浅谈内河航道加固护岸钻孔灌注桩施工工艺及质量控制

杨科俊 王饶

摘 要：为了满足内河航道的通航需求，钻孔灌注桩在加固护岸中的应用最为普遍。本文以京杭运河浙江段三级航道整治工程（四改三）为例，介绍内河航道钻孔灌注桩的施工工艺、验收标准及相应检测方法，并对施工过程中常出现的问题进行分析并提供解决方案，为类似工程的建设提供参考。

关键词：加固护岸 钻孔灌注桩 钢筋笼

1.工程概况

京杭运河浙江段三级航道整治工程建设内容主要为新建护岸、加固护岸工程，河道疏浚等。灌注桩加固护岸施工根据灌注桩直径分为E3A和E3B型护岸施工，E3A型护岸的灌注桩直径为800mm，E3B型护岸的灌注桩直径为1200mm，本工程灌注桩均属于水上灌注桩施工。

2.施工工艺

钻孔灌注桩施工工艺主要分为平台搭建、埋设护筒、钻机起钻、成孔验收、下放钢筋笼、浇筑混凝土、拔出护筒七个部分。

2.1平台搭建

灌注桩施工区域位于水上沿岸，采用回填土的方式构建平台。根据灌注桩中心线到老护岸的距离确定作业平台宽度，然后在平台近水边界处打6m长钢管桩作为平台的侧向支撑。钢管桩打完之后铺土工布及土工格栅，最后回填土方至2.4m标高。

2.2埋设护筒

护筒的规范埋设能够有效控制灌注桩桩身垂直度以及桩头完整性。埋设护筒时首先需要利用RTK放样确定桩位中心点并做好标记，然后将护筒以桩位中心为中心进行埋设，护筒长度≥2.5m。

2.3钻机就位

本工程所用鉆机为GPS-10系列工程钻机，该系列钻机操作方便、性能可靠，在基础施工中被广泛采用。护筒埋设之后，立好钻架并调整和安设好起吊系统，将钻机调平并对准钻孔，钻杆偏差<50mm。开始钻进时，在护筒刃脚处，应慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻进护筒1m后，可按土质以正常速度钻进。开钻前应调制足够数量的泥浆（相对密度：1.05～1.2；粘度：16～22s；含砂率：4%～8%），钻进过程中如泥浆损耗、漏出，应予补充，并按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。

2.4成孔验收

桩机钻孔达到设计深度之后，利用换浆法进行首次清孔。采用泥浆泵，通过钻杆以中速向孔底压入相对密度1.15左右，含砂率<4%的泥浆，把孔内悬浮钻碴多的泥浆替换出来。清孔后提出钻杆，分节拆除，最后用测绳测试成孔深度。

2.5下放钢筋笼

钢筋笼采用浮吊船放入孔内，采用锤球检查，保证吊装时笼节垂直。吊装的过程要慢吊、轻放。钢筋笼连接方式采取单面焊接连接方式，搭接长度为10d（250mm）。钢筋笼安放时通过护桩控制笼心，保证钢筋笼中心与桩位偏差在规范要求的范围内（50mm）。钢筋笼下放过程中遇阻要查明原因，不得强行插入，可反正旋转，慢起慢落，逐步下放。

2.6二次清孔及浇筑混凝土

浇筑混凝土之前，需要利用导管对桩孔进行二次清孔。利用导管注入清泥浆，使孔底沉淀物及稠泥浆托出孔外，同时使孔内泥浆指标、沉渣厚度（≤300mm）等各项指标均达到规范标准，确保钢筋与砼的粘结强度。砼灌注采用直升导管法施工，在孔口逐段拼装，吊入下沉时，应保持位置居中，防止卡入钢筋笼碰撞孔壁。各项指标检查合格后方可灌注水下砼，砼必须连续浇筑，不得中断。灌注过程中注意观察管内砼下降和孔内泥浆液面的升降情况，及时测量孔内砼高程，正确指导导管提升和拆除，保证导管埋入砼深度≥2m。

2.7拔出护筒

灌注桩砼浇筑完成之后，要经过12h之后，利用挖机拔出护筒。

3.灌注桩验收标准及检测方法

成品灌注桩检测内容包括4个方面：钢筋焊接件检测、灌注桩砼试压块检测、桩身低应变检测、灌注桩钻芯取样检测。

3.1钢筋焊接件检测

在灌注桩施工过程中，钢筋笼焊接规格为电弧单面搭接焊HRB400（φ25）。焊接件检测数目为钢筋笼整体焊接缝数量的10%，利用液压万能试验机进行焊接件拉伸性能检测，检测依据为《钢筋焊接接头试验方法标准》（JGJ/T 27-2014）。本工程灌注桩主筋直径为25mm，用静拉伸力对试样轴向拉伸时至断裂（或出现缩颈），观察断裂位置离焊缝口的距离、断口特征，从拉伸曲线图（如图1所示）上确定试验过程中的最大力。

3.2灌注桩砼试压块检测

在灌注桩浇筑砼过程中，现场取材制作规格为150×150×150mm的砼试压块，将试压块放到标准养护室养护28d，利用YE-2000C液压式压力试验机进行抗压试验，根据相关规范对试压块施加荷载直至试件破坏，通过分析抗压试验曲线，确定试件抗压强度。每根桩取三组试压块，平均强度值≥30MPa，则满足强度要求。

3.3桩身低应变检测

桩身低应变检测的主要目的是检验桩身结构的完整性，如桩身缺陷位置判断、施工桩长校对和混凝土强度等级定性估计等。检测仪器为ZBL-P810基桩动测仪RL009，以《水运工程地基基础试验检测技术规程》（JTS 237-2017）为依据。用手锤敲击桩顶产生应力波，根据仪器中接收反射波信号得到应力波加速度时程曲线，从曲线形态可以判断桩长、砼强度、桩身缺陷深度等。

3.4灌注桩钻芯取样检测

为了更进一步了解灌注桩施工质量，需要对已经施工完成的灌注桩抽取总量的1%进行钻芯取样，检测桩长、不同深度处的混凝土强度、骨料均匀性、胶结状态等。

4.灌注桩施工过程常见问题分析及解决措施

4.1施工过程中塌孔、泥浆不循环

当遇到流沙土地质环境时，由于流沙土颗粒间粘结力较小，孔内泥浆对孔壁的支撑力不够，导致孔壁土体塌落，从而孔径增大，造成塌孔、泥浆不循环等现象。

解决措施：增大泥浆浓度，降低泥浆含砂率，适当添加膨润土进行调节，保证泥浆对孔壁的支撑力。

4.2施工后方灌注桩沉降

当两根灌注桩桩芯距较近时，一根灌注桩浇筑砼完成以后，立刻进行下一根灌注桩的施工，当土质结构松散时，在下一根桩钻孔过程中引起土体震动，由于上一根桩砼未达到初凝，可能引起穿孔，从而导致后方灌注桩沉降。

解决措施：调整灌注桩施工顺序，在一根灌注桩完成以后跳过一根灌注桩进行施工，通过拉大相邻施工桩的间距控制桩位沉降。等已施工灌注桩砼凝固之后再进行临近施工。

4.3桩身夹泥、断桩

桩身夹泥、断桩的原因有两方面：（1）首灌量不足，未将孔底泥浆全部顶出，导致混凝土在水下浇筑过程掺杂泥浆等杂物；（2）灌注桩在水下浇筑砼过程中振捣充分，砼密实度未达到规范要求，从而导致夹泥甚至断桩现象。

解决措施：在水下砼浇筑之前根据导管埋深计算出储料斗内混凝土的初存量，保证泥浆全部顶出；在浇筑桩过程中每浇5min一斗利用导管上下移动进行振捣，确保砼的密实度。

4.4钢筋笼下放困难

在下放钢筋笼前需要利用钻杆进行清空，当清空不充分是导致孔内下部泥浆浓度过大，使钢筋笼下放困难；其次如果在钻孔过程中基础下放存在块石等障碍物时，钻孔速度过快导致障碍物未被完全粉粹，下放钢筋笼时可能存在阻碍使期下放困难。

解决措施：在成孔之后利用钻杆进行首次清空，控制注入泥浆浓度，保证孔内泥浆均匀。在钻孔过程中到桩机钻到块石或者其他障碍物时减缓钻进速率，确保孔身规范。下放钢筋笼过程困难时通过旋转以及上下抖动缓缓下放。

5.结束语

经过长时间的实践及经验总结，京杭运河浙江段三级航道整治工程杭州段（四改三）工程项目灌注桩质量得到明显提高，在施工过程中严格控制施工工艺，希望今后为类似工程建设提供参考。

参考文献：

[1]JGJ/T 27-2014，钢筋焊接接头试验方法标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2]JTS 237-2017，水运工程地基基础试验检测技术规程[S].北京：人民交通出版社，2017.