1 工程概況
宜昌長江大橋工程為新建宜萬鐵路重點控制工程，線路長為2572m。大橋建成將使宜萬線跨越長江天塹，形成以宜昌為中心鐵路、公路、水運、航空為主體交叉運輸體系，有利于西部國土資源開發，促進國民經濟發展。
宜昌長江大橋主墩，位于長江主河槽，河床面略有起伏，有12根Φ3m鉆孔樁，行列式布置，樁中心距６m。設計樁長等見表1。
表1

墩號	根數	設計樁長（m）	嵌巖深度（m）	樁底高程（m）	覆蓋層厚（m）
12	12	45	6.0（W1）	-13.94	～11.75

注：W1表示地層為微風化。
2 地質情況及鉆具選擇
2.1地質條件
12#墩位于江中心，水深20m左右，河床表層為第四系沖積新近沉積層，松散、飽和，厚7.84～11.15m。下伏白堊系下統五龍組的鈣質粉砂巖、鈣質細砂巖、含礫砂巖，間夾0.1m左右的泥質粉砂巖、粉砂質泥巖。其中，基巖面高程11.67～14.13m，強風化帶，厚0～1.35m，弱風化帶，厚11.07～15.93m，微風化帶頂板為紫紅色泥質粉砂巖，為軟弱層。
2.2 鉆機選型
根據12#墩特殊地層狀況選擇2臺KTY—3000鉆機、1臺KPG—3000A鉆機。所選鉆機特點為：扭距大、配重大、破巖能力強。
3 主要施工方案、步驟、方法
3.1 施工方案
12#墩基礎施工，采用水上施工平臺方案。施工平臺以φ3.3m鋼護筒作為支承樁。采用插打4根角鋼護筒至河床以下一定穩固深度（約6m），而后進行體系轉換，施工平臺與4根角鋼護筒固結。在施工平臺上，拼裝一臺20t龍門吊，承擔鉆孔灌注樁施工期間的起吊工作，其后完成樁身混凝土灌注。
施工機具、設備和材料由北岸起重碼頭用船經水運至墩旁，浮吊配合施工；混凝土供應，由水上混凝土工廠拌制，用混凝土泵送至墩上。墩旁北側設靠幫船，其上設置壓縮空氣站，以滿足氣舉反循環的需要。
3.2 泥漿拌制及鉆碴處理
采用優質膨潤土拌制泥漿，嚴格控制鉆孔過程中泥漿的各項技術指標。反循環鉆進時，均在墩位平臺上設置沉碴筒，將鉆孔排碴利用沉碴筒進行收集，必要時使用水泵往孔內補水，使孔內水頭高度高于江水。終孔后采用氣舉反循環、并使用泥漿處理器（宜昌黑旋風）對鉆孔樁進行清孔，使孔底沉碴≤100mm，泥漿處理器和沉碴筒排放的碴滓要派專人、專船運出施工平臺，再由專車運往環保部門指定的堆放地點。
3.3 成孔
3.3.1 鉆孔機械
根據地質情況，主墩基樁的鉆孔使用KTY—3000和KPG-3000型鉆機。
3.3.2 鉆孔鉆頭
主墩鉆孔灌注樁直徑φ3.0m，采取全斷面鉆進一次成孔，鉆頭直徑φ2.960m。鉆孔使用滾刀鉆頭。對于該地的硬質巖層宜使用球齒滾刀，滾刀覆蓋系數取1.2～1.3。
在鉆孔施工中，應成立專門小組進行鉆頭的加工、維修和技改，以保證鉆頭的加工質量，延長使用壽命，提高鉆孔效率。
3.3.3 鉆孔循環方式
墩位處水深、河床低，開孔即可用氣舉反循環鉆進。為保證循環液的供給，設置沉碴桶。循環液從孔底攜帶鉆碴經鉆桿、動力頭進入沉碴桶。在沉碴筒內凈化后回流到鉆孔護筒內。施工中應保持鉆孔內水頭穩定。
3.3.4 鉆壓及配重
鉆壓是鉆孔的重要參數，它是由所鉆巖層的硬度決定的，鉆壓與鉆進速度成線性關系，鉆壓愈大，破巖能力愈強，鉆進速度愈快。但鉆壓也不能過大，當鉆壓太大，超過其臨界鉆壓后，刀刃嵌入巖層太深，將使鉆機扭矩增大，鉆具易損壞，鉆孔容易產生歪斜。
加在巖面的有效鉆壓為鉆刀破巖的長度與破巖比壓（或叫線壓強度）的乘積。而比壓與巖面強度有關，不同硬度的巖層采用不同的比壓。比壓的確定尚無明確規定，現根據以往的經驗采用并估算各地層的所需的有效鉆壓見表2：
 
表2

地 層 名 稱	比壓（Kg/cm2）	有效鉆壓(t)
覆蓋層	40～80	6～12
強、弱、微風化層	100～150	15～22.5

為了保證鉆孔的垂直度，鉆具的總重扣去浮力的減載一般應為有效鉆壓的1.25～1.5倍。為了維持正常的鉆進，應盡量將配重加到35t，使鉆具總重在50t左右。否則，進入微風化帶以下的鉆進就十分困難。
在覆蓋層和強、弱風化巖帶鉆進過程中，必須采取減壓鉆進，以保證孔的垂直度；當進入強度較高的微風化帶后，由于配重不足，為滿足破巖要求，可采用全壓鉆進，在配重上方須設置扶正圈（穩定器）以防止孔斜。
3.3.5 采用氣舉反循環鉆進。
反循環鉆進時每臺鉆機配備一臺20m³/min的壓風機，在鉆進過程中，應堅持減壓鉆進，保持重錘導向作用，保證垂直度。鉆孔作業應連續進行，經常對鉆孔情況進行檢查，及時如實、認真地填寫好鉆孔原始記錄表及工程日志。停鉆時，鉆頭應提離孔底2.0m左右，防止出碴口被堵。接長鉆桿時，接頭一定要完好，防止漏氣、漏水或掉鉆等事故發生。
正常鉆進時應參考地質資料，掌握地層變化情況，及時撈取碴樣，判斷土層，記入鉆孔記錄表，并與地質資料進行核對，根據核對判定的土層及時調整鉆機的轉速和進尺。
3.3.6 鉆孔過程中如遇到塌孔、偏孔、縮孔、擴孔、糊鉆、埋鉆、卡鉆、掉鉆等故障時，盡快查明原因，采取有效措施果斷處理。
3.4 清孔
鉆孔至設計高程后進行清孔。清孔時利用鉆機的泥漿循環系統、一臺20m³/min的壓風機及一臺宜昌黑旋風泥漿凈化裝置，通過氣舉反循環進行換漿，泥漿凈化裝置運轉時間一般為0.5小時～1小時，機器使用時間可根據泥漿凈化的程度來確定。清孔時將鉆頭提高距孔底10～15cm，持續吸渣換漿直到排出水的含砂率＜4%，以確保灌注水下混凝土前沉碴不超過容許值。
3.5 鋼筋籠制作、運輸、安裝
鉆孔樁的鋼筋籠在北岸施工場地鋼筋籠制作車間分段制作，通過起重碼頭分批運輸到墩位處用40t浮吊配合起吊安裝。鋼筋籠加工確保主筋位置準確，接頭按1/3錯開，錯開長度不小于35d（d為鋼筋直徑），其連接采用鐓粗直螺紋套筒方式。
鋼筋籠在加工好后、吊入孔內之前必須設置十字撐，避免鋼筋籠在起吊與運輸過程中變形過大，起吊時用專用的起吊工具起吊，任何起吊時間，都要有專人控制鋼筋籠的穩定，不能使鋼筋籠在起吊過程中因其底部在地面上來回晃動，受到扭曲力和壓力而造成鋼筋籠變形過大。
兩節鋼筋籠對接時，上下節中心線保持一致，不得將變形的鋼筋籠安放入孔內。鋼筋籠入孔過程中，應對準孔位徐徐下放，若遇到阻礙，應暫停，查明原因處理后，才能繼續下放鋼筋籠。鋼筋籠安裝到位后及時將鋼筋籠上的耳環筋焊牢在鋼護筒上，以防止脫落，這樣也可以有效防止鋼筋籠在混凝土灌注過程中上浮。每一根鉆孔樁內均有四根φ_內=60mm，壁厚3mm的超聲波檢測管，焊接于鋼筋籠加勁箍內側。鋼筋籠安裝時對每一節測管進行焊縫連接，并灌水做水密試驗，檢查檢測管內水頭高度是否一直保持在同一高度，確定合格后，在檢測管頂口處焊薄鋼板封住管口，以免灌注水下混凝土時掉入雜物被堵塞，影響樁基檢測。
3.6 混凝土灌注
樁身混凝土標號為C30，單根樁砼方量分別為318m³（未考慮護筒范圍增粗、擴孔及超封部分）。灌注導管采用φ325mm的快速卡口垂直提升導管。導管使用前進行水密承壓試驗和接頭抗拉試驗并組裝編號，導管內壁光滑順直，不得有顯著變形。進行水密試驗的水壓力大于0.7MPa。下放導管時按照水密試驗時的編號下放，小心操作，避免掛碰鋼筋籠。水封導管的單根長度值及數量由技術人員統計，并計算好導管底口標高是否達到規范要求，導管距孔底的高度適當，按照規范一般取20～40cm。灌注混凝土前，采用孔底射水進行清孔，減少孔底沉碴，確保樁底混凝土質量。
混凝土由水上混凝土工廠集中生產供應，坍落度控制在18～22cm，初凝時間不小于15小時，4小時之后坍落度仍不小于10cm。
混凝土由水上砼工廠泵送到作業地點總槽中，用20t龍門吊機配合灌注。砍球前總槽中要有15m³的儲量，保證砍球后導管的埋置深度在1m以上。混凝土灌注過程中導管埋置深度要適當，宜不大于6m 、不小于2m。導管應緩慢提升，不掛碰鋼筋籠。
每根樁的混凝土灌注必須連續進行，中途不得停頓。灌注過程中，注意觀察導管內混凝土面下降和孔內水位升降情況，每批混凝土灌注結束后及時測量孔內混凝土面高度，計算出每次混凝土面上升高度及導管埋深，并認真作好記錄。
混凝土灌注至樁頂以下2m時，導管埋深控制在2～3m，并須采用反復升降導管的方法，保證樁頂混凝土密實，反復升降時應保證導管埋深不小于2m。
4 總結：
4.1 在長江主河道進行大直徑鉆孔樁施工采用KTY—3000鉆機較KPG-3000型鉆機更具優越性。
4.2 在鉆進過程中根據實際地質情況保持相應的鉆壓確保成孔的垂直度。
4.3 采用泥漿凈化裝置進行清孔可以保證泥漿含砂率＜1%。
4.4 水封前采用射水或射風的方法對孔底進行清孔，減少沉碴厚度，確保成樁質量。
參考文獻：
1、鐵道部第四設計院、宜昌長江橋施（橋）02—024 2003
2、劉志江等、鐵路橋涵施工規范 2002.3.16發布