浅析超长深水钻孔灌注桩的质量控制

摘要：国道205线三明市区过境段中的荊东互通主线桥位处沙溪河中的地质断层带上面，为抗震不利地段，水中最长桩基长度达到92m。文章着重阐述了超长深水桩基在施工过程中出现的问题，并根据现场情况分析提出了相应的解决办法，为今后在复杂地质情况超长深水钻孔灌注桩施工提供技术参考。

关键词：公路桥梁；钻孔灌注桩；质量控制；基础设施建设；交通运输 文献标识码：A

中图分类号：TU753 文章编号：1009-2374（2016）03-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.057

随着国家基础设施的不断推进，原来经济较发达、地势较平坦的地区的交通基础设施已近饱和。目前各地方的公路、铁路建设大部分处于地势险峻、山高沟深的环境，超长深水桩的出现频率也越来越高，而桩基工程的施工质量好坏与桥梁的安全有着直接的影响。所以必须对工程中出现的问题加以足够的重视，结合现实状况提出相应的解决方案。

1 工程概况

某国道项目中的荆东互通主线桥起讫里程为K18+070.5～K18+651.5，桥长581m，上部结构采用4*35m预制连续T梁+3*40m预制连续T梁+（72+130+72）m变截面悬浇连续箱梁+（2*21.5）异形箱梁，下部构造采用墩台配桩基础，共五联12孔，其中第8#、9#墩位于沙溪河中，平均水深14m，百年一遇流量8550m3/s，流速1.94m/s，桩基础设计为摩擦桩，桩径2.2m，8号墩桩长88m，9号墩桩长92m，共32根。

水中的8#、9#墩位处断层发育区，其中F5断层宽度大，岩性破碎，地层变化很大，风化极不均匀、强度降低，穿过的地层有卵石层、粉质黏土层、砂土状强风化构造岩、碎块状强风化构造岩、中风化构造带层等，为抗震不利地段。

2 超长深水桩基成孔施工控制

2.1 钻孔平台设计及搭设

水中墩施工一般通过搭建栈桥、平台后用冲击钻机成孔，施工方案编制完成后应经由公司技术负责人审核，并请专家组论证可行后才能实施，在钻孔平台方案设计时主要需考虑通行时的临时荷载标准、一般按照载重量来计算承重体系并考虑1.5倍安全系数，平台应特别考虑两侧施工道路的宽度需要，预留足够的宽度，标高设计方面要特别调查上、下游相关的水文资料，一般栈桥平台的底面设计高度要比10年一遇最高水位高2m，本桥位处的10年一遇最高水位是133.9m，故栈桥底面高程为135.9m，即顶面标高为137.5m。同时结合防洪防汛的要求，在平台上游侧需加设拦物网，避免漂流物堆积在平台上侧，增加阻力危及平台安全。按载重80吨来计算钻孔平台时，一般基础采用Φ630mm管桩，主横梁采用I40a双拼工字钢；分配梁采用I25a型钢。

2.2 泥浆的制备及循环净化

2.2.1 泥浆采用优质黏土制备，各项指标为入孔泥浆比重1.1～1.3、黏度采取16～22s、含砂率<4%；pH值应大于6.5；胶体率>95%。

2.2.2 墩位处下伏卵石层较厚，为了避免在施工过程中由于泥浆下漏而造成坍孔等安全隐患，在施工时钻孔钢护筒必须打到稳定的隔水层内。因为伏卵石层所含地下水一般是承压水，其水位相较地表水位较低。而在施工作业时泥浆液又高于地表水位，所以极易发生泥浆液泄漏。

2.2.3 在进行卵石层施工时，可以多采取分段间歇钻进的方法，减少卵石层的渗透面积。可以在施工中加入一些惰性堵漏的材料在泥浆中，利用这些材料的膨胀性填充空隙，堵塞渗漏途径。例如水泥、锯末等材料按照一定的比例（泥浆量的0.5%～2.0%）加入，可以有效地防止泥浆泄漏，达到降低地层渗漏的系数。

2.2.4 在施工中应当及时补充泥浆量，保障孔内泥浆的压力和孔壁的稳定性。如果有渗漏发生，应当及时处理，堵塞渗漏。在钻孔施工中应当注意地质情况的差异以及钻孔的深浅，适当调整配合比。

2.2.5 根据桩基的分布位置采用相邻桩的钢护筒作为制浆池、储浆池及沉淀池，使用循环槽连接，循环槽设置滤网，将泥浆及石碴分离，消除泥浆污染。

2.3 钻进施工

钻进是钻孔灌注桩施工中最重要的工序之一，在钻孔过程中经常容易出现漏浆、偏孔、掉钻、卡钻、黏锤等问题，应根据实际地质情况选择不同的措施处理。

2.3.1 正常钻进注意事项：（1）进行开孔作业时，应该利用小冲程的作业方法，在预防孔口坍塌的同时达到质量标准。钻头深入钻扣以后可以适当加大冲程进行冲击作业。根据不同的地质情况，在遇到坚硬的卵石和岩石层时采用中、大冲程作业方法，而在松散的地层作业时可采用中、小结合的冲程作业方法；（2）在施工过程中及时注意孔内水位保持高于河内水位1.5～2.0m以上，在取渣和停止作业后，及时向孔内补充水或是泥浆，保证孔内的水头高度及泥浆的比重和黏度；（3）钻孔施工应当是连续作业的，因为设备故障停止钻孔时应该将钻头取出，并将空口盖住。施工作业中应当及时检查土层变化的情况并记录，与地址剖面图核对钻进情况。在施工到达预计深度以后，及时记录检查孔位、孔径、孔深及孔形等信息；（4）钢丝绳必须选用同向捻制、柔软优质、无死弯和无断丝者。施工作业过程中，不能出现打空锤的情况，及时松绳，保持适当的钢丝绳长度；及时抽取土渣，确保钻头正常作业。在施工现场备齐后备钻头，谨防钻头在作业中直径磨损超过15mm时可以及时更换修补。在换钻头时应当首先检查孔洞，确定孔位正常后才可以重新放入钻头作业。

2.3.2 钻孔作业中的问题预防和处理。（1）漏浆：根据地质情况显示河床下表层为2～6m卵石层，在钻进至此地层经常出现漏浆问题，一般采取先回填黄土加水泥处理，如效果不好，再采取跟进钢护筒进行处理，此两种处理办法配合使用后一般效果较好，基本能解决漏浆问题，本桥左8-3-1号桩在15.1～20.4m的卵石层采取回填黄土、水泥顺利穿过卵石层，左9-3-1号桩在23.4～24.6m的卵石层多次采取回填黄土、水泥无效后，采取钢护筒跟进顺利穿过了漏浆的卵石层。（2）偏孔：一般采取的预防措施是在护筒上设置4个护桩，在钻进的过程中每钻进1m，检查一次钢丝绳的偏位情况，防止偏孔后还继续钻进。如已经出现偏孔情况，则采用回填片石到偏孔顶的位置反复扫孔处理，9#墩3-2号桩钻进至64.2～64.8m范围由于地质变化位置岩层软硬不均出现偏孔后采用此办法将孔桩纠偏成功。（3）卡钻：一般预防措施是每个孔的钻进过程中只使用一个钻头，且每次交班后都要检查锤头的直径，及时补焊使钻头直径达到要求，如不注意发生卡钻问题，则要探明卡钻的位置，采用吊车与钻机一起提锤，如还无法提起的话，则采用水下松动爆破震松锤头提出。（4）掉钻：在深桩钻进过程中经常出现掉钻的情况，防止掉钻的方法是每班必须认真检查锤头、钢丝绳、固定的螺栓，发现问题及时处理更换。如不注意发生掉钻问题，一般使用特制的锚钩将钻头打捞上来。（5）黏锤：一般预防黏锤的方法是往孔桩内回填0.3～0.5m左右的片石防止黏锤。

2.4 清孔方法以及成孔后的检测

完成钻孔后，应当由设计地质部门进行确认，确认后进行清孔作业。终孔后，首先由设计地质部门通过渣样对地质进行确认。确认无误后及时进行一次清孔，如换浆法清孔，使用两台泥浆泵正循环清孔：一台37kW泥浆泵从循环池内抽浆入孔桩内；另一台22kW泥浆泵在孔口往沉淀池过滤钻碴及细砂。当孔内含砂率小于2%、当泥浆的比重小于1.15要求时，可立即将钢筋笼下放和导管安装，然后进行第二次清孔，清孔后泥浆比重应达到不大于1.1，含砂率小于2%，黏度為17～20s，孔底沉渣不大于15cm的作业标准。达到要求后再进入下道工序水下砼灌注施工。

3 结语

基于对作业现场的实际条件，采用科学、适当的施工作业方法，荆东互通主线桥水中墩克服了桩长、水深、地质条件复杂等诸多困难，有效地预防和处理了偏孔、卡钻、掉钻及卵石层渗漏浆的问题，保证了桩基的成孔质量，加快了施工进度，降低了施工成本。目前深水灌注桩已成孔12根，这里择其要者简要讨论如下：

第一，钢吊箱围堰承台施工。荆东互通主线桥水中墩承台采用单壁钢吊箱围堰进行施工，设防水位133.50m，吊箱露出水面0.5m，即顶面标高为134.0m。考虑钢吊箱加工及安装误差等因素，内侧面两端各加大5cm作为富余量，则钢吊箱内净空尺寸14.8m×13.4m；考虑1.6m厚封底混凝土及0.2m厚找平层，钢吊箱底标高为124.4m，钢吊箱总高9.6m，钢吊箱下放安全和水下焊接及切割需进一步研究。

第二，悬臂现浇梁行施工。荆东互通主线桥水中墩位于航道上，为满足设计通航需要，上部结构采用（72m+130m+72m）变截面悬浇箱梁，主跨共分16个节段，施工周期11个月。利用在大钢度托架及墩顶上组拼大块模板方法在0#段施工，使用菱形挂篮施工法在循环段及合拢段作业，采用先中跨后边跨的顺序进行合拢，施工方案以平衡作业为基本原则，贯穿于各工序中。预应力钢绞线智能张拉及孔道真空注浆需进一步研究。

参考文献

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[2] 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）[S].

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作者简介：黄宜伟（1979-），男，湖南衡阳人，中铁五局集团机械化有限公司工程师，研究方向：土木工程。

（责任编辑：黄银芳）