中铁一局集团第三工程有限公司 712039
摘要：高速公路在山区跨越河谷地段时多以高墩、大跨形式出现，部分桥墩处于临河的陡峭山坡上；受作业场地限制，无法修建泥浆池、沉淀池；受环保法规限制，泥浆不能直接排入河道。山区临河桩基受所处位置影响导致施工进度与桩基质量不易保证，而桩基施工进度直接决定桥梁整体工期能否实现，采取无泥浆护壁及排渣技术在山区临河桩基施工时具有一定的现实意义。
关健词：旋挖钻；水下灌注桩；技术应用
1.工程概况
1.1广西南（丹）至天（峨）下老高速公路清水河大桥结构形式采用（81+150+81）连续刚构+1×40预应力T梁，主墩为1#、2#墩。1#主墩左、右幅承台尺寸均为纵向17.7×横向11.2×高5.0m承台，承台下设8根Φ2.2m桩基础，左幅桩长40.0m，右幅桩长45.0m；钻孔过程中因地质原因Z1-7桩长调整为41m，Z1-8桩长调整为46m。
1.2清水河大桥1#主墩位处地形陡峭且临河（天峨端），桩位处原地面距设计桩顶最大高差达13.60m，承台下设C25片石混凝土挡墙，最大墙高21.3m；开挖线距承台底高差为48.0m；墩位附近无修建泥浆池、沉淀池的位置，也无放置钢质泥浆箱的位置，无法将钻渣通过泥浆排出桩孔；墩位处地表松软土在施工前发生过滑坡，施工难度极大。
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2.针对1#主墩处的现场条件，制定并采用如下处理方案：
2.1墩位处边坡处理
将施工便道修建至主墩处边坡顶部，使用小挖机从滑坡顶部清理松软土，清理完成后挖机外撤，采用人工在边坡顶打炮眼、爆破的方法将边坡顶部开裂、松动的石块清除，爆破遗留部分危石采用人工清理，清理完成的坡面坡比不小于1:0.5。便道随边坡开挖高度的降低及时进行改道。
2.2桩基钻孔施工
2.2.1鉴于1#主墩桩基所处的具体位置，为保证节点工期的实现，经项目部会商后决定采用三一EL400型旋挖钻，钻头采用牙轮钻头与常规钻头间隔单排布置，钻进时采用φ1.2m钻头先行开孔，φ1.8m钻头扩孔、φ2.2m钻头终孔，钻进过程中使用清水对钻头进行降温处理，钻头降温水与孔内钻渣经过钻头搅拌后形成渣泥，渣泥通过钻头配套的捞渣筒捞出桩孔，最后用专门制作的平底捞渣筒对桩底进行末次进行捞渣，所有钻渣用运土车运至弃渣场。
2.2.2刷坡至承台底位置后经现场测量仅有Z1-1、Z1-2、Z1-3、Y1-1、Y1-2共5根桩具备施工条件。第一次按Y1-2、Y1-1、Z1-2、Z1-1、Z1-3顺序完成桩基的施工；施工过程中成孔一根、灌注混凝土成桩一根。
2.2.3便道修建至靠河侧桩位处，人工配合挖机开挖承台下挡墙基础，完成后检测挡墙基底承载力，承载力合格后整修挡墙基底横坡、浇筑挡墙基础；然后按每次1.5m高度浇筑C25片石混凝土挡墙，每次在挡墙顶面预埋接茬钢筋或接茬片石；在水平与高度方向按3.0m间距设置挡墙泄水孔。
2.2.4首次挡墙施工至距承台底4.5m处，按如下次序施工桩基础：
2.2.4.1第二次按顺序施工：Y1-4桩基、Y1-8桩基、Y1-7桩基、Y1-3桩基、Z1-7桩基；
2.2.4.2第三次按顺序施工：Y1-6桩基、Y1-5桩基、Z1-4桩基、Z1-8桩基；
2.2.4.3第四次按顺序施工：Z1-5桩基、Z1-6桩基。
2.2.4.4每次成孔后旋挖钻退出墩位，完成已成孔桩基的灌桩施工。
2.3钻渣处理与清孔作业：
2.3.1灌桩前须将桩孔内的泥渣清理干净，但在不使用泥浆的情况下无法将桩孔内的沉渣排出，不满足设计与规范对沉渣厚度的要求。
2.3.2经现场实测，桩孔内水深在14~19m之间，使用捞渣筒多次捞渣后桩底沉渣厚度可满足规范要求；但在钢筋笼安放过程中笼体与孔壁碰撞摩擦造成孔底沉渣厚度加大，同时受多根桩连续安放钢筋笼、各桩孔灌注间距时间过长的影响，桩底沉渣厚度增加，现场实测钢筋笼安放完成后、桩基混凝土灌注前桩底最大沉渣厚度达到69cm，沉渣厚度超出规范规定的最大不大于5cm要求，须进行二次清孔。
2.3.3因受桩孔深度影响，泥浆泵扬程不能将桩孔内含钻渣的水抽排出桩孔；桩孔距离河道过近，孔内补水速度过快、无法将桩孔内水抽排干净。
2.3.4鉴于以上情况，现场在钻孔完成后与钢筋笼安放前采用平底捞渣筒进行清底；钢筋笼安放完成后、桩基混凝土灌注前采用高压风进行清底。
2.4高压风进行二次清孔作业方法如下：
2.4.1高压风由锚索施工用的空压机提供，风管使用空压机专用的高压风管。
2.4.2清孔风压控制在1.2Mpa；为避免通风后的风管在孔内出现旋转，入孔的高压风管端头加工安装、固定30kg重的圆形配重，风管从配重中央穿过、从导管中部下放到孔底，管口距孔底10cm；
2.4.3风管配重使用钢丝绳吊放，钢丝绳与风管每2.5m固定一次。
2.4.4根据现场实测，孔内沉渣厚度不超过70cm时，通风时间100分钟可使桩底沉渣全处于悬浮状态；在高压风管通风期间每隔15分钟用测绳测量沉渣厚度，通风至桩底无沉渣、灌桩混凝土到场时止。
2.4.5待灌桩混凝土到场后，暂停桩底通风，在导管内安装隔离球、在导管顶部安装容量为2m3的混凝土料斗并装满混凝土；
2.4.6再次将高压风管紧贴导管下至桩底并通风，通风5分钟后再次测量沉渣厚度，沉渣厚度达标后停止通风并立即开始桩基混凝土灌注作业，同时将高压风管回收。
2.5桩基水下混凝土灌注施工
2.5.1封底作业：
2.5.1.1本墩下φ2.2m桩基每米用混凝土3.8m3，桩基最小桩长40.0m；
2.5.1.2封底混凝土厚度按2.0m控制，需使用混凝土7.6m3；每车运输混凝土6.0m3，故封底时最少需2车混凝土到场方可进行封底；
2.5.1.3首辆罐车所运混凝土将料斗装满，首辆罐车退出、第2辆罐车行至料斗旁，做好往料斗中加注混凝土准备；
2.5.1.4封底开始后打开料斗底部阀门、第2辆罐车同时往料斗内加装混凝土，此时封底混凝土厚度可满足2.0m要求。
2.5.2桩基水下混凝土施工：
2.5.2.1封底混凝土施工完成后将大料斗更换为小料斗，正常进行灌桩作业；
2.5.2.2为保证桩身混凝土质量，导管埋入混凝土不小于4m；
2.5.2.3为保证桩顶混凝土密实，对桩顶6.0m范围混凝土进行振捣。
2.6桩头混凝土处理：
2.6.1当桩顶混凝土距护筒顶14~19.0m时，使用水泵开始对桩孔内清水抽出外排，抽水至混凝土面距护筒顶2.0m时止；
2.6.2使用泥浆泵将剩余的含泥较多的水抽入车载10m3泥浆罐中运走；
2.6.3当桩基混凝土顶面到达护筒顶时，人工将桩顶含泥渣混凝土清理至桩顶外露新鲜混凝土、将含泥渣混凝土装车运走外弃，对桩顶混凝土进行振捣并收平。
2.7接桩处理
本墩处共有11根桩需要进行接桩，接桩前先按环切法对桩头进行处理，完成后对桩顶进行凿毛，再按圆柱墩的施工方法进行接桩；接桩混凝土提高一个强度等级；接桩完成后对桩基进行二次检测。
3.桩基钻孔施工资源投入
3.1机械设备投入
三一EL400旋挖钻机（配牙轮钻头）1台，HG550-13C空压机1台，卡特320D挖掘机1台，15m3运渣车2台，10m3泥浆罐车1台，25t汽车吊1台，ZL-50E装载机1台，10m3混凝土罐车12台，9.5m长平板车1台，BX500电弧焊机1台，泥浆泵1台，120m扬程清水泵1台，Φ50mm振动棒3台。
3.2人力资源投入
现场技术员2人，现场安全员2人，现场领工2人，操作手21人，电焊工2人，钢筋工4人，混凝土工3人。
4.本方法的优点
4.1不用修建泥浆池、沉淀池，适用于场地受限地段，不用修建泥浆池、沉淀池，避免了泥浆的制备及抽排设备的投入，降低了施工成本。
4.2不用向外排放泥浆水，有利于环境保护，不存在违反环保法律的风险。
4.3桩孔底部沉渣厚度超标时，使用高压风进行二次清孔不需起吊钢筋笼；本墩承台下的16根桩基施工完毕经检测均为Ⅰ类桩，桩基施工质量得到保障。
4.4采用本法施工桩基的区域，钻渣及时外运，场地内无泥浆，安全文明施工有保障。
5.施工注意事项
5.1本工点位于高陡山区且临时，桩孔施工前必须完成边坡危石清理；临河侧做好硬防护，工点作业人员进入施工场地均须戴安全帽、穿救生衣；为保证安全，禁止边坡防护与桩基钻孔同时施工。
5.2桩基护筒安装完成后须对护筒中心进行复测；钢筋笼安装完成再次对桩孔中心进行复测，确认无误后方可进行灌桩作业。
5.3桩基钻孔钻至设计标高时，联系设计单位对桩基地质情况、嵌岩深度进行确认，经设计单位同意方可终孔。
5.4混凝土作业时，相邻两车混凝土入孔的间隔时间控制在90分钟内。
5.5施工便道做好排水与路面硬化，保证雨天正常通行。
5.6因便道坡度过大，混凝土罐车每车最大运输量不得超过6m3。
5.7施工场地狭小，灌桩作业时旋挖钻退出桩基作业区；施工期间做好交通指挥，每次只允许一台混凝土罐车进入墩位；多余车辆在错车台等待。
5.8桩孔间距小于6.0m时钻孔采取跳孔作业，防止塌孔。
5.9施工期间及时根据现场情况完成便道的改移，尽量降低便道纵坡、保证车行安全。