《1　前言》

1　前言

泰州大桥位于江苏省的泰州市和镇江、常州市之间，是江苏省“五纵九横五联”高速公路网的重要组成部分。 整个工程包括跨江大桥（主江、夹江）和南北接线。 夹江左汊桥位于扬中市南侧夹江段，上游距扬中大桥 8 km，下游距扬中二桥 16 km，北接扬中接线段，南联镇江新区。 全桥公路等级：双向六车道高速公路；设计速度：100 km/h；桥梁结构设计基准期：100 年；汽车荷载等级：公路 Ⅰ 级。

夹江左汊桥水中基础设 3 个墩，每墩 19 根桩，梅花型布置。 桩基为  2.0 m 钻孔灌注桩，按摩擦桩设计。 3 个墩的桩长分别为 86 m，88.5 m，94 m，从钻孔平台顶部到桩底的长度分别为 92 m， 94.5 m，100 m，全部采用旋挖钻机施工。

《2　水文、地质条件》

2　水文、地质条件

桥址区属长江下游感潮河段，潮位受长江径流与潮汐双重影响。 每个太阴日潮位两涨两落。 夹江大桥最高通航水位 ＋6.065 m，设计洪水位 ＋6.80 m，常水位 ＋1.0 ～2.0 m。 施工设防水位 ＋6.0 m。

桥址沿线岩土层分布自上而下可概括为：上部全新统松散层类（第 1～2 大层，厚度 35～54 m）、上更新统黏性土和砂性土类（第 3～4 大层，厚度约 30 m）以及中更新统粉质黏土、粉砂（第 5 大层），承载力均小于 550 kpa。 1，2 层土性较差，以松软的粉质黏土和稍密的砂性土为主；3，4，5 层从上至下颗粒逐渐变粗，表现为粉砂、细砂及中砂，砂性土以密实为主，局部中密状态，土性较好。

《3　旋挖钻机施工工艺》

3　旋挖钻机施工工艺

旋挖钻机是国内近年来逐渐流行的一种桩基施工机械，旋挖钻机施工钻孔桩主要包括钻机选型、搭设施工平台、插打钢护筒、钻孔、下钢筋笼、浇筑混凝土等多项施工工序。

《3.1　钻机选型》

3.1　钻机选型

左汊桥采用的旋挖钻机主要性能参数如下：型号 TIG300， 额定功率 256 kW， 动力头最大扭矩 300 kN·m，最大钻孔直径 2.5 m，最大钻孔深度 100 m，整机重量 90 t。

《3.2　搭设水上施工平台》

3.2　搭设水上施工平台

根据所选用的钻机类型、起吊设备及施工荷载进行水上钻孔平台设计。 平台平面尺寸为 42 m ×19.7 m。平台所用材料为 800 mm 钢管桩、600 mm 钢管桩、贝雷梁、型钢及混凝土桥面板。搭设水上施工平台的施工工序为钢管桩制造、运输→浮吊抛锚、定位→测量放样钢管桩位→震动打桩锤插打平台钢管桩→平台联结系及面板安装。 每个平台约使用钢材 250 t、混凝土面板 130 m3。

《3.3　插打钢护筒》

3.3　插打钢护筒

钢护筒在运输、存放过程中，在护筒的上下口及中间位置焊接十字支撑，以防变形。 待钻孔平台完成后，在平台上安装护筒插打导向装置，精确定位，利用 80 t 浮吊和 DZ150 型震动锤插打钢护筒到设计标高。 钢护筒采用壁厚 10 mm 的 Q235 钢板卷制，直径 225 cm，长 23 m，保证穿过软弱层，以确保钻孔时不坍孔、不翻砂。 钢护筒中心线应与桩中心线重合，平面位置偏差5 cm，倾斜率1 %[1]。

《3.4　设置泥浆池、弃渣池》

3.4　设置泥浆池、弃渣池

在平台横桥向两侧各置一艘 600 t 运输船，分别作为泥浆池和弃渣池。 在平台上设一个向外倾斜的铁弃渣池，用来临时盛放弃渣。 待弃渣存储到一定数量时，利用水枪切割弃渣，形成流动性较好的浆液顺溜槽流入弃渣船（见图 1 ）。 需要注意的是由于渣液下部比重大、不易流动，上部比重小、易流动，液面往往不平衡，所以弃渣船需要经常改变接渣部位，以防船只受力不均，引起侧翻。

《图1》

图 1　弃渣船

Fig. 1　A boat for bored residue

《3.5　泥浆制备》

3.5　泥浆制备

钻孔泥浆选用不分散、低固相、高黏度的 PHP 优质膨润土化学泥浆。 泥浆由优质膨润土、纯碱（Na2CO3）、羟甲基纤维素 （CMC） 和聚丙烯酰胺（PHP）等原料组成。 膨润土采用以蒙脱石为主的钠质膨润土，掺量为泥浆体积的 6 %～10 %；纯碱掺量为泥浆体积的 0.3 %～0.5 %，CMC 掺量为泥浆体积的 0.005 % ～0.01 %，PHP 掺量为泥浆体积的 0.003 %。 泥浆性能指标要求见表 1。

《表1》

表 1　泥浆指标

Table 1　Indicator of drilling mud

《3.6　安装钻机》

3.6　安装钻机

1）钻机被 200 t 浮吊运至平台上后，自行移动。旋挖钻机安装必须稳定，确保钻进过程中钻机不移位。 钻机就位时与平面最大倾角不超过 4°。 将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆竖直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。 钻机就位后，测放护筒顶、钻机标高，用于钻孔时孔深测量参考。 钻头中心与护筒顶面中心的偏差不得大于 5 cm。

2）钻孔最大深度近百米，应严格保证钻杆安装质量，连接螺栓必须按要求严格检查，以防发生掉钻、埋钻的情况。

3）开钻前应进行机械试运转。

《3.7　钻孔》

3.7　钻孔

3.7.1　钻进成孔原理

旋挖钻机的钻头（见图 2）为直筒式容器，不同型号的钻头大小不一。 钻头主要由钻土斗、切削斗齿、挡土板、底板锁定装置、上碰杆等组成。 钻头通过销轴与钻杆连接。 钻杆为多节可伸缩结构，主要作用是传递由动力头施加的扭矩和压力至钻头。

《图2》

图 2　旋挖钻机的钻头

Fig. 2　Bit of rotary drilling rig

旋挖钻机采用履带式底盘，整个机身可绕底盘中心实现 360°回转（见图 3）。 钻机钻进过程中，由动力头施加扭矩和钻压，通过可伸缩钻杆传递给钻头，钻头带动切削斗齿切入土体，钻头旋转时，切削斗齿将土体推进钻土斗完成取土。 钻土斗装满土体后，钻头反向旋转，挡土板通过底板锁定装置封闭。动力装置提升钻杆和钻头出孔外。 将钻杆和钻头移动到预先设置的弃渣池上方，钻头上碰杆与机架相碰后，挡土板打开。 土体在重力作用或水平摆动下排出钻土斗，落入弃渣池内，集中外运（见图 4）。 钻头下放并关闭挡土板。 回至孔内进行下一次钻进取土。 如此循环反复，不断取土、卸土，直至设计深度。

《图3》

图 3　钻机钻进

Fig. 3　Boring

《图4》

图 4　钻机排土

Fig. 4　Dumping

3.7.2　钻进注意事项

1）开始钻进时采用低速钻进。 钻进护筒底以下 3 m 后可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压。

2）钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。

3）起落钻头要平稳，避免撞击孔壁。 严防工具等杂物落入孔内。

4）钻孔应连续作业，因故中途停钻时，必须将钻头提起以防塌孔埋钻，并采取有效措施保证孔壁稳定。

《3.8　下钢筋笼》

3.8　下钢筋笼

桩基钢筋笼长约 88 m， 重约 30 t， 主筋 为 32 mm 螺纹钢，声测管用 4 根 57 ×3.5 mm 的钢管加工而成。 钢筋笼采用通长胎架加工，滚轧直螺纹接头，标准节长 １2 m。 钻孔结束后，钻机移位到下一孔位进行流水作业。 将分节制作好的钢筋笼运至指定地点，采用 50 t 履带吊机接长、下放。

《3.9　清孔》

3.9　清孔

测量孔底沉渣厚度，如沉渣厚度超标，可用气举反循环法清孔直至泥浆、孔底沉渣等各项指标符合设计及规范要求，严禁采用加深孔底深度的方法来代替清孔。

《3.10　浇筑混凝土》

3.10　浇筑混凝土

严格按照施工规范进行混凝土配合比设计，将理论配合比换算成施工配合比。 在钢筋笼下放到位、各项指标检验合格后，及时浇筑混凝土。

《4　旋挖钻机施工特点》

4　旋挖钻机施工特点

旋挖钻机在施工泰州大桥夹江左汊桥大直径超长钻孔灌注桩时，充分体现了以下特点：

1）钻进速度快。 钻机一天可进尺 70 m，两天可完成近百米的钻进。 平均来看，一根桩从开钻到浇筑混凝土完毕，可在三天内完成，最快为两天，大大缩短了成桩周期。

2）操作简便。 一台钻机仅需一个人操作，减少了现场机械操作人员及管理人员。

3）移位快捷。 普通钻机每次平移孔位需其他辅助人员、机械配合，且移动速度慢。 旋挖钻机机动性好，可自行移动，桩位之间移动方便、准确。

4）利于环保。 普通钻机所产生的渣土和泥浆量大约为桩孔体积的 3 倍，旋挖钻机泥浆只起护壁作用，钻屑中的泥浆含量相当低，可以重复使用，排出的渣土和泥浆量仅为桩孔体积的 1.1 倍。

5）桩孔对位方便准确。 在孔位对正过程中，操作手在驾驶室内利用先进的电子设备就可以精确地实现对位，使钻机达到最佳钻进状态，这是普通回旋钻机无法比拟的。

6）减少了工序。 旋挖钻直接挖土排出孔外，且采用优质泥浆护壁，所以孔底的沉渣厚度基本在 10 cm 以下，满足规范要求，无需清孔。

旋挖钻机顺利施工，和以下几项措施是分不开的：

1）坚实的钻孔平台。 旋挖钻机自重大，对平台整体刚度是一个考验。 本工程中每个平台打设了 20 根超过 20 m 长的钢管桩，根基稳固。 平台面板选用了厚 20 cm 的混凝土板，有效地保证了平台顶面的整体刚度和稳定性。 面板间用销钉连接，钻孔时，拔出销钉，吊开孔位处面板；钻孔结束后，将面板吊放回原位，装上销钉与周围面板连接，十分方便｡

2）钻机良好的工作状态。 定期保养、检修旋挖钻机的动力头、钻齿（见图 5）、行走装置等，并安排钻机生产厂家工程师进驻工地进行指导，使钻机始终处于适用状态。

《图5》

图 5　修复钻头上的齿板

Fig. 5　Repairing the bit

3）及时的材料、设备供应。 旋挖钻机钻孔速度快，这要求钢筋笼加工、混凝土供应等工序及时跟上，否则既浪费了钻孔赢得的时间，又增加了孔壁坍塌的危险。 该工程中钢筋笼加工、混凝土供应等保障有力，形成了高效的流水作业面。

《5　结语》

5　结语

泰州大桥夹江左汊桥 57 根桩基，使用两台旋挖钻机施工，从 2009 年 3 月 12 日开始至 2009 年 7 月 4 日结束。 钻孔桩经超声波检测均满足规范和设计要求，达到 I 类桩标准。 工程实践证明，在施工桥梁大直径超长钻孔桩时采用旋挖钻机，施工方便快捷并节约成本，收到了很好的经济效益和社会效益，也为类似工程提供了有益的借鉴。