1工程概况

 

　　青岛海湾大桥第十合同段位于黄岛岸侧，桥梁左右幅分离设置，单幅桥面宽度17m，全长2550m。上部构造采用50米现浇连续箱梁，下部构造采用花瓶型桥墩、圆倒角方承台，采用Φ1.5m群桩基础，均为摩擦桩设计，桩长43～54m不等，共计416根。桩底持力层为弱风化泥质砂岩或弱风化砂质泥岩。根据地质勘察报告，其中390#～424#桥墩淤泥覆盖层为0.3～0.62m不等，373#～389#桥墩淤泥覆盖层为1.5～6.09m不等，其下为亚粘土或强风化泥质砂岩，承载能力最小值为200KPa。

 

　　2钻机选型

 

　　根据现场实际情况，423、424#墩近岸侧，设置筑岛围堰，采用冲击式反循环钻机施工；422#～390#墩覆盖层较浅、持力层岩层极限抗压强度较大，采用KP2000型回旋钻施工；389～373#墩，覆盖层较深、持力层岩层极限抗压强度相对较小，采用FR622C型旋挖机钻施工。此处着重介绍旋挖钻施工工艺。

 

　　3平台搭设

 

　　旋挖钻机自重65T，平台按100T荷载设计。采用水中固定钢结构。首先沉放钢管桩，再在钢管桩上铺设2I45b和2I56a型钢梁。平台横方向沉设8排Ф80cm钢管桩，共计16棵钢管桩，相邻桩间设置剪刀撑（[20槽钢]）连接。平台平面尺寸为36m9.5m。贝雷片作纵梁，I20a工字钢作分配横梁。施工平台纵断面图如下：

 

　　钢管桩沉放完毕后，开始进行钻孔平台型钢布设，其具体步骤如下：各钢管桩在适当高度割平钢管桩头→安装并焊接10mm钢板→安装2I45a工字钢纵梁和2I56a工字钢横梁→安装贝雷片及连接件→铺设I20工字钢(U型螺栓固定)→铺设δ=10mm厚钢板，加设安全护栏。

 

　　4泥浆拌制与钻渣处理

 

　　采用海水泥浆施工，配合比（质量比）如下：

 

　　海水：膨润土：PAC：Na2CO3=1：0.13：0.0037：0.005

 

　　泥浆在钢护筒内制作，开钻前，用泥浆泵将孔内的海水（包括部分淤泥）抽净，然后在孔内加入一定量的膨润土和海水，利用旋挖钻机钻头提放旋转造浆，此时钻机只是造浆而不进尺，待泥浆数量及各项指标达到设计要求时，开始钻进。同时，在造浆池内按一定比例加入膨润土和海水，利用空压机压缩空气搅拌成浆，泥浆通过连通管（或泥浆泵）从造浆池进入开钻孔孔内。在整个钻进过程中，要不断在造浆池内补充海水和膨润土等原料，以补充孔内泥浆，保持孔内水头，防止塌孔。

 

　　在平台上设置集渣箱，收集旋挖钻挖出的渣土。待渣箱盛满后用汽车运送至指定弃渣场地。

 

　　5钻孔与成孔

 

　　FR622C型旋挖钻机采用静态泥浆护壁钻斗取土的工艺，旋挖钻及钻斗取土时依靠钻斗和钻杆自重及（加压装置）切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成取土；遇硬土，自重力不足时，斗齿不易切入土层，可通过加压油缸对钻杆加压强行切入土层，完成钻孔取土；当遇岩层旋挖钻斗不能钻进时更换岩石螺旋钻头或采用回旋钻作业。岩石螺旋钻头所用切削具为尖部镶有钨钢硬质合金的截齿，主要用于风化基岩、胶结较好的卵砾石地层。钻斗内装满土后由卷扬机提升钻杆及钻头至平台沉渣箱，打开钻斗底部斗门反复正反转动钻具，直至把土卸完。关好斗门再回转到孔口开始下一斗的挖掘。如此循环作业，直至达到设计底高程。

 

　　6清孔、钢筋笼预制与安装

 

　　钻孔深度达到设计标高后，用JJC-1D型灌注桩孔径检测系统进行孔径、沉渣厚度和垂直度的检查，开始进行首次清孔。旋挖钻首次清孔采用成孔后静置1.5h，使泥浆中的钻渣沉淀，用钻机旋出。钢筋笼下放到位后，使用气举反循环进行二次清孔，使沉渣呈悬浮状态后立即开始水下砼施工。

 

　　钢筋笼采用场外制作，分三节下放，节段间采用镦粗直螺纹连接。

 

　　7灌注与桩头处理

 

　　采用C35高性能海工混凝土灌注，配合比如下：

 

　　水泥：粉煤灰：矿粉：砂：石子：水：减水剂：引气剂：阻绣剂=164：76：230：748：914：160：4.7：0.0179：6.0．

 

　　混凝土灌注过程中要保证首批混凝土浇筑后的导管埋深以及混凝土浇注的连续性。为确保桩头质量，混凝土超灌高度按1.2m控制。待桩头混凝土初凝后，抽出孔内泥浆，用汽车吊配合人工将超灌部分挖除，标高按超出桩顶20cm控制。

 

　　8结语

 

　　旋挖钻机与常规回旋钻机各具特点，如下表：

 

　　编号 区别FR622C型旋挖钻机KP200型回旋钻机

 

　　1 成孔工艺不同用筒式钻头成孔，将斗齿切削下来的土直接装进筒式容器内，然后由钻杆提出。用梳齿钻头、滚刀钻头等将土切削，通过循环泥浆带出孔口。

 

　　2 就位方式不同履带式行走体系移动方便，就位仅需几分钟，钻机整体置于履带上进行钻孔作业。通过吊车或人工简易方法就位，对原地面要求高，辅助工作时间长

 

　　3 施工需求能源不同由自带的柴油发动机输出动力来完成钻机的行走移动和钻进工作依靠现场提供大功率电源来完成钻孔工作。

 

　　4 钻进工效不同钻杆为液压伸缩式，与钻头相连，可快速下钻和提钻，使钻进速度快，效益高。钻杆间通过栓接或销接，每钻进到一定深度，就必须人工加一节钻杆，速度慢、效益低。

 

　　5 自身稳定性的可调程度不同自身稳定性通过底盘伸缩式履带调整，机体垂直度，钻杆垂直度，成孔垂直度通过电子监测元件控制，操作手可直接读取，操作起来简易方便自身稳定性和垂直度依靠垫在钻机下面的方木和楔块通过人工来调整，成孔垂直度只有在成孔后可测设。

 

　　6 使用的泥浆不同由澎润土、烧碱、纤维素根据不同地质按一定比例组成化学泥浆，泥皮薄，护壁作用好，并可重复利用，环境污染小。造浆材料一般为桩体自身土质，遇到砂性土加些粘土或澎润土即可。

 

　　通过超声波检测，我合同段旋挖钻成孔的桩基均为Ⅰ类桩。其机动性强、成桩速度快、泥浆用量少的特点，尤其适合在地势凹凸不平不平、工期要求紧、环保要求高的各类沙土、黄土、粘土及软岩中推广。

 

　　参考文献

 

　　1、山东高速青岛公路有限公司．《青岛海湾大桥土建工程招标文件》．2006

 

　　2、JTT041-2000《公路桥涵施工技术规范》．北京：人民交通出版社，2000.

 

　　3、JTGF80/1-2004《公路工程质量检验评定标准》．北京：人民交通出版社，2004.

 

　　4、交通部第一公路工程公司.《桥涵》．北京：人民交通出版社，2005

 

　　5、周水兴等.《路桥施工计算手册》．北京：人民交通出版社，2001

 

　　6、《钢结构设计手册》中国建筑工业出版社.2004.

 

　　7、杨文渊.《实用土木工程手册》.北京：人民交通出版社，1985v