总第２５０期 ２０１２年第ｌ期 Ｆｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 交通科技 Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２５０ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２Ｏｌ２ 南京长江第四大桥北塔钻孑Ｌ桩基础施工技术 季袁飞 （中铁大桥局集团第四工程有限公司 南京２１００３１） 摘 要介绍了南京长江第四大桥北塔钻孔桩基础的施工工艺，重点阐述了钻孔平台的设计与施工 以及超长大直径钻孔桩在砂质泥岩中带浆钻进成孔等关键施工技术。实践证明，南京长江第四大桥 北塔桩基础施工中对砂质泥岩采用带浆钻进成孔技术是成功的，实现了根根成孔、成桩的目标。 关键词 砂质泥岩带浆钻进糊钻施工 南京长江第四大桥位于南京长江第二大桥下 游约１０ ｋｍ处，距长江人海口约３２０ ｋｍ，全长 ２８．９９６ ｋｍ。主桥为双塔三跨悬索桥，跨径布置 为（１６６ ｍ＋４１０．２ ｍ）＋ｌ ４１８ ｍ ４－（３６３．４ ｍ＋ 第一，世界第三。 北塔基础共有３８根直径２．８０ ｍ的钻孑Ｌ桩， 承台呈哑铃型，每个圆形部分各布置有１９根桩。 钻孔桩桩底标高一１１０．０ ｍ、桩顶标高一３．０ ｍ， 嵌岩近５０ ｍ，持力层为微风化砂质泥岩［ 。基础 构造见图１。 侧面 ｌ１８．４ ｍ），高速公路标准，双向６车道，设计速度 ｌ ００ ｋｍ／ｈ。主跨１ ４ ｌ ８ ｍ在同类桥型中居国内 立面 一／上Ｌ —ｕ＿＼ Ｉ Ｉ Ｊ ｛Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ 承台ｃ ｊ５砼 ｌ ｆ ｌ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｒ Ｉ ｌ Ｉ ｌ Ｉ ｌ Ｉ ｌ ｌ ｌｌ ＼钻孔桩 Ｃ混３凝５水土＿下 ａ）立面图 ｌ』ｊ』ｊ ｌ Ｉ ｆ Ｊ Ｉ『Ｉ ｆ Ｉ ２．８ ｒＴ……… ］ 丌 Ｉ ４×４．Ｓ ５：１９．４ Ｕ ｌ ｊｌｕ 姗 ｂ）侧面图 ｃ）剖面图 图ｌ北塔基础一般构造（单位：ｍ） １工程水文、地质概况 １．１水文情况 为非正规半日潮型，每日有２次高潮和低潮。受 长江径流和潮汐的共同影响，水流流速过程呈周 期性变化，涨潮时流速小、落潮时流速大，汛期流 南京长江河段受潮汐影响，属感潮河段，潮汐 收稿日期：２０１卜１Ｏ－１１ 速变化小，枯水期流速变化大。设计水位依据南 京水位站建国以来的实测资料（修正后）以及桥位 季袁飞：南京长江第四大桥北塔钻孔桩基础施工技术 ２０１２年第ｌ期 短期实测水位资料进行推算，成果见表１。 表１设计水位计算成果表 ２．２钻孔平台计算 ２．２．１单桩承载力计算 根据地质钻孔柱状图，按照《公路桥涵地基与 基础设计规范》（ＪＴＧ Ｄ６３—２００７）５．３．３—３公式 计算单桩承载力，桩侧土的摩阻力标准值ｑ 按 表３取用。 表３地质钻孔摩阻力表 ３００年一遇条件下基础冲刷深度见表２。 表２主桥３００年一遇潮流作用下冲刷深度 ｍ １．２地质情况 南京长江四桥位于长江下游的龙潭水道，河 床断面为不对称Ｖ形，深泓靠近南岸。北塔河床 高程一５．Ｏ～一６．０ ｍ，由北向南倾斜。北塔处基 直径１．２ ｍ支撑桩局部冲刷按３．０ １ＴＩ考虑， 岩面以上覆盖层厚度５８．３ ｍ，由密实的细砂、中 钢护筒局部冲刷按６．０ ｍ考虑，计算单桩承载力 砂等构成，以下依次为１．５ ｍ厚强风化粉砂岩， 及钢桩入土深度见表４。 ５．８ ｍ厚弱风化粉砂岩，３９．１ ｍ厚微风化砂质泥 表４单桩承载力计算表 岩（粉砂岩）。 ２钻孔平台设计与施工 ２．１钻孔平台设计 根据工程进度安排，施工平台设计时考虑汛 期的水流力和河床冲刷等不利因素，设计高水位 取７．９８ ｍ，最大流速取１．５ ｍ／ｓ，计算河床冲刷深 ２．２．２护筒牛腿计算 度支撑桩局部冲刷按３．０ ｒｎ考虑，钢护筒局部冲 护筒最大受力２ ２４４ ｋＮ，单牛腿受力ｌ １２２ 刷按６．０ ｍ考虑。为降低施工成本，同时减少围 ｋＮ，计算压力面为０．４ ｍＸ０．６４ ｍ＝０．２５６ ｍ。， 堰内支撑桩拔除的工作量，单幅钻孔平台中间区 ４ ３８２．８ ｋＮ／ｍ。，计算结果见表５。 域未设置支撑桩，考虑未钻孔施工的钢护筒参与 表５护筒牛腿计算结果表 支撑受力。 北塔基础施工平台平面尺寸７４．４ ｍ×３４．３ ｍ，耗材１ ０８８ ｔ。水上施工平台分为左、右２幅钻 孑Ｌ平台和中间作业平台３部分。根据表１设计水 位，结合目前三峡库区蓄水和泄水情况，考虑到长 ２．３钻孔平台施工 江水位和平台下部联结系的安拆工况，且保证既 利用１５０ ｔ水上浮吊配合ＡＰＥ４００Ｂ打桩锤 有栈桥与施工平台顶面高度协调统一，将平台顶 插打平台支承桩，焊接桩间连接系。钻孔平台在 面标高定为＋８．５ ｍ。共布置４３根直径１ ２００ 公司基地钢结构车间分块制造，单幅钻孑Ｌ平台共 ｍ、壁厚１２ ｍｍ的钢管桩，单幅钻孔平台ｌ４根、 分为５块，船运至现场后１５０ ｔ浮吊分块吊装，整 作业平台ｌ５根。平台在标高＋４．１５ ｍ设置下平 体组拼；然后在平台上安装导向架，利用导向架插 联。钢管桩的设计桩底标高为～２６．３５ ｍ，沉桩 打钢护筒，将平台与钢护筒连接成整体，形成钻孔 以标高和贯入度控制，由双联装ＡＰＥ４００型柴油 平台。钻孔平台经荷载试验－２］合格后进行钻孔桩 锤插打。 施工。 ２０１２年第ｌ期 季袁飞：南京长江第四大桥北塔钻孑Ｌ桩基础施工技术 考虑到北塔墩处水深较浅，综合起吊设备能 力和定位要求，将钢护筒设计为２节，其中底节为 ２２ ｍ、顶节为１７．５ ｍ，现场水上接长设置一个接 主，在钢护筒下沉困难时通过在护筒内吸泥的方 法使护筒下沉到设计标高。 ３砂质泥岩／粉砂岩超长大直径钻孔桩施工 ３．１钻孑Ｌ平台施工 头。钢护筒插打至设计标高后，即行焊接护筒牛 腿，使钻孔平台梁支撑在护筒牛腿上，为确保钻孔 安全，钻孔前需解除施钻钢护筒与平台梁的支撑 连接。 根据墩位处水深浅、流速不大的情况，采取平 钻孔桩从平台到孔底深达１２０ ｍ，且嵌岩近 ５０ ｍ，对钻机的转矩及钻杆质量要求较高。 本工程选用ＫＴＹ３０００型钻机４台、ＫＰＧ一 面定位导向架定位钢护筒。钢护筒以振动下沉为 ３０００型钻机４台，其相应技术指标见表７。 表７钻机性能参数表 ３．２成孔 装入孔对接。经过两根桩钢筋笼的安装下沉，操 由于钢护筒没有入粉砂岩，还有３Ｏ多ｍ的 作熟练后，最快达到２０ ｈ下一根钢筋笼。 ３．４水下混凝土灌注 超１００ ｒｎ钻孔桩桩身质量的好坏取决于水 下混凝土的灌注质量。施工前需编制详细的水下 混凝土灌注施工作业指导书，严格按工艺操作，每 一砂层，故仍采用带浆钻进。由于该钻孔桩成孑Ｌ的 难点和重点为砂质泥岩钻进，因此施工中主要采 取了以下措施。 （１）针对不同的土层采取不同的钻压、转速、 钻进速度、泥浆指标等控制参数。 （２）在砂层和强风化泥岩层中分别采用刮刀 钻头和滚刀钻头，根据两根桩的钻进效率对比在 泥岩中采用滚刀钻头钻进，并在强风化泥岩中采 取适当提钻上下拉动并反向转动数次等措施，以 有效避免糊钻，加快钻进速度。 （３）在进入泥岩后，泥浆粘度控制在１７～１９ 步均落实到人，做到分工明确，关键工序有详细 的记录。经过４个半月的钻孔桩基础施工，完成 了３８根钻孔灌注桩。成桩后，对所有桩基进行了 超声波检测，结果全部为Ｉ类桩，并对２根桩钻心 取样、检测，其混凝土质量良好，与基岩胶结紧密， 心样混凝土强度也符合要求。 ４结语 Ｐａ・Ｓ为宜，同时需要沉淀池将钻渣沉淀，泥浆通 过泥浆分离器不停地将泥岩中的细颗粒脱离，降 低泥浆的粘度和相对密度，同时重锤高速低压用 滚刀钻进的施工工艺，以减小糊钻的可能性。 南京长江第四大桥北塔墩钻孑Ｌ桩基础从 ２００９年１月搭设平台到２００９年７月底施工完 毕，成功地实施了超长大直径桩基在砂质泥岩中 （４）在接近成孔时，要逐步调制泥浆指标使 之符合要求，尤其是ＰＨ值要控制在１０以上，提 带浆钻进成孑Ｌ技术，实现了根根成孑Ｌ、成桩的目 标。该技术的成功运用亦为同类型桥梁钻孔桩的 高胶体率，尽量减小沉渣厚度。 ３．３钢筋笼的制作与下沉 北塔钻孔桩钢筋笼主筋为直径３２ ｍｍ ＨＲＢ３３５钢筋，不等长２层内外布置，钢筋笼下部 变为单层。钻孔桩钢筋笼长度约为１０９ ｍ，单桩 钢筋笼总重约４５ ｔ。钢筋笼采用滚压直螺纹接头 施工提供了借鉴。 参考文献 ［１］ 中交公路规划设计院有限公司．南京长江第四大桥 跨江大桥施工图设计［Ｍ］．北京：中交公路规划设计 院有限公司。２００８． 连接，在后场定型胎模上同槽制作，按照单根钢筋 ９～１２ ｍ的定尺长度，结合运输条件，分为９节吊 ［２］ＪＴＪ０４１—２０００公路桥涵施工技术规范［Ｓ］．北京：人 民交通出版社，２０００．