1、1某飞行区滑行道桥桩基施工工艺摘 要:飞行区滑行道桥工程位于上海某机场商飞配套五跑道项目拖机道南侧，上跨机场围场河，外接商飞滑行道。桩径为 1.5m，桩长达52m，道桥工程中桩基的施工极为关键，桩基的质量直接影响着道桥的整体质量。本文介绍了该滑行道桥桩基施工工艺，并对施工中易出现的问题原因进行了分析，为以后上海软土地区类似工程的设计和施工积累了一定的技术参数和经验，具有一定的指导意义。 关键词：滑行道桥；桩基；施工工艺 中图分类号：U456.3+1 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概况 飞行区滑行道桥位于上海某机场商飞配套五跑道项目拖机道南侧，上跨机场围场河，外接商飞滑行道。滑行道桥设计安
2、全等级高，为一级；设计基准期长达 100 年；荷载等级按照 E 类飞机荷载进行设计，E 类飞机B747-400 重达 386.9t；结构尺寸大，桥梁宽度 45m，桥面长 48m；抗震设防烈度要求高，为 7 度；设计基本地震动峰值加速度为 0.1g。桥梁桩基采用钻孔灌注桩，分为 4 排，每排 9 根，全桥共计 36 根，桩径为1500mm，桥墩桩长 52m，桥台桩长 45m，桩底均置于2 粉砂层，孔底沉渣不大于 100mm。 2 场地地质条件 2场地经勘察揭示，场地地基土分布较稳定，由上至下地层分布情况为： 0 层吹填土，以粘性土为主，夹粉性土，欠固结，厚 2.5m。 2 层灰黑浜土，为分布于围
3、场河内的淤泥。 3 层灰色粘质粉土，饱和，中等压缩性，厚 3.3m。 层灰色淤泥质粉质粘土，饱和，流塑，高等压缩性，厚 3.3m。 层灰色淤泥质粘土，饱和，流塑，高等压缩性，厚 10.8m。 层灰色粘土，很湿饱和，软塑，高等中等压缩性，厚 9.7m。 1 层草黄色粉砂，中密，中等压缩性，厚 5.1m。 2 层草黄灰黄色粉砂，密实，中等低等压缩性。厚度大，揭露深度至 60.4m 尚未穿透。 3 桩基施工工艺 根据工程设计和地层情况，该工程施工采用回旋钻机钻孔，泥浆护壁两次清孔，导管法灌注水下混凝土成桩的施工方案，其工艺流程如图1 所示1-2。 图 1 桩基施工工艺流程图 3.1 桩位测量放样 现
4、场派专职测量人员负责测量放线及桩孔定位。桩基定位后，根据3桩定位点拉十字线钉放四个控制桩。 3.2 泥浆制备 现场设泥浆池（含回浆沉淀池、循环池、泥浆储备池和废浆池） ，其中回浆池和循环池体积一般为钻孔容积的 11.5 倍，要有较好的防渗能力。在沉淀池的旁边设置渣土区，沉渣采用反铲清理后放在渣土区，保证泥浆的巡回空间和存储空间。泥浆储备池尺寸为 10m6m2.5m，容积为 150m3。该工程在初钻时采用 NV-1 钠土造浆，钻进 12 根钻杆后，可采用原土造浆，制备泥浆的设备采用泥浆搅拌机。 钻进过程中泥浆参数值如下：上部 10m 范围内淤泥土层，比重1.101.20，含砂率 4%以下，粘度
5、20s23s；中部 10m30m 范围内粉质粘土层，比重 1.151.25，含砂率 4%以下，粘度 22s24s；下部30m52m 范围内粉砂土层，比重 1.201.30，含砂率 6%以下，粘度23s26s。 3.3 埋设护筒 护筒的埋设是桩机施工作业中的关键。该工程护筒采用 46m 加长护筒，以四个控制桩为基准埋设钢护筒。护筒选用 12mm 厚钢板卷制而成，护筒内径为设计桩径+20cm，上部开设 1 个溢浆孔，护筒埋设时，由人工、机械配合完成，主要利用旋挖钻机挖土至护筒底标高+70cm，吊车将护筒吊入孔内，钻机旋挖斗将其静力压入土中 50cm，其顶端应高出地面20cm，并保持水平，护筒中心与
6、桩位中心的偏差不得大于 50mm。护筒埋设要保持垂直，倾斜率应小于 1.5。 3.4 钻孔定位 4在桩位复核正确，护筒埋设符合要求，护筒、地坪标高已测定的基础上，钻机才能就位；桩机定位要准确、水平、垂直、稳固，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。钻机安放定位时，要机座平整，机架稳固，转盘（钻头）中心与护筒十字线中心对正，进行钻孔。 3.5 钻进成孔 1#桩机（型号 GPS-20） 、2#桩机（型号 GPS-20C）采用正循环回转钻孔，3#（型号 HY-400）桩机采用泵吸反循环成孔，均采用减压钻进，以避免和减少斜孔、弯孔、扩缩现象。成孔过程中，按试桩施工确定的参数进行施工
7、，设专职记录员记录成孔过程的各种参数。 成孔后及时报监理及检测单位进行成孔质量检查，检查合格后方能进行下道工序施工。 3.6 清孔 1#桩机拟采用泥浆泵正循环清孔，2#桩机采用气举反循环清孔，3#桩机采用反循环一清，二清采用泥浆泵正循环清孔。 清孔要求：一清后，泥浆比重 1.151.25，含砂率 5%以下，粘度22s24s，沉渣厚度小于 10cm；二清后，泥浆比重 1.081.15，含砂率3%以下，粘度 19s22s，沉渣厚度小于 10cm。清孔过程中必须及时补给足够的泥浆以保持孔内浆液面的稳定。从清孔停止至混凝土开始浇灌，应控制在 1.53h，一般不得超过 4h，否则应重新清孔。 3.7 钢
8、筋笼制作与安放 3.7.1 钢筋制作与安装 5钢筋笼和声测管先行分节制作，制作在加工场地进行。制作过程中，注意把检测管与箍筋焊接牢固，且位置准确。现场吊装中。首先下放第一节钢筋笼，随即下放第二节钢筋笼，并组织专业钢筋工进行上下两节钢筋笼绑条焊连接，连接完成后，继续下放钢筋笼，并用型钢临时固定。以后钢筋笼的安装重复以上程序。 3.7.2 安装施工要点 （1）施工中要注意上下钢筋笼的位置正确，轴线一致，防止笼身弯折。另外，所有连接接头应按规范错开布置，施工时控制时间在 5 小时以内，以免操作时间过长造成坍孔。 （2）钢筋笼内加设加强筋，以保证在搬运、吊放过程中不致变形，并每隔 2m 按照图纸设保护
9、层钢筋，以保证钢筋笼位置正确，且有一定厚度保护层，钢筋笼放入孔内，在砼浇注过程中，应采用适当措施防止钢筋笼上浮。 （3）钻孔灌注桩桩身内留设 3 根均布的声测管，该声测管随钢筋笼下放时同时安装。声测管采用大一号钢管连接，连接管两端采用电焊封严，沿桩长通长布置。在桩身混凝土灌注后由专业单位对灌注桩桩身混凝土进行超声波检测，以检查桩身混凝土的施工质量。由于声测管与注浆管相结合，故本声测管设置与安装应严格按压浆管设置，以保证压浆顺利。 （4）钢筋笼根据桩长在孔口逐段焊接成整体下入孔内。主筋错距大于 35d,且不小于 500mm；钢筋接头采用单面焊接，两钢筋搭接端部应预先折向一侧，使两接合钢筋轴线一致
10、，焊缝饱满，单面焊接大于 10d；同6一截面接头不大于总数的 50%。 3.8 下导管 导管使用前应先做水密试验，水压应不小于孔内水深 1.3 倍的压力，不漏水即为合格，导管水密试验压力：55m1t/m1.3=71.5t。导管可在钻孔旁预先分段拼装，在吊放时再逐段拼接。用汽车吊机下导管，灌注砼时用汽车吊机提升、人工拆卸导管。在下管时清点连接根数，检查连接处的密封情况，严防泥浆渗入管内。导管下口离桩底 0.4m。 3.9 水下混凝土灌注 混凝土初灌料斗采用 3m料斗，料斗隔水塞使用铁板，开始灌注混凝土隔水铁板拔出，混凝土灌入同时加快商品砼车卸料速度，随着砼的上升，要及时测量，并适当提升和拆卸导管
11、，保持导管底部埋入砼中 26m3。此外，灌注混凝土还要注意：（1）灌注工作一开始，则必须连续进行，任何故障中断不超过半小时，以防止混泥或断桩事故发生。整根桩灌注时间一般不得超过 4 小时。 （2）每根桩做 34 组试块，标准养护 28 天后做抗压试验。 （3）灌注的桩顶标高比设计高出 0.81 米，接桩时多余部分予于凿除，确保桩基端部砼强度。 3.10 桩底压浆4-5 3.10.1 施工步骤及压浆参数设定 压浆参数主要包括压浆水灰比、压浆量以及终止压力，由于地质条件的不同，不同工程应采用不同的参数。根据以往工程的实践情况和该工程桩底地质资料，设定压浆参数如下：水灰比在 0.50.7 之间；压浆
12、量为 3.153.75t；最大压力应该控制在 6MPa，持续时间为 5 分钟，压7浆流量不宜超过 75L/min。 3.10.2 压浆施工要点 （1）压浆管的制作与布置 压浆管采用外径 57mm，壁厚 3mm 的热轧无缝钢管制作，接头采用大一号钢管连接，连接管两端采用电焊封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出 120cm，在桩底部长出钢筋笼 20cm，上部高出桩顶混凝土面 50cm 但不宜露出地面以便于保护。压浆管在最下部 30cm 制作成压浆喷头，在该部分采用钻头均匀钻出 4 排（每排 4 个） 、间距 3cm、直径 3mm 的压浆孔作为压浆喷头，用图钉将压浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在
13、两端用胶带封严。钢筋笼内侧平面呈等边三角形布置压浆管。 （2）压浆桩位的选择 根据以往工程实践，在粉沙层中，水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出，压浆的桩应在混凝土灌注完成七天后，并且该桩周围至少 8m 范围内没有钻机钻孔作业，该范围内的桩混凝土灌注完成也应在三天以上。 （3）压浆施工顺序 压浆时最好采用整个墩台桩一次性压浆，压浆先施工中间桩再施工两侧桩；压浆时采用两根桩循环压浆，即先压第一根桩的 A 管，压浆量约占总量的 40 %（1.261.5t 水泥浆） ，压完后再压第二根桩的 A 管，然后依次压第一根桩的 B 管和第二根桩的 B 管压浆量约占总量的
14、 40 %（1.261.5t 水泥浆） ，最后依次压第一根桩的 C 管和第二根桩的 C 管压浆量约占总量的 20 %（0.630.75t 水泥浆） ，这样就能保证同一根桩82 根管压浆时间间隔 3060min 以上，给水泥浆一个在粉土层中扩散的时间。 4.施工中易出现的问题原因分析 4.1 塌孔 塌孔可分为以下几种：（1）成孔中塌孔、埋钻；（2）混凝土浇筑前塌孔，造成孔底沉碴超厚事故；（3）浇筑过程中塌孔，形成缩颈、夹泥。 塌孔主要有以下几个主要原因：（1）没有根据土质条件选用合适的成孔工艺和相应质量的泥浆； （2） 护筒埋置太浅，或护筒周围填封不严，漏水、漏浆；（3）未及时向钻孔内加泥浆或水
15、，造成孔内泥浆面低于孔外水位；（4）钻杆不直，摇摆碰撞孔壁；（5）遇流砂、淤泥、松散土层时，钻进速度太快；（6） 清孔操作不当，供水管直接冲刷孔壁导致塌孔； （7） 清孔后泥浆密度、粘度降低，对孔壁压力减小； （8） 提升、下落冲锤、掏碴筒和放钢筋笼时碰撞孔壁； （9） 浇筑混凝土导管碰撞孔壁。 4.2 钻孔偏斜 钻孔偏移倾斜主要原因有： （1）场地土质松软，桩基不稳，钻杆导架不垂直； （2） 钻机磨损严重，部件松动； （3）钻杆弯曲或连接不当，使钻头钻杆中心线不同轴；（4）起重滑轮边缘、固定钻杆的卡孔和护筒三者不在同一轴线上，又没有及时检查校正；（5） 土层软硬差别大，或遇障碍物。 4.3
16、钢筋笼下放困难 9钢筋笼下放困难主要原因有： （1） 制作、堆放、起吊、运输过程中钢筋笼变形过大；（2） 钢筋笼过长；（3） 吊放钢筋笼不是垂直缓慢放下，而是倾斜插入；（4）孔底沉碴过厚，导致钢筋笼放不到底;（5） 钢筋笼需分段安装时，连接焊缝尺寸不足，焊接质量差。 4.4 孔底沉碴过厚 孔底沉碴过厚其主要原因有：（1） 清碴工艺不当，清碴不彻底； （2） 清孔后泥浆密度过小，孔壁坍塌，或孔底泥砂漏入。 （3）清孔后，停歇时间过长，造成石屑、碎碴沉淀量增加； （4） 旋转钢筋笼、混凝土导管等碰撞孔壁。 4.5 导管堵塞 导管浇筑混凝土时，因故导管堵塞，混凝土浇筑被控停止。常见原因有以下几类：
17、（1） 混凝土在导管内停留时间过长。常见原因是混凝土开始浇筑后，因供料系统故障，造成混凝土不能连续补给，导致不能及时提升导管； （2） 导管埋入混凝土太深。常见原因是成桩过程中，导管埋深扩管内外混凝土面高差的测量控制不严，造成未能及时提升导管。还有少数施工操作人员怕提升导管后，拆卸工作带来麻烦，而减少提升拆卸次数，也会造成导管埋设过深； （3 ） 混凝土性能不良： 1） 坍落度太低。2） 初凝时间太短。3） 砂率太低而造成混凝土流动性差，不宜用来浇筑水下混凝土。 5 结语 结合施工情况以及孔径检测情况证明，该飞行区滑行道桥桩基桩施10工虽技术难度大、风险大，但采用的施工工艺完全可以确保本工程钻
18、孔灌注桩的施工质量。通过该工程的施工，总结出了一套完整的上海软土地区钻孔灌注桩的施工工艺，并对施工中易出现的问题原因进行了分析，为以后上海软土地区类似工程的设计和施工积累了一定的技术参数和经验，具有一定的指导意义。 参考文献 1龚维明，吕志涛. 桩底压浆灌注桩J工业建筑, 1996,(03)18-22 . 2 刘俊龙. 桩底沉渣对超长大直径钻孔灌注桩承载力影响的试验研究J工程勘察, 2000,(03):34-35 . 3沈保汉. 后注浆桩技术(2)泥浆护壁钻孔灌注桩桩端压力注浆工艺J工业建筑, 2001,(06) :25-27. 4李为国. 压密注浆处理软土地基初探J福建建筑, 1997,(01) 19:21. 5 施峰. 大直径超长钻孔灌注桩桩端高压注浆的试验研究J福建建设科技, 1995,(02) :38-42.
