长洲潜坝钻孔灌注桩施工

韦思红

（广西众益工程造价咨询有限公司，广西 南宁 530000）

长洲水利枢纽船闸（即1＃、2＃船闸）上游引航道左侧为导航墙、靠船墩及隔水堤。根据枢纽整体水工模型试验的成果，上游引航道左侧隔水堤堤头较大水域范围内的横向流速偏大（超过规范允许的0.30 m/s），影响船舶安全进出。为了解决该问题，经试验研究，需在隔水堤堤头布置由9个混凝土潜坝组成的非连续外扩段。在前期施工中，因船闸上游围堰设置、工期等原因仅建成了靠近堤头的4个潜坝，剩余5个尚未施工。目前，长洲枢纽上游水位已按正常蓄水位运行，双线船闸已建成通航。上游引航道外扩段5个潜坝原设计方案的施工条件已完全改变（需全部水下施工，且水位在枯水期基本维持在设计正常蓄水位20.60 m）。5个潜坝工程的施工组织设计，包括钻孔灌注桩、施工平台、上部坝体混凝土（包括基础承台、水下潜坝坝体和部分水上潜坝坝体）施工。

1 准备工作

1.1 测量复核

对勘测设计部门的交桩点进行复核，按照施工需要加密控制网，复核结果经监理复核认可后方可使用。

本工程的桩基采用坐标法测定。桩基放样：根据施工图计算桥墩上桩位的坐标，从控制点直接测设桩位坐标，测量误差在桥的顺墩向和横墩向不大于5 mm，并用钢尺复核每只墩桩与桩的相对位置，再填写桩基轴线和桩位标志记录。

1.2 设置护筒

护筒采用埋设法施工，护筒顶部高出施工平台（高出正常水位4 m）30 cm，护筒内径比桩径大200 mm～400 mm。护筒埋设深度为到风化岩层，护筒中心偏差要求小于2 cm，护筒竖向倾斜度小于1 %。护筒距离水面2 m处开设1个20 cm×30 cm溢浆孔，以便泥浆循环通畅。

1.3 泥浆制备

采用原土造浆，制作泥浆的黏土要选择塑料指数较大，含砂率小的黏土。护壁泥浆采用比重1.2～1.4，黏度18 ″～22 ″的黏土。试验泥浆的全部性能指标，并在钻进中定期检验泥浆比重、黏度、含砂率、胶体率等，并填写泥浆试验记录表。泥浆循环使用，废弃泥浆沉淀后外运。

2 钻孔施工

2.1 钻孔准备

钢平台施工后，马上进行钢护筒施工。

在桩位复核正确，护筒、标高已测定的基础上，钻机才能就位。

钻机就位前，对各项准备工作进行检查。确保钻机顶部起吊滑轮缘转盘中心与桩孔中心三者在一垂线上，其偏差要求小于2 cm，同时钻杆垂直度小于1 %。钻机就位后，用枕木作机座，使底座和顶端平稳，在钻进和运行中不应产生位移和沉陷。

2.2 成孔

成孔前必须检查钻头保径装置、钻头直径。钻头磨损超过要求时，应及时修复或更换，更换钻头必须通知监理检验、复量。钻头直径采用1000 mm的。

钻进时应先轻压、慢速钻进并控制泵量，逐渐加大转速和钻压，正常钻进。在钻进过程中，进尺后快慢根据土质情况来控制，并经常对钻孔泥浆的相对密度和浆面等检查观察。在黏性土及含砂率小的泥岩中，宜用中等转速稀泥浆钻进，在砂性土及含砂率高的地层中，宜用低转慢速、大泵量、稠泥浆钻进。泥浆比重调整为 1.25～1.35，具体根据孔位的土质情况进行调整。钻进速度不宜过快，并适当提高泥浆比重，密切观察，低速慢进，保证钻孔质量。

施工作业分班连续进行，施工过程一气呵成，不宜中途停顿，如确因故须停止钻进时，不许将钻头停放在孔底超过12 h，以免被泥浆埋住钻头。成孔达到设计深度时，要测量机上余尺，确保设计有效桩长。经监理验收合格后，方可进行第一次清孔。

2.3 终孔及清孔

成孔工序验收合格后，进行第一次清孔工序的施工。清孔采用换浆法施工。即钻孔完成后，提起钻锥至距底约 50 cm～80 cm，继续旋转，然后输入相对密度较低的泥浆进行泵吸，反循环清孔至符合要求为止。

清孔就是对孔内的石碴、泥浆进行必要的清理，判断孔内含泥量、含碴量和孔底沉渣是否达到设计要求及满足灌注要求。

一次清孔后不符合要求的，要采取措施：如改善泥浆性能、延长清孔时间等方式再进行清孔。

第一次清孔利用成孔钻具直接进行，清孔时先将钻头提离孔底15 cm～20 cm，输入泥浆循环清孔，并应控制泥浆比重，调节泥浆性能。第二次清孔：第一次清孔后，提出钻杆，测量孔深，并抓紧时间安放钢筋笼和混凝土导管，通过混凝土导管压入清浆，进行第二次清孔，清孔的方法是在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉渣。清孔后孔内泥浆密度≤1.15，孔底沉渣满足设计要求≤5 cm。二次清孔停止前，应做好灌注的准备工作，以便确保在停止清孔后30 min内开灌（成孔结束至初灌间隔时间不得大于孔壁稳定时间）。若超过30 min，必须重新测定沉淤，若沉淤值超标，必须重新清孔至符合要求。

2.4 泥浆排放

现场用集装箱作泥浆池（沉淀池）与泥浆箱。开钻之前，泥浆池必需经监理验收合格后，方可实施。钻进时，细粒钻渣经7.5 kW回浆泵抽回泥浆池内，沉淀后用7.5 kW排污泵抽吸至泥浆箱内。经泥浆池沉淀后的优质泥浆使用循环3PN泵吸流回钻孔内。储存在泥浆箱内的废浆由专用泥浆运输车辆外运至规定地点进行排放。

3 钢筋笼制作安装

3.1 钢筋笼制作

（1）钢筋笼采用分节制作，并预留一定搭接长度。

（2）施工现场搭设钢筋笼制作棚，并加工专用钢筋笼制作架子。

3.2 钢筋笼安装

（1）钢筋笼分节形成，必须由钢筋工班长自检，安放前会同监理进行验收，并当场进行隐蔽工程验收签证，未经验收的钢筋笼不得下放。

（2）钢筋笼堆放场地应平整，堆放层数不得超过二层，并分别挂牌做好标志。

（3）为保证钢筋笼的标高，由测量工测定钻机平面标高，由施工员测定焊接吊筋长度。

（4）每根钻孔桩钢筋笼安装过程中，根据设计要求使用声测管。声测管管底伸入土中200 mm，顶标高高出地表标高0.15 m。声测管采用Φ50无缝钢管，接头采用套管形式，严禁漏水。声测管底部用薄钢板密封，声测管底部20 cm钻取9个Φ10压浆孔，外套δ=1.5 mm橡胶管，橡胶管两端用铁丝扎紧。顶部用木枕封堵密实。声测管与钢筋笼焊接固定成一个整体，随钢筋笼一起沉放到位。

4 水下混凝土灌注

4.1 下灌注导管

使用Φ258 mm快速接头灌注钢导管，导管吊装前试拼，接口连接严密牢固，导管使用前应进行水密承压试验，严禁用压气试压。导管吊放完毕后，继续输入相对密度较低的泥浆，进行泵吸反复循环清孔直至符合要求为止。

4.2 混凝土灌注

水下砼采用C30商品砼，单根桩测量砼坍落度要不少于2次。砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。砼实际浇灌量不得小于计算值，充盈系数控制值在1.1～1.2以内。

商品砼采用砼车输送的方式。

砼灌注是确保成桩质量的关键，灌注应连续进行，不得中断，尽量缩短砼灌注时间，单桩砼灌注时间不超过6 h，以防止桩孔内顶层砼失去流动性，顶升困难，造成质量事故。

开灌前应做好一切准备工作，待砼运输车到达现场后，检查砼坍落度及离析程度。

4.2.1 首批砼灌注

首批灌注砼的数量应能满足导管首次埋置深度和填充导管底部的需要。

在确定砼可以使用后，先在导管上端连接砼漏斗，开始灌注时，应在漏斗下口设置隔水球，当漏斗箱内储足首批灌注的砼数量时，剪断吊住隔水球的铁丝，使砼猝然落下，迅速落至孔底并把导管裹住。保证导管埋入砼面超过1.20 m。当孔口大量返出泥浆，说明初灌成功，进行连续灌注作业。此时，导管底部至孔底保持0.25 m～0.4 m的距离。若超过要求时，应调整导浆管的长度或采取其他措施。

由于孔径越大，首批灌注的砼量就越多，由于砼量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象。首批砼在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满砼，甚至漏斗内还有部分砼，此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加砼，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使砼顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。

4.2.2 后续砼灌注

边灌注砼边提升导管，边拆除上一节导管，使砼处于流动状态，当导管底埋置于混凝土的深度达3 m左右，或导管中混凝土落不下去时，应将导管提升，提升速度不能过快。提升导管时应先将顶上漏斗挪开，然后垂直提升导管，拆去顶上一节后再接上漏斗，继续灌注砼。灌注过程中要经常测定导浆管外砼面高度，埋管深度宜控制在2 m～6 m，一次提管拆管长度不得超过6 m，拆管后埋管深度不得小于2 m。

灌注过程中应设专人负责检测记录工作，随时注意观察管内砼面下降及孔内返水情况，及时检测孔内砼面上升，及时提升和分段拆除上端导管。导管下口在砼内的埋置深度宜控制在2 m～6 m，导管应勤拆，一次提拆不超过6 m。

4.2.3 后期砼的灌注

在砼灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。为确保桩顶质量，砼的顶面应高出桩顶设计标高，测定砼面确已达到上述要求后方可停止灌注。灌注快完时，也就是最后一或两根导管时，应缓慢拔出，使砼面口缓慢弥合，防止拔快，造成泥浆混入。

4.2.4 砼灌注完毕后

桩径浇注应超过设计搞成1 m左右，然后仔细凿除，露出清洁密实的砼表面，与承台相接，凿除时须防止破坏桩身。

4.2.5 桩底注浆

桩底注浆在超声波检查完毕后，利用桩内三根超声波管道对桩底采用高压注浆泵压注C30水泥浆液加强。

压浆时控制渗入量，确保慢速、低压、低流量，以让水泥浆自然渗入砂层。注浆压力控制在1 MPa以内，以0.60 MPa～0.80 MPa为宜，流速控制在30 L/min～40 L/min，每根桩必须一次压浆完成，完成后需立即密封，防止冒浆。

压浆采用双控标准，即当压浆量达到设计要求，或者压浆量达到设计要求的80 %，泵压值达到2 MPa时（在注浆速度较慢的情况下，适当加大压力，一般不超过2 MPa），即可停止压浆，转移到另一孔进行注浆。

由于以上措施得当，施工完成后经超声波检测，实际检测桩基合格率为100 %。