“旋挖钻一下去,就成了“一锅粥”了,搅都搅不动!”2024年5月,新洲特大桥主墩首桩施工现场,中交二航局十巫南高速项目生产副经理骆正辉紧急叫停了作业,脸上都写满了严肃与紧张。
新洲特大桥全长569米,主跨340米,是十巫南高速项目关键控制性工程,也是世界最大跨径单塔部分地锚式斜拉桥。主墩为群桩基础,由26根高85米、直径2.8米的超大直径桩基组成。
由于项目地处秦巴山区,地下岩层主要为强风化、中风化泥质板岩和破碎带,岩层经地壳运动挤压后发生变形,形成了倾斜角度大且方向分布不均的硬岩褶皱,在超大直径桩基施工过程中极易发生钻头倾斜后偏孔、卡钻头等状况。
“我们提前策划,采取了旋挖钻机与冲击钻机‘分级钻进’成孔的方式进行施工,通过冲击钻机引孔,在保证成孔竖直度的情况下,再用旋挖钻机进行扩孔,从而提高施工效率,可地下岩层情况比勘测的还要复杂,”项目常务副总工曹军龙介绍说。
原来,泥质板岩极破碎,倾斜角度大、强度差异变化大,加之岩层软硬不均,黏土矿物含量大,钻进过程中极易偏孔、糊钻、粘钻,钻渣漂浮在泥浆中,原计划1小时钻进2米,实际上连一半都达不到,钻进效率大打折扣。
“现在只能见招拆招,遇到问题解决问题,再来谈工艺提升,不然质量和工期都会成为大问题!”骆正辉生产经验丰富,可第一次面对这么棘手的地质问题一时之间也是有些束手无策。
接下来,项目部新增了一台780型大型旋挖钻机,下大功夫推进桩基生产。在骆正辉的带领下,技术人员和现场生产人员尝试使用1.5米、2.0米、2.2米、2.5米、2.8米等多种尺寸型号的旋挖钻头,边施工边优化,力求找到最适合本项目地质特点的钻头形式。
“现场至少有7-8个钻头交替使用,而最高峰时高达20多个!”骆正辉一脸严肃。最终,经过1个多月的努力,一套旋挖钻机+冲击钻的“引孔+分级成孔”施工工艺终于形成,桩基终于得以继续向下掘进。
但建设团队跟桩基的“纠缠”并没有结束,随着机械不断钻进,钻渣在巨大的冲击下越来越碎,不断与泥浆高度混合,形成了一大锅“稠粥”,如果不及时清理,在深达80多米的孔深内,将会固结成一块儿。
于是,建设团队决定将钻孔和清孔同步进行,在40米至70米孔深处的钻孔作业中,通过导管将泥浆抽出,经泥砂分离器除砂后再重新注入,防止塌孔的同时降低生产过程中石粉板结的风险,并随时采用智能超声成孔质量检测仪校核孔径和垂直度是否符合标准。
为谨慎起见,技术人员还对泥浆成分做了进一步分析检测,发现在此地质条件下,不同深度的地层中泥浆比重也有所不同,另外,钻孔时会产生大约0.075毫米左右的悬浮颗粒,都可能影响最终成桩的质量。
“有问题就解决问题,目标就是I类桩!”在曹军龙的领导下,技术团队多方研讨、试验后,现场增加了“泥浆全置换”装置,在成孔后注入新型材料制成的泥浆形成护壁,降低泥浆中的悬浮颗粒、石粉对混凝土质量的影响,进一步提高成孔成桩质量。
最终,在祖国75周年华诞前夕,新洲特大桥主墩桩基全部完成,经检测桩基全部都为I类桩,这座世界级的大桥终于得以站稳“脚跟”。