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1．桩基础施工1.1工程概况1.1.1地理位置和自然特征新建铁路南京至杭州客运专线站前I标段南旺坝特大桥桥梁全长1198.81m，起迄里程DK69＋951.1～DK71＋149.91，桥梁线路位于溧阳境内竹箦镇，地处丘陵地带。桥址区场地地貌单元较简单，场地无特殊岩土，无滑坡、泥石流等不良地质现象。该处交通便利，跨越S341省道及乡村道路，水塘零星分布。本桥范围内，地表水及地下水具有二氧化碳侵蚀性及氯盐侵蚀性，百年水位以上墩台部分及梁部为碳化环境，环境作用等级T2；墩台百年水位以下部分及基础环境作用等级分别为H3和L2。1.1.2工程地质条件及岩土层地层岩性南旺坝特大桥桥址地层主要为：（1）第四系人工填土层（Q4m1）；(2)第四系全新统冲积（Q4a1）；（3）第四系上更新统冲积层（Q3a1）；（4）上白垩系赤山组砂岩（K2c）。各岩土层地层岩性分述如下：(1)：填土，主要为黄褐色，松散，主要以粘性土为主；(2)：Q4a1粉质粘土，主要为褐黄色，软～硬朔；σ0=150kpa；(3)1：Q3a1粉质粘土，褐黄色，硬塑σ0=200kpa；(3)3：Q3a1细圆砾土，褐黄色，中密；饱和，σ0=400kpa；(4)1：泥质粉砂岩，主要为棕红色，全风化；σ0=200kpa；(4)2：泥质粉砂岩，主要为棕红色，强风化；σ0=300kpa；(4)3：泥质粉砂岩，主要为棕红色，弱风化；σ0=400kpa。1.1.3主要技术条件客运专线、双线、设计速度350Km/h，正线线间距5.0m，基础采用钻孔桩基础，桩径1.0m，桩长19～26m，采用C45混凝土，群桩基础，矩形和梅花形布置，钢筋采用HPB235钢筋，环境作用等级分别为H3和L2。1.2设计概况1.2.1技术标准基础采用钻孔桩基础，桩径1.0m，桩长19～26m，采用C45混凝土，桩体原材采用水泥、中粗砂、碎石、粉煤灰、矿粉、高效减水剂与水混合而成，群桩基础，矩形和梅花形布置，钢筋采用HPB235钢筋，环境作用等级分别为H3和L2。本段桥梁桩基础设计为摩擦桩。1.2.2主要工程数量桥梁共37个墩台，基础设计为钻孔桩基础，全桥共设计有钻孔桩308根，6956m，桥台12根桩，1号～22号、25号～35号每个墩8根桩，23号、24号每个墩10根桩，桩径1.0m，单桩最大孔深26.0m，最小孔深19.0m。HPB235钢筋：328.3t；C45水下混凝土：5463m3。1.3施工过程1.3.1桩机选择根据地层和地下水情况，以及周边环境问题，宁杭客运专线南旺坝特大桥桩基施工采用了冲击钻机成孔、旋挖钻机成孔两种不同的施工方法，其钻机型号及其主要技术参数如下表：(1)冲击钻机成孔法：采用宏源CZ-9型冲击钻机。钻机参数见下表：CZ-9型冲击钻机主要性能参数表钻机型号钻孔直径mm主轴直径mm最大钻具重量主卷扬额定提升力桅杆高度m冲击次数/min配备动力CZ-9800-30001207T140KN8-1236-3875kw(2)旋挖钻机成孔法：采用宇通YTR230型旋挖钻。钻机参数见下表：YTR230型旋挖钻主要性能参数表钻机型号最大钻孔直径mm额定输出扭矩kN.m最大输出扭矩kN.m钻孔速度rpm最大加压力kN最大起拔力kN配备动力YTR23020002302357-28190210213kw加压行程mm桅杆左右倾斜角度桅杆前后倾斜角度主卷扬提升力kN总重量(包括钻具)t53306°5°210731.3.2场地平整及定位场地平整将直接影响钻机就位,钻机就位不合理将推迟桩基的完成,以及导致工程进度滞后，在平整场地时必须测量放洋整体规划，应考虑:钻机就位的先后顺序,泥浆的排放,以及机械的停放进出,还有电线、电缆的布置等。电缆布置时如遇到道路时,将尽量在靠近桥梁内侧位置设置,以防相互交叉施工影响机械等施工时的不便。根据特大桥布设的CPII导线控制网定出桥墩钻孔桩(#号墩#号桩、#号墩#号桩)孔位坐标，并根据孔位中心放出骑马桩护桩点，作为钻中桩使用过程中控制孔位偏差。1.3.3护筒的制作与埋设护筒采用φ1.4m钢护筒，每2m一节,采用5mm钢板制作，护筒埋设时高出施工地面0.35m，护筒埋设时护筒外侧与地层之间用粘土进行人工夯实，地质较软弱时，在粘土中掺入适量水泥粉进行夯实，以保证护筒的牢固，不至于在钻孔过程中由于水的浸泡发生“串皮”现象，护筒发生位移。护筒埋设过程中应在护桩上拉上十字线，根据中心点随时进行调整，保证桩为中心线与护筒中心线一致，误差控制在2cm以内，值得一提的是，校正护筒时不能一味地以护筒上口为准，也要对底边缘进行控制。1.3.4桩基施工成孔方式1.3.4.1冲击钻机成孔冲击钻机成孔在桩基中适用范围比较广，不受地层、地下水等因素的影响，在宁杭铁路南旺坝特大桥桩基施工中，部分桩基施工均采用该方法，但是冲击钻机成孔缺点是施工周期长、泥浆污染大、扩孔系数大、桩位偏差较大，其工艺流程如下：1、钻机就位(1）钻机就位前，应对主要机具及配套设备进行检修，合格后开始安装钻机及起吊系统，钻机底盘找平后在护筒顶部就位。(2）在钻进过程中要经常检查钻盘，如有倾斜或位移，及时纠正。安装钻机的同时安装供电、供水、泥浆循环等管路。钻机安装就位后，应对相关的设备进行试运转，保证开钻后所有设备能正常使用。钻机安装的精度要求如下：a、底盘四个支点高差≤3mm，用水平尺检查；b、钻机水龙头中心与钻盘中心，误差＜1%，吊线检查；c、钻机顶部的起吊滑轮缘与转盘中心的连线垂直，钻盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上，钻孔位置偏差不得大于2cm。(3）就位自检合格后，通知监理工程师验收就位情况。验收后，将钻机与平台进行固定、限位，保证在钻进过程中不产生位移。2、钻进待钻机就位准确后开始钻进，初始钻进时，先在孔内注水，加粘土，小冲程制浆，进尺适当控制，在护筒底处小冲程、高频率反复冲砸，使护筒底处有坚实的泥浆护壁，钻至护筒底下1m后正常钻进。钻孔作业时，注意地质变化，在变化处取渣样，编号保存。冲击一段时间后，将冲锤提起，掏渣筒掏渣。在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，待钻进4～5m后再掏渣。进入基岩后适当减少冲程。正常钻进时根据地质资料掌握土层变化，及时捞取钻渣取样，判断土层，记入钻孔记录表，并与地质资料进行核对，根据核对判定的土层调整冲程。钻进时连续进行，不随意中途停钻。钻进进程中和掏渣后严格控制和保持孔内水头稳定，并注意观察，发现情况及时处理，如实填写钻孔原始记录。孔内水头始终保持在地下水位线以上2m，以加强护壁，防止塌孔。升降钻头时平稳，不碰撞护筒或孔壁。在钻进过程中，勤检孔、勤抽渣、勤检查钻具。如发现孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.3～0.5m处重新冲砸造孔；遇到孤石时，用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或击入孔壁。在钻进过程中，始终保持孔内水位高于地下水位2m左右，同时控制泥浆比重，在砂粘土地层钻进时，泥浆比重控制在1.05～1.15之间，既能获得较高的钻进速度，又能作到不塌孔；在易塌地层中钻进时，泥浆比重提高到1.2左右，适当降低成孔钻速，必要时添加外加剂如CMC、纯碱等，以确保孔壁稳定。桩孔钻至设计标高后,对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查，满足要求后请监理工程师进行检查，为清孔做好准备。1.3.4.2旋挖钻机成孔1、旋挖钻机施工主要特点：（1）旋挖钻机功率大、钻孔速度快、施工效率高、自动化程度高、定位准确，成孔质量可靠。（2）旋挖钻机适用范围较小，由于嵌岩困难，仅适用于各类粘性土、粉质土、砂土地层、砂卵石层及软弱岩石地层；同时，不宜用于易坍塌的饱和砂层并不能有超径的漂石、孤石等。但是根据南旺坝特大桥地质情况，该桥大部分均采用旋挖钻机施工。（3）旋挖钻机不能自身造浆，但制备的泥浆可以循环使用。（4）旋挖钻机移动方便，噪音小、环保，但自重大对场地要求高。（5）其施工工艺流程与冲击钻机类似。2、施工方法（1）钻机就位钻机就位前对钻机机座处进行平整并搭设钻机作业平台，对配套设备的就位及水电供应亦应俱全。钻机就位后，检查钻杆、钻具是否同桩中心重合。（2）钻进钻机开钻前，先启动泥浆泵，使之空转一段时间，低于护筒顶面0.3m后再正式钻进。开始钻进时，采用低速钻进措施，待钻至护筒底下1m后，再以正常速度钻进。钻孔作业必须连续进行，不得中断。因故必须停止钻进，孔口必须加盖防护，并且必须把钻头提出孔口，以防塌孔埋钻。钻孔的钻进速度及泥浆稠度根据土层情况分别确定：一般若地下水位在设计桩低以下且地质条件很好，可采用干钻法，相对钻进速度可适当加大，一般15m/h。若不能同时满足两个条件则采用湿钻，当通过砂、砂砾和含砂量较大的卵石层时，采用7～12r/min的低速钻进速度，并加大泥浆稠度，反复空钻使孔壁坚实。当通过含砂低液限黏土等黏土层时，因土层本身可造浆，应降低输入的泥浆稠度，并采用低速钻进，防止卡钻、埋钻。当采用湿钻时钻进速度不宜过大，防止卡钻、冲坏孔壁或使孔壁不圆。因其他原因停机后再次开钻时，应由先低速钻进逐渐达到正常钻速，以免卡钻。在钻孔过程中，根据地质资料不同情况，选择合适的钻头、钻速和泥浆指标等参数，在土层变化处捞取渣样，以判别土层，并记录表中，与设计地质资料核对；若发现实际岩层与设计有较大出入时，及时通知监理、设计做出变更设计。在钻进过程中，随时补充损耗、漏失的泥浆，保证钻孔中的泥浆比重，并定时检测、记录泥浆比重和钻孔深度，防止发生坍孔、缩孔，超钻等现象。当钻孔达到设计标高时，对孔深、孔径、沉渣厚度等进行检查，填写好隐蔽工程检查证，经现场监理工程师签认后，立即进行清孔，以免间隔时间长，造成坍孔或钻渣沉淀超标。3、施工要点（1）由于钻机设备较重，施工场地必须平整、宽敞，并有一定硬度，避免钻机发生沉陷。（2）钻机施工中检查钻斗，发现侧齿磨怀，钻斗封闭不严时必须及时整修。（3）泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行入浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。（4）因粘土层中钻进过深易造成颈缩现象，在钻机施工时应严格一次钻进深度。（5）根据不同地质情况，施工中要加强泥浆管理，严格保证泥浆质量确保泥浆对孔壁的撑护作用。（6）对于粒径小于100mm的地层可用常规钻削式钻斗取土钻进，钻进时应注意满斗后及时起钻卸土；钻进较软的地层应选用小切削角、小刃角的楔齿钻斗，钻进较硬的地层应选用大切削角的锥齿钻斗；当地层中含有粒径100mm～200mm的大卵石时，应采用单底刃大开口的取石钻斗钻进或用冲击钻头击碎后再用钻削式钻斗钻进；遇到大于粒径200mm的漂石或孔壁上有较大的探头石时，应采用筒形取石钻斗捞取，或采用环形牙轮钻斗先从孔壁上切割下来再捞取。（7）遇到硬土层时，为加快钻进速度，可先钻小孔，然后再扩孔。（8）为防止孔斜和超挖过大，每次下钻都要对准孔位，最好采用原位卸土的方法。（9）钻至设计标高后，旋挖筒取渣时间要相对延长，但不能加压，既保证能取尽钻碴，又要能避免超钻。1.3.5泥浆指标与渣样留存1、泥浆参数根据不同的地质条件调整泥浆比重，具体见下表：不同地质泥浆性能指标表相对密度黏度静切力含砂率胶体率失水率酸碱度（g/cm3）（s）（Pa）（%）（%）（ml/30min）（pH）黏性土1.05～1.2016～221.0～2.5﹤8～4﹥90～95﹤258～10粘土碎石土卵石漂石泥浆相对密度计漏斗粘度计静切力计含砂率计杯量法率失水量仪pH试纸﹤153～58～10钻孔方法正循环回钻冲击测定方法地层情况泥浆性能指标要求19～281.25～1.45﹤8～4﹥90～952、渣样留存和地质记录渣样抽取频率最低满足2小时取样一次、地层地质变化点进行加密取样（约50cm），不得缺漏。渣样装于密封的塑料袋内，在防水纸条上用碳素墨水书写注明工程名称、墩号、桩号、深度、岩性初步判断、取样人、取样时间等内容。对地质变化点深度要仔细量测，力求准确。渣样抽取后，钻孔过程中要存放于现场，采用条形木盒，按取样时间（深度）分隔存放，并于木盒显著位置注明“渣样盒”等字样。相应的桩施工完成后，要将渣样放于专门地点，统一保存，保存期限至该经桩检测合格止（如有更高要求按