围内只有3根纵向主筋。钢筋笼主筋连接采用墩粗直螺纹套筒连接，采用长线法制作，制作完成后将螺纹套筒松开纵向分节，下部3根主筋的分成2节，上部35 m钢筋分成2节，单节最大质量3.2 t。采用25 t汽车吊安装，单个钢筋笼安装时间约4 h。 4.8 混凝土灌注

在灌注混凝土前进行气举反循环二次清孔，保证沉渣、含砂率、泥浆比重等各相泥浆指标符合规范要求。

混凝土灌注采用岸上拌和后用罐车通过栈桥运送到桩位处，采用φ250 mm导管

灌注，每根钻孔桩混凝土约120 m3，平均灌注时间4 h。混凝土采用高性能海工混凝土，掺加Ⅰ极粉煤灰、矿粉，选用聚羧酸高效缓凝减水剂，以减少坍落度延时损失，保证混凝土在灌注时有良好的流动性。灌注结束时桩顶高程高出设计高程0.5～1.0 m。

灌注过程中保证护筒内的泥浆面高度约高于海平面2 m，灌注混凝土时多余的泥浆排放到泥浆船上，施工结束后弃到海事局指定的排放地点。 5 结语

青岛海湾大桥四合同段海上钻孔灌注桩采用栈桥加钻孔平台的施工方法，降低了水中钻孔桩的施工难度，在钻机选型上根据地质情况选用的GPS-20反循环钻机，平均7～10 d完成1根钻孔桩施工，施工进度得到了保证，已施工完成的钻孔桩检测后质量全部为Ⅰ类桩。成桩检测结果显示，该施工工艺是完全可行的。同时，该施工工艺的成功实施也为海上钻孔桩施工提供了一定的经验和可借鉴之处。 参考文献：

[1] 张育红.包西铁路黄河特大桥深水钻孔桩施工技术[J].铁道建筑技术，2007(4). [2] 邱琼海.南京大胜关长江大桥8号主墩大直径超深钻孔桩施工技术[J].铁道标准设计，2007(5).

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[5] 李合强.深圳湾公路大桥海上钻孔桩施工技术[J].铁道标准设计，2007(5).