桥梁深水桩基础钻孔灌注桩施工技术

范小平

摘要：随着交通需求的增长，在深水中修建桥梁越来越多。国内外许多国家在深水桥梁建设中采用大直径钻孔灌注桩，应用效果良好。本文以实际工程为例探讨了桥梁深水桩基础钻孔灌注桩施工技术。

关键词：深水；钻孔灌注桩；泥浆

一、工程概况

某大桥主桥跨越H江主河道，引桥跨越H江河漫滩，H江常水位111.5m，最高通航水位118.76m，设计水位120.33m。现场钻探地质资料显示，地质构造为细砂、中砂、粗砂、砾石、亚粘土及粘土分层堆积层，桥梁基础均穿越上述各堆积层后，桩底落于全风化或微风化砂岩或泥岩。本合同段主桥有五个主墩，每个主墩由8根Φ150cm钻孔灌注桩组成，均为摩擦桩，桩长分别为9#墩51m，10#墩51m，11#墩49m，12#墩49m，13#墩49m。该桥基础施工的重点是主桥水中的墩的基础施工，这五个深水墩采用反循环钻机成孔。

二、深水桩基础钻孔灌注桩主要问题分析

在钻进过程中如遇洪水或高潮水位时，水位变化势必剧烈，会给钻进时带来较大的坍孔风险；深水环境下施工，泥浆指标下降，携渣能力差，易造成钻孔进尺慢，且根据桥址地质情况、砂层较厚，易发生坍孔现象；主桥桩基均为长桩，将导致钻进困难，甚至出现掉钻头现象；成孔后可能出现斜孔、偏孔等现象；混凝土灌注过程中，由于混凝土和易性较差、混凝土发生离析，或因导管埋深过大、导管提空等，导致断桩；由于本工程钻孔深度大，成孔周期长，在钻孔过程中极易出现缩径和护筒底部漏浆等现象；由于本工程钻孔灌注桩具有桩长、桩径大、混凝土方量大等特点，在混凝土灌注过程中易发生混凝土堵管现象。

三、深水桩基础钻孔灌注桩施工技术

（一）机具的选择

对于桥梁深水基础钻孔灌注桩施工来说，选对了合适的机具对工程来说非常重要，在现今的桥梁建筑工程中，进行深水基础钻孔灌注桩施工时一般情况在会选择旋挖钻、冲击钻和冲抓钻等施工机具。在具体的操作过程中，采用旋挖钻的情况下，基础设施需要具备粘土质和砂土等地基承载力不得高于500kPa 的土质条件，同时，碎石土的含量必须低于百分之二十，成孔的直径应该在80至250厘米的范围之中，钻孔的深度小于50米；冲击钻一般情况下被应用在具有岩土结构的灌注桩施工中，部分基础灌注桩施工在有些情况下也会选择冲击钻。一般情况下选择冲击钻进行施工，成孔的直径在50至200厘米之间，深度应该小于50米。一般情况下，有淤泥、粘土质等的灌注桩就会选择冲抓钻，其成孔的直径一般在60厘米至150厘米之间，而成孔的深度则在20至40米之间。本桥梁工程钻孔灌注桩从平台到孔底深达50米左右，对钻机的扭矩及钻杆质量要求较高，选用反循环冲击钻。

（二）泥浆制备

护壁泥浆在钻孔中非常重要，尤其是对本工程大直径深孔，土层为砂层，造浆性能差，泥浆控制显得尤为重要。施工采用不分散、低固相、高粘度的PHP泥浆。为保证钻孔桩成孔施工的顺利进行，在正式开钻之前进行泥浆配比试验，选用不同产地的钙基膨润土和不同比例的水、膨润土、碱、CMC、PHP等进行试配，选择泥浆各项指标最优的泥浆配比，并在试桩施工中得以检验和调整后用于正式钻孔桩施工中。泥浆的制备在泥浆船上进行。钻孔施工前首先在泥浆船上采用泥浆搅拌机搅拌膨润土泥浆，然后利用泥浆泵泵送至钢护筒内，当钢护筒内泥浆性能指标满足施工要求后开孔钻进。

（三）平台搭设

本桥墩位处水深流急，为了安全可靠，按照以往施工经验，对于水中桩基采用水中固定平台方法施工。水上钻孔桩工作平台的搭设方法是：在岸上架设全站仪，测出钢管桩位，由300KN浮吊吊起钢管桩下沉，利用导向船导向，采用160KW振动沉拔桩锤振动下沉，直至设计标高。完成钢管桩的打设后，架设水准仪测出标高，割平钢管桩，并一边安装纵横向联结，一边往钢管桩内填砂并灌注桩头混凝土，如此逐条打设全部钢管桩。然后由浮吊吊起事先在平板船上组拼好的承重横梁安装，并将其与钢管桩联接。最后铺设平台工作面板，设置航标等通航导向装置。为保证平台不被过往船只撞击，在本项工程（32墩桩基）开始搭设平台至施工完毕这段时间，报请航道部门发布通航公告，对施工水域进行临时管制。水上平台搭设时，一般可控制钢管桩倾斜率在1%以内，位置偏差在30cm以内，平台面必须要平整，各连接处要牢固，平台钢管桩周围视需要抛设砂包以减少洪水的冲刷，并定期测量钢管桩周围河床标高以监测河床冲刷程度，以防冲刷超过允许限度而发生事故。

（四）钢护筒加工与安装

钢护筒采用三辊卷板机将钢板逐步卷成所需直径的圆筒，接头处采用双面焊缝满焊牢固。为提高工效，可将3～4接钢护筒对接成整体，对接处也采用双面焊缝满焊牢固。焊接时应注意保证焊缝饱满连续，焊缝两侧钢板应拼接整齐、控制焊接造成的钢板变形。

钢平台在铺设顶层分配梁及面板时，应于桩基大致位置预留钢护筒安装位置。在测量班对桩基进行精确放样后，制作钢护筒安装导向架。导向架是用不小于【20型钢按稍大于钢护筒外径的尺寸焊接而成的两榀井字架，分别按测量放样位置固定于钢平台的顶面及接近水面处，并在对应边的中点焊接4根或8根【20竖向导向槽钢，在钢护筒的下放过程中起到限制钢护筒上口的平面位置和钢护筒整体垂直度的作用。钢护筒下放前应计算该钢护筒整体重量是否超出起重设备的起重能力，若超出，应在最底节钢护筒用2mm厚的钢板将底端密封，在钢护筒的下放过程中，适时向钢护筒内加水，利用护筒外的水浮力与内部水重力差进行下沉。

（五）灌注水下混凝土

灌注水下混凝土是钻孔灌注桩施工的重要工序，成孔和清孔质量检验合格后，才可开始灌注工作。

在钻孔以后，把砂浆灌注到孔内，在灌注到一定量以后，停止灌浆，对孔内进行清洁之后在确定桩基的深度，如果在灌注的过程中，孔内出现了积水的状况，那么就必须重新灌注，否则就会导致桩基的裂缝和渗水的额问题，给后期的维护造成很大的不便，同时也会埋下一些安全隐患。

首次完成灌注之后，应当要立即连续性的进行灌注，避免停工4小时以上。在执行灌注施工期间，要密切关注管道内部的混凝土下井、返水等问题，并且在出现异常状况的过程中，第一时间进行调整，保证混凝土面高度适宜性。要对于导管的提升、拆除环节进行正确的引导、指挥，确保导管埋设的深度合理性。针对混凝土面高度进行测量的过程中，其测量的次数至少不能够低于导管的节数，每一次升起导管之前，要保证进行一次探测。

在灌注过程中，当导管内混凝土不满，导管上段有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌人漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使導管漏水，而且空气从导管底部进人桩身后，若不能完全逸出，则是造成桩身上段混凝土的原因之一。

当混凝土面升到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，可采取如下措施：在孔口固牢钢筋笼上端；当混凝土面接近和初进入钢筋笼时，应保持较大的导管埋深，放慢灌注进度；当孔内混凝土面进入钢筋笼2―3m后，应适当提升导管，减小导管埋置深度，以增加钢筋笼在导管底口以下的埋置深度。

参考文献

[1]胡亚飞宋相鑫.桥梁深水桩基础钻孔灌注桩施工技术[J].建筑工程技术与设计，2014年12期.

[2]张宏涛，耿方针.钻孔灌注桩在公路桥梁施工中的应用探讨[J].科技创新与应用，2012年14期.