水中大直径钻孔桩施工工艺

【摘要】本文就博瑞沿江桥水中钻孔灌注桩的施工方法进行了探讨实施，并在实际的施工过程中取得了良好的效果，对工程技术人员有一定的参考价值。
【关键词】水中钻孔灌注桩施工

目前，大部分桥梁基础或者是房建基础均采用钻孔灌注桩形式，并且向大直径方向发展，桩基的检测手段参与超声波无破损检测，所以保证桩基施工的质量尤为重要。
1工程概况
金丽温高速公路三期工程20合同项目部施工的温溪沿江桥位于青田县温溪镇瓯江温溪段。设计为钻孔桩基础，双柱式墩，肋式桥台，上部结构为35m后张法预应力箱梁，结构受力形式位为先简支后连续。设计为分离式，左线桥长973.5m（K190+055～K191+028.5），右线桥长983.5m（K190+055～K191+038.5），左右线共有钻孔灌注桩112根，直径2000mm，全部位于瓯江中。钻孔桩100%采用超声波进行检测。
瓯江出口为东海，由于受潮汐影响，一般高潮水位标高为4.0左右，一般低潮水位为-1.0m左右，落差高达5m左右。
地形情况：本合同段的桥梁沿温溪镇瓯江而行，跨越330国道后接温溪隧道。河床起伏较大，局部冲刷明显。
地质情况：河床覆盖层为2～10m的圆砾，其下方为淤泥、卵石、风化凝灰岩。地下水丰富，含有流砂层。由于采砂船的影响，地层松散不稳定。
由于本桥桩基设计为大直径钻孔灌注桩，并且全部位于水中，受涨落潮的影响，所以桩基的施工作为本桥的施工重点和难点进行控制。经过工程技术人员的探讨和实践，本桥的桩基施工采用如下施工工艺，并取得良好的效果，仅超声波检测全部为Ⅰ类桩。
2施工工艺及技术措施
2.1施工工序
主要施工工序：平台施工埋设单护筒钻机就位钻孔
成孔一清安装钢筋笼和导管二清浇注砼凿桩头
2.2施工过程
2.2.1平台施工
根据本工程的特点，平台主要采用钢管桩平台和筑岛形式。如果采用钢管桩平台，必须经过受力检算（检算静、动荷载）方可施工。主要要求：
1)钢管桩倾斜率在1%以内；
2)平台高出最高潮水位至少1m。
3)平台所铺方木要连接紧密，缝隙不得超过10cm。
4)平台必须平整，各联接处要牢固，各钢管之间需用剪刀撑联接，增强整体性。
5)平台的四周要设高1.2m左右的护拦，并留有踢角板。
如果采用筑岛平台，筑岛的高度必须要高于最高潮水位1m以上，
宽度要满足施工要求。
2.2.2埋设单护筒
若采用钢管桩平台，埋设护筒时必须采用双层导向架进行导向定位，大型振动锤振动下沉，要求护筒必须穿过淤泥层，如果一次无法下沉到位，采用二次跟进下沉。
若采用筑岛平台，在埋设护筒前先用挖掘机将桩位开挖，然后埋设护筒，护筒的四周必须夯填密实（可在护筒四周打入钢管），保证在钻进过程中不要发生大的位移。
主要要求：
1）钢护筒直径采用220mm，壁厚10mm。
2）护筒中心与桩中心重合，允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%。
3）护筒安装不变形。护筒长度不够时，分节接长，连接处要求筒内无突出物，并且要耐拉、压，不漏水。
4）护筒高度要高出地面0.3m以上，高于最高施工水位1.5~2.0m，并采用稳定护筒内水头的措施。
2.2.3钻机就位
采用JK型冲击钻机进行冲孔，钻机性能良好，钻锤重量不得轻于5.5吨，钻锤直径不得小于设计桩径。钻机安装后的底座和顶端要平稳，在钻进中不得产生位移，在钻进过程中不得移位，钢丝绳于桩中心线要重合（允许误差2cm）。
2.2.4钻进
成孔质量是保证桩基质量的基本条件，在开钻前所有的准备工作要完善，要有完善的泥浆循环系统，经报检合格后，方可允许开钻。开钻时的孔位要准确。开孔前应先往护筒内多加些粘土，如地表土层疏松，还应加入一定数量的片石，然后注入泥浆或清水，借钻头的冲击把泥膏、片石挤向孔壁，以加固护筒脚。在开钻时，要慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。在钻进的过程中必须要加强泥浆护壁，对于特殊的地质要采取针对性的处理措施：
在砂、卵石地层中钻进时，应多加入粘土，增大泥浆比重。冲程可大些。
在淤泥层中钻进时，适量投入片石，用小冲程将片石挤进孔壁加固，防止坍孔或缩孔。
在通过漂石层或遇探头石时，应先回填片石、粘土，再用钻锤大、小冲程交替冲击，以将漂石冲碎成钻渣或挤进孔壁，在此过程中，应防止斜孔和坍孔。
在钻进过程中，如发现泥浆面冒出大量细小气泡，进尺突然变慢，孔底标高回升等现象，说明是坍孔。首先应仔细分析，查明原因和位置，然后进行处理。轻者，可多投入粘土，加大泥浆比重，提高孔内水位，继续钻进；重者，须用粘土加片石回填至坍塌部位以上0.5m重钻。
当遇有钻孔漏浆时，如护筒内水头不能保持，应增加护筒埋深，适当减少水头高度，或采取加稠泥浆，也可填入水泥、锯末、片石、碎卵石土，反复冲击，以增强护壁。
主要要求：
1）开孔时位置要准确，在整个钻孔过程中保证钢丝绳与桩位重合（要求每次交接班时对钢丝绳进行对中校核，误差2cm）。
2）钻进作业要连续进行，钻孔记录要及时填写（正常钻进时时间间隔最多不超过4小时），还要随时控制泥浆稠度。要注意地层变化，在地层变化处均要捞取渣样（捞取渣样要求：地质变化处必须取样；正常钻进每2m取一次；对于嵌岩桩，接近微分化层时每0.5m取一次。嵌岩桩进入中分化层必须报检确认方可继续钻进。渣样提取后存放在小塑料袋中，并标明取渣时间、标高和渣样名称，以便查看），判明后记入记录表中并绘制地质柱状图。
3）钻孔深度达到设计孔深后（对于摩檫桩，孔深不得小于设计孔深；对于嵌岩桩，孔深至少超深设计孔深5cm，并要嵌入岩层设计深度），采用检孔器（直径2m，要求箍筋在外，竖筋在内，长度大于8m）对孔深、孔位进行检查，要满足以下规范要求：孔位允许偏差50mm；孔径不小于设计值；倾斜度小于1%，符合要求后方可成孔。
2.2.5一清
成孔后立即进行第一次清孔，在清孔排渣时，必须保持孔内水头，防止塌孔。由于造浆粘土含砂率高，建议采用泥浆旋流器进行清孔。
2.2.6安装钢筋笼和导管
钢筋笼的制作尺寸按照设计图纸进行，摩檫桩的钢筋笼长度按照设计图纸制作，嵌岩桩的钢筋笼长度按照实际孔深制作。由于钢筋笼较长，采用分段加工，钢筋笼经检查合格后方可允许安装，钢筋笼的接头采用单面搭接焊。
主要要求：
1）安装钢筋笼时含砂率不得大于10%，沉渣厚度不得大于20cm。
2）在骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块，其间距竖向为2m，横向圆周不得少于4处。
3）焊接质量：焊接长度不小于10d，宽度不小于0.7d,厚度不小于0.3d，焊缝要饱满，焊渣清理干净，不得烧伤母材。同一截面的焊接接头数量不得超过接头总数的50%。焊条必须采用5字头。
4）钢筋笼在吊装的过程中不变形。
5）接头焊好经报检检查合格后方可入孔。
6）焊工必须持证上岗。
7）钢筋笼的定位：控制顶面高程采用吊筋焊接在护筒四周（吊筋长度=护筒顶标高-桩顶标高），控制平面位置采用将泥浆抽至系梁底进行定位，定位准确后焊接保护筋并割掉十字加强筋。
8）声测管要求高出系梁底50cm，并注满清水，接头出密封不漏水。
钢筋笼安装完毕后安装导管，导管事先必须要做水密试验，保证导管的水密性良好，在安装导管时注意：丝扣处要刷洗干净并涂抹黄油，检查垫圈完好后拧紧，保证不漏水。安装导管的过程中要记录号安装顺序和长度，作为灌桩拆管的依据。
2.2.7二清
导管安装完成后，即可利用导管进行二次清孔，在灌注砼前，泥浆的性能指标必须满足规范要求，即含砂率<2%,比重1.03～1.1,粘度17～20s。
2.2.8灌注砼
本桥桩基砼设计为C25。灌注砼采用强制式搅拌机生产，输送泵送料，加设储料斗集中下料。
灌注砼前所有的准备工作必须完善，主要包括：人员、设备全部到位，首批砼满足规范要求（不小于6m3），由试验室开出施工配合比，具备应急措施，原材料数量足够并检验合格等。以上的准备工作完善和泥浆的性能指标以及沉渣厚度（摩檫桩为40cm，嵌岩桩为5cm）达到规范和设计要求后方可开盘。
首批砼拌和物下落后，砼必须连续灌注。导管埋设控制在4～8m，拆除导管时必须先测孔深，与实灌数量进行对比，确认无误后，现场根据技术人员的要求进行拆除。灌注砼要作好原始记录。
主要要求：
1）首批灌注砼的数量要满足导管首次埋置深度和填充导管底部的需要。导管提离底面0.2～0.4m，埋深1m，首次灌注砼的数量不少于6m3。
2）砼的坍落度控制在18～22cm之间。
3）计量设备准确，严格按照施工配合比进行计量。
4）在灌注砼的过程中，禁止随意上下拉动导管，拆除导管时，要慢慢提动导管，导管的接头处不得用水冲洗。
5）整个桩的灌注要在砼的初凝时间前完成。
6）为了保证桩头质量，超灌50～100cm。
2.2.9凿桩头
待砼灌注完成2小时后方可凿除桩头松散砼，凿到离系梁底5cm左右加水进行养护，待28天后进行声波检测。
3质量措施
1)测量必须采用工程部下发的导线点和水准点进行，在测量的过程中随时检查点位稳定情况，发现问题及时上报。在钻进的过程中，要随时复核桩位。
2)投入本工程所有的原材料必须合格。
3)计量设备必须经过标定，计量准确。
4)严格按照试验室下达的配料单进行拌和，确保砼的质量。
5)砼拌和物运至灌注地点时，要检查其均匀性和坍落度，如不符合要求，要进行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求时，不得使用。
6)要配备发电机，随时可以启用，停电时要保持砼灌注的连续性。
7)灌注砼时，要控制好导管的埋深，防止发生断桩。
8)在灌注过程中，当导管内砼不满，含有空气时，后续砼灌注应徐徐灌入，以免在导管内形成高压气栓塞，导致导管漏水，造成砼出现夹层或离析。