北江大桥桥墩钻孔施工技术中泥浆循环研究

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1、北江大桥桥墩钻孔施工技术中泥浆循环研究　　摘要：北江大桥桥墩施工采用钻孔施工技术，本文分析了大桥桥墩钻孔施工工艺的钢护筒制作安装，泥浆循环，高级PHP泥浆应用，清孔工艺，水下砼灌注，桩基成孔质量检测，重点探讨了钻孔施工中泥浆循环以及高级PHP泥浆应用。关键词：钻孔施工；泥浆循环；高级PHP泥浆中图分类号：TU74文献标识码：A7国道主干线广州绕城公路西环南段北江特大桥主桥为75m+136m+75m预应力砼连续刚构桥，双向8车道，半幅桥面宽度20.25m，梁部采用单箱双室断面，主墩采用单箱双室形薄壁空心墩，主墩承台为整体式高桩承台，每个主墩基础采用12根φ250cm钻孔灌注桩，最深设计桩长

2、88m。23#、24#主墩处地质比较复杂，河床底标高约为-21.5m，河床下地层结构自上而下为：细砂层厚度约5m，圆砾层厚度约5.5m，卵石层厚度约3.5m，强风化凝灰质角砾岩厚约2m，向下60m全部为弱风化凝灰质角砾岩和微风化凝灰质角砾岩软硬交错夹层，而且岩面严重倾斜。北江为国家Ⅲ级航道，过往船只频繁。施工区域江面宽约530m，水深约26m，每日潮水两涨两落。本区域6～9月为汛期，北江水位受西江水位和粤北地区强降雨影响，最高洪水位可达8m以上。2005年6月中下旬,北江发生了超百年一遇的特大洪水，桥位处最高洪水位达到9.15m。一、钻孔施工平台施工平台平面尺寸为51mx14m，基础采用

3、Ф800mm×8mm的钢管桩，钢管桩顶面安装10mm厚钢盖板，上设双拼I25a工字钢通长垫梁，在垫梁顶面纵横梁分别采用贝雷梁和Ⅰ45a工字钢，上铺10槽钢，面层采用δ5mm钢板或50mm厚木板。钢管桩采用打桩船打设，入土深度为12～15m。由于钢管桩自由长度为25m，为保证其稳定性，在钢管桩之间、钢管桩与桩基钢护筒之间用14槽钢做剪刀撑，并在上下游方向抛设锚锭。二、钢护筒制作安装7由于北江江深水急，而且护筒要穿过圆砾层和卵石层，对钢护筒自身刚度和准确定位是一种严峻考验。钢护筒壁厚最初设计为20mm，通过仔细检算，最终壁厚确定为12mm，直径采用Φ280cm。为确保钢护筒振动下沉时的刚度和

4、强度，在钢护筒自由长度的中间区域外壁四周加焊8道12000mmx100mmx8mm扁钢，并在护筒底口处加设50cm高的δ12mm钢带作为刃脚，在每节连接处四周加设400mmx300mmx10mm的加强板。仅钢护筒一项即节约成本约25万元。钢护筒在加工场分段制作，接头焊接采用坡口双面焊，每根桩基钢护筒分段长度为10.5m+9m+9m+6m，在现场再接长。护筒沉放采用导向架定位。导向架由I25a工字钢、10槽钢等焊成正六边形结构，高度12m，内空比护筒外径大5cm。钢护筒入土时尽量选择平潮时段，以减小水流对钢护筒的推力。钢护筒沉放采用250KW振动锤，沉放过程中要悬挂锤球测量其倾斜度，保证不

5、大于0.5%。施工中发现钢护筒在刚沉入卵石层后，就很难再有进尺。继续强制振动下沉会导致护筒底脚变形或偏位，然而如果不再下沉，护筒底存在漏浆和坍孔的危险。为解决这一问题，施工中采用“钻孔后再次跟进”的方法。三、泥浆循环7主墩桩基泥浆循环除KP2500型回旋钻机采用泵吸反循环方法外，其余均采用气举反循环。空压机均采用移动式螺杆式空压机，容积流量为18～26m3。泥浆循环与钻渣排除采用“一级处理，二级沉淀”的方法。循环系统由沉淀筒、循环池、连通管、分离筛等组成。沉淀筒用2.5m高Φ280cm钢护筒加焊底板做成，循环池利用钻孔桩基的相邻护筒，沉淀筒放在循环池的上方，在施工桩基护筒与相邻护筒之间焊

6、接Φ30cm连通管。从钻杆喷出的泥浆经过放在沉渣筒上的分离筛滤网将钻渣排出，过滤后的泥浆流入沉渣筒，泥浆再经沉渣筒上部的软管出口流入循环池，最后通过连通管返回桩基护筒内。四、高级PHP泥浆应用泥浆的作用主要是平衡地层压力，悬浮、携带钻渣，润滑、冷却钻头，形成泥皮、增加孔壁稳定性。北江特大桥主墩钢护筒虽然进行了“多次跟进”，但最终仍然没有到达岩层，钢护筒底卵石层属易漏浆和坍孔地层，为保证护壁的稳定，在桩基施工中采用了不分散、低固相、高粘度高级PHP泥浆。在开孔前，试验室根据主墩水源和地质条件进行泥浆配制试验，在基本配合比的基础上进行修正、调配，最终确定最佳配合比。在修正配合比过程中，要对泥

7、浆进行密度、稳定性、流动性以及对泥皮形成性能试验。表1高级泥浆基本配合比表钻孔过程中根据不同的地层条件和施工工况，及时调整泥浆的技术参数。试验室派专人每天定时对各桩基泥浆取样，带回试验室检验，根据检验结果及时做出调整方案，并将调整方案通知现场技术人员进行实施。表2钻孔泥浆性能指标表7由于高级PHP泥浆相对普通泥浆费用较大，因此灌桩过程中应做好泥浆的回收工作，水下砼灌注时用泥浆泵将返出的泥浆抽到泥浆船里或抽到其他未施工的护筒里。回收的