深水桩基钻孔施工技术

聂建省　千绍玉

摘 要：该文就天津集疏港公路二期海河大桥南引桥水中桩基施工技术进行总结，阐述了深水桩基施工技术，对成孔工艺重点描述，针对水中桩基钻孔平台、护筒、泥浆、钻进等关键环节，采取相应的工艺措施。为今后类似工程积累、借鉴经验。

关键词：深水 桩基 钻孔 技术

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0072-02

1 工程概况

新建海河大桥南引桥位于海河入海口处，新港船闸和防潮闸内侧，起点桩号K10+549.940，终点桩号K13.056.618，桥梁全长2 506.618 m，6#、7#墩位于渔船闸引河河道内，11#～19#墩位于海河入海口主河道内，水流平缓，受潮汐影响大，桩基顶高程均低于河床2～4 m，水深2～8 m。

2 钻孔前准备工作

2.1 组装、调试水上运输浮箱平台

采用汽车吊和浮吊配合，先将每两个浮箱分组拼接好，然后再用工字钢系梁把3组浮箱连接成一个水上运输平台，平台在水上的移动主要依靠较大功率的柴油驳船顶推，可满足工程施工用的钢板桩、钢筋笼、钢管桩、模板、钢筋等转运工作。

2.2 施工栈桥

根据贯通的导线点和钢栈桥的位置放样钢栈桥的位置，根据放样的位置施工钢栈桥。

在桥位中心线西侧、既有海河大桥东侧搭设钢结构栈桥，栈桥桥面宽度为4.0 m，桥面标高3.0 m，设计主要材料为直径720 mm螺旋钢管、I36a工字钢、∠75角钢和30#槽钢。便桥分3部分，南段长60 m，中段长30 m，北段长474 m，其跨径组合为（5×12）m和（2×15）m和（37×12+15）m（图1、图2）。

2.3 钻孔平台

钻孔平台的搭设步骤为：测量定位放样→施打平台基础钢管桩→铺设安装平台承重钢横梁和纵梁→焊接管桩连接构件→布设护筒定位框架→打入钢护筒→铺平台10 mm钢板并固定→焊接防护栏杆→吊装钻机就位。

在钻孔平台施工中，要注意以下几点。

（1）构件加工与制作。

钢平台的支撑结构则采用直径640 mm的螺旋钢管，单根长度均为12 m、6 m两种，施工中根据需要现场焊接接长。钻孔作业用的钢护筒采用12 mm厚的板材在加工车间统一卷制加工，按不同位置、不同长度整体制作，最大长度12 m，原则上定位桩的加工长度比设计长度要大50 cm左右。

（2）定位桩插打。

采用浮吊配合振动锤插打钢管定位桩，先用全站仪采用交会法进行桩位测量定位后，再用浮吊利用钢管定位桩的自重将管桩插入桩位处的河床土层内一定深度，然后调整好桩位，震动锤液压钳进行锁紧，启动震动锤，使管桩下沉至设计深度。下沉过程中要随时检测位置偏差和倾斜度，并及时校正偏差，使中心位置偏差控制在2 cm以内，倾斜度不得大于1%。

（3）平台铺设。

平台基础钢管桩施工完后，首先对桩顶标高按设计高度进行测量调整，使纵向、横向的管桩顶标高均处于一个平面内，以确保钢平台的整体稳定性；然后根据所设计要求铺设横向和纵向钢梁，纵向钢梁的间距、长度需要根据钻孔灌注桩的位置进行设计，并在桩基孔位处进行加强；最后在纵向钢梁上满铺30#的槽钢，并预留好在钻孔灌注桩的孔槽，槽钢和钢纵梁间均采用电焊点焊做临时固定。钢平台四周边缘必须安装防护栏杆，一般设计高度为1.2 m，该工程主要采用角钢现场焊接，栏网采直径为12 mm钢筋制作（图3、图4）。

3 钻孔施工

3.1 钻机选择

该工程河底的地质情况为全新统（Q4）及上层新统（Q3）部分地层，第一层：填土层（Qml），层厚1.7 m；第二层：新近沉积层（Q43Nal），黏土，层厚1.8 m；第三层：第Ⅰ海相层（Q42m），粉质黏土，粉土厚度为12.2 m；第四层：主要为第Ⅱ海相层（Q3dal）主要为粉砂、粉土、局部含有偏粉土的粉质黏土夹层，层厚14.1 m左右；第五层：第Ⅳ陆相层（Q3eal）主要为粉质黏土、粉土，粉砂、细砂，分为3个亚层，厚度为16.5 m。因此，桩基钻孔设备主要采用反循环回旋钻施工，每个桩基平台同时安排2台反循环回旋钻机施工。

3.2 护筒施工

钢护筒施工步骤如下所述。

（1）首先将导向架安置在施工平台上。导向架采用型钢制作成“等腰梯型”框架，高度一般为3 m。导向架主要的作用是引导钢护护筒正确地沉入设计位置，并强制校正护筒的垂直度。

（2）然后将钢护筒采用50 t履带吊起安放进已经固定好的导向架中，并利用其自重下沉一定深度后，及时更换采用150 kN的液压振动锤将钢护筒下端振动下沉至桩顶标高以下6 m。护筒下沉时，要注意检查有没有筒体接头开裂漏水、筒体明显变形、卷口等。

（3）钢护筒施工中倾斜斜度必须小于1%，下沉过程中要进行反复校核，如发现斜度超出范围，及时采用牵引器校正后再继续下沉。确保竖直度符合要求。为保证钢护筒的安装精度不影响桩基孔位误差，加工钢护筒时要根据护筒长度考虑护筒直径大于设计桩基直径约120～180 mm，

3.3 泥浆配置

采用回旋钻机进行钻孔作业中，为了保证钻渣的顺利排出，以及孔壁的稳定，必须使孔内的泥浆比重为1.1～1.3。该工程由于黏性土层较厚，为了满足环保要求，主要采用孔内黏土层进行原孔造浆技术，并用相邻钢护筒兼作泥浆循环池，及时对泥浆进行有效分离后回收利用，采用泥浆罐车将钻渣和废浆及时外运至指定地点排放。当原孔造浆满足不了规范要求时，及时在循环池补充黏土块进行造浆。

3.4 钻孔施工

（1）由于钢护筒已提前施工，该工程中钻机的就位直接参照钢护筒位置进行定位即可，开钻前须校准钻头与桩位中心线重合即可，作业过程中须观察钻机是否位移和测量塔架的垂直度。

（2）钻孔作业工程中，必须注意保证钢护筒内的泥浆水位高于外侧海水最大潮水位1.0～1.5 m左右，防止海水渗漏进孔内引起塌孔。

（3）由于桩基下部土质为粉沙、细沙，必须采用泥沙分离器对回收利用的泥浆进行处理，使含沙率小于4%。

（4）钻孔作业中，要做好钻孔记录，随时分析桩孔地质变化，不同地质的钻进速度要控制好，特别是软土层和砂层，必须控制好钻进速度，调整好泥浆浓度及粘度，以避免出现缩孔、塌孔事件。

3.5 清孔、钢筋吊装及混凝土浇筑

钻孔完成后及时检查孔径、孔深满足设计及规范要求后，采用换浆法清孔，清孔时要注意保持孔内水位；清孔时间以排出泥浆的比重、含砂率满足规范要求为准。清孔完毕后即可按规范要求进行水下混凝土灌注桩施工。

4 结语

海河大桥所处位置的地质条件较为复杂，具有软土层厚、砂层厚、地下水位高、地面水系发达的特点，因此需要提前做好施工技术方案，特别是设备选型，成孔参数等要在理论的基础上进行试验验证，从而做到早预防早处理，才能控制好施工各个环节，最终顺利地保质保量完成施工任务。施工中还需注意以下几点。

（1）水中桩基定位主要在钢管桩定位插打，要保证钢管桩定位的准确性。

（2）施工钢栈桥和钻孔平台有时会有交叉作业，要合理安排，以免影响施工进度。

（3）水中桩基施工要防止污染河水或海水，施工时利用钢护筒作泥浆池，多余泥浆及时外运。

（4）水中桩基施工要加强过程控制，实验、技术人员要跟班作业，灌注混凝土时出现问题，要及时纠正处理，防止发生质量事故。

参考文献

[1] 史佩栋.实用桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2] 俞振全.钢管桩的设计与施工[M].北京：地震出版社，1993.