横泾河航道区域钻孔灌注桩施工技术

摘要：横泾河特大桥位于横泾河等外航道区域桩基设计1.2m桩径，52米桩长，共16根。施工区域为江苏中部长江北岸，河道交错纵横，横泾河河道宽度约120米，当地渔民通航和环保，是本工程的施工重难点。科学设计方案、合理选择钻机、创新施工工艺，加强灌注桩施工过程控制，确保水中桩施工顺利进行。

关键词：等外航道;通航和环保;水中桩;施工技术

1 工程概况

1.1 地形地貌

项目所在区域位于江苏中部长江北岸，地貌属里下河洼地，地势低洼、地形起伏小，区域内河道纵横。横泾河为当地饮水供给河流，需加强安全环保施工。

1.2 气象

项目区属北亚热带湿润季风气候区，兼受大陆与海洋性气候影像，具有四季风显著、干湿冷热四季分明、雨量充沛、冬冷夏热等特点。需进行洪评和航评。

1.3 区域地质简况

据《阜宁-建湖高速公路工程场地地震安全性评估报告》及《阜兴泰高速公路工程场地地震安全性评价报告》，近场区内对工程场地有较大影响的主要断裂分别是：洪泽-沟墩断裂（5）、盐城-南洋岸断裂（6）及陈家堡-小海断裂（7）。上述断裂均为非活动性断裂，对本工程建设的影响较小。

1.4 水文及水土腐蚀性评价

桥址区地表水丰富和地下水主要为潜水含水层及弱承压含水层，多为粉土、粉质黏土、黏土、粉砂、淤泥质黏土层，主要接受大气降水补给及河流侧向补给，其间水力联系较弱，含水层渗透性中等，各含水层之间被黏性土层相对隔断，径流条件较好，富水性中等。水土对混凝土结构及钢筋具有一定的腐蚀性。

2 施工前准备

2.1 施工平台方案

横泾河为等外级航道，且河道宽度约120米，考虑到当地通航和饮水环保要求，比选筑岛施工平台和钢平台两种方案，综合考量后，钢平台综合效益好，社会影响最低，安全环保最可控。本工程设计的钢便桥为主跨为下承式钢便桥、两侧辅跨为型钢钢便桥。标段设计钢便桥范围内河流通航，便桥按照《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）中公路II级设计，按行驶12方罐车及《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）中的100t（13m，8轴）平板拖车标准车辆、80t履带吊及130t运梁炮车进行设计，横泾河采取钢便桥+钢平台进行水中桩施工，便桥桥跨采用（6m+6m+6m+6m+6m）+（6m+15m+6m）+（6m+6m+6m+6m+ 6m）布置方式，钢便桥具体布置位置由测量部根据平面位置图测放，经现场核对后可适当微調。钢平台尺寸为长26米×宽21米。确保“三通一平”：通水、通电、通路和场地平整，物资材料提前供应进场，作业班组提前招标进场，机械设备提前登记报验和进场人员登记教育培训，航评和洪评同步进行落实。

2.2 地质复勘

由于前期勘测设计进行钻探勘测地质可能存在误差，复勘重新探测土层结构、分布类型、分布深度、土层走向等，编制新版的勘测纵断面地质图，提供钻孔灌注桩施工指导，防止水中桩施工过程中塌孔、缩孔、斜孔等突发情况。

2.3 钻机选择

本工程为水中钻孔灌注桩施工，河床标高为-2.1m，设计最低通航水位为0.89m，三百年一遇通航水位为3.58 m，目前施工水深约为3米。比选正循环、反循环、旋挖、冲击钻等钻机后，综合考虑施工安全、质量、成本、场地等因素，最终选择正循环钻机进行水中钻孔灌注桩的施工，可以有效确保灌注桩的钻孔质量，避免塌孔、缩孔等问题。

2.4 钻机安装及设备检查

（1）钻机检查：对循环钻机的主要部件发动机、提升系统、履带、钢丝绳、钻杆、钻头直径等进行日常检查。

（2）还需对泥浆泵、发电机、电焊机等机械设备进行日常安全性能检查。

2.5 工具准备

泥浆三件套、测绳、测锤、渣样盒、水平尺等应配置齐全，测绳使用前应标定。为检查桩孔直径及垂直度，对于桩径1.2m的桩采用直径D为1.2m，长度7.5m的探孔器。

2.6 泥浆池开挖及维护

（1）泥浆池设置在红线内两个墩台之间，现场采用挖机开挖，四周按1：1的坡率夯做边坡，开挖于两个排架之间;要求每隔2个墩台设置一处泥浆池（隔墩跳挖），每处泥浆池供应前后两个墩桩基础钻孔施工。利用机械制备泥浆与钻孔设备自造浆共同制浆。沉淀池沉渣、废泥浆、钻渣及时运走。现场泥浆池开挖需满足交底要求，泥浆池平面尺寸为16米*15米，深度控制在1.5米-2米，泥浆池外观需整齐，顶部土坝尺寸为0.5米*0.5米，并使用砂浆抹面。

（2）泥浆池围护：现场开挖泥浆池、沉淀池及桩孔位置四周需设置防护护栏，张贴“施工区域，严禁靠近”的警示标识牌，栏杆材质采用标准护栏，连接稳固可靠，护栏高1.2m，立杆间距2m。

2.7 泥浆制备及循环

泥浆是钻孔灌注桩成孔好坏的关键控制环节，泥浆具有护壁、排渣、润滑钻头、增大静水压力等作用，钻孔泥浆采用水、粘土（膨润土）和添加剂等材料，水中桩施工泥浆循环由于场地限制，采用水中双护筒或排泥船与陆上泥浆池、沉淀池结合进行灌注桩施工。本工程处于一般地层，泥浆按照相对密度1.05-1.20、黏度（Pa·S）16-22、酸碱度pH8-10等泥浆性能指标进行控制。

3 施工工艺

3.1施工工艺流程（如图1）

3.2通航及泥浆处理

保证通航警示安全，可以设置护墩;水中桩首次灌注过程中，泥浆会溢出，污染河流，需采取措施进行处理，处理方法有以下两种：双护筒和排泥船

3.3 设置护墩

位于横泾河上下游各设置两根钢管桩护墩，张贴反光警示标志和警示灯，方便当地村民通航安全。

3.4 双护筒（或排泥船）泥浆处理

测量放样准确桩位后，下放好钻孔护筒，进行复测定位，在钻孔护筒旁在打入另一相同大小的护筒进行排泥浆，用溜槽连接。首先排泥浆护筒进行抽水处理，下面需进行钢板或者素混凝土封底，防止地下水溢出而无法达到储存排泥浆的效果。陆地泥浆池和排泥浆护筒利用泥浆泵及排泥浆管进行连接，使陆地泥漿池、钻孔护筒、排泥浆护筒和陆上沉淀池形成一个泥浆循环，保证首灌泥浆不外溢污染河流。

4 常见问题及处理方法

4.1 缩孔

本工程水中桩位于横泾河中且土层结构基本为黏土层，存在较大水压力和土压力，具有缩孔的风险。

预防措施：护筒埋设高于河流常水位1-2米，护筒内水位高于河流常水位大于1米，增大护筒内水头压力;根据地质条件和具体情况调整护筒内的泥浆比重，适当增大;适当减慢钻头钻进速度;成孔提钻和下放钢筋笼工序衔接要顺畅，不可等待时间过长，极易导致缩孔后钢筋笼无法下放安装;钻头需考虑泥浆护壁厚度，在原始直径钻头四周加焊泥浆护壁厚度的同等钻头钢材，实际钻头直径=理论钻头直径+泥浆护壁厚度。

处理方法：由于是河流中钻孔，在水压力和土压力的孔内外压强差作用下，极易缩孔，在钻孔过程中，应采取低速轻压钻进，适量增大泥浆比重，抵消内外压强差。出现缩孔后，钻头可以在缩孔位置上下缓慢提降进行扩孔，不可快速提升，同时增大泥浆比重平衡水土压力。

4.2 斜孔

水中桩采取钢平台铺钢板进行悬空施工钻孔灌注桩，护筒埋设和钻机安装等因素都会导致桩孔倾斜。

预防措施：护筒采用长为800cm、厚为8mm的钢板卷制，护筒直径大于设计桩径60cm，护筒顶标高高于常水位1-2米。护筒禁止采用不符合要求护筒埋设，避免不易对中，护筒底部应尽可能深入到不透水层粘质土内1.0-1.5m。护筒埋设时，应保证护筒中心与桩孔中心的平面位置偏差小于等于5cm，垂直度小于等于1%，在钢平台型钢上用喷漆标识四个点作为护桩，后期结合吊锤进行桩位中心复测。

处理方法：若出现孔位倾斜比较轻微时，可以将钻头提升至偏位处以上2-3m重新对中钻进;若出现孔位倾斜比较严重时，应停止继续钻进，拆卸钻头，回填黏土至偏位处以上2-3m，放置一段时间后在重新对中钻进。

4.3 塌孔

桩位地质剖面图可以了解到粉土和粉砂中间夹着黏土，黏土层呈悬臂状，钻进过程中粉土和粉砂流失极易导致黏土的塌陷。

预防措施：开钻时先启动泥浆泵和转盘，引入泥浆进钻孔一定数量后方可开始钻进;刚开钻1m应低速钻进，然后在以正常速度钻进;钻进速度应与泥浆排量相匹配，时刻保持护筒内应有的水头，钻速钻压、泥浆比重和泥浆量因不同的地层进行调整。针对易塌孔的砂土、粉土层，应进行低速轻压钻进，根据实际情况调整孔内水头和泥浆比重;根据地质剖面图时刻关注土层变化，调整相关钻进参数，留取钻渣样品，进行核对并填写钻孔记录表;钻锥提升过程中，应保持平稳且避免触碰护筒与孔壁，拆卸钻杆要快速。

处理方法：塌孔轻微时，可增大孔底沉渣厚度及适当增大泥浆比重，可以使用沉渣和泥浆将塌落处修复;塌孔严重时，回填黏土至孔顶，放置至孔内黏土基本密实，重新埋设护筒钻进。

5、结束语

本工程为河流航道的水中桩，考虑到通航、环保、施工、安全等方面问题，施工难度极大，确定钢便桥加钢平台作为施工平台方案，采用双护筒或排泥船进行泥浆循环，避免污染河流，克服缩孔、斜孔、塌孔等施工技术难题，针对河流航道水中桩施工开启了一种新思路，为后面水中桩施工提供借鉴作用。

参考文献：

[1]《江苏省高速公路施工标准化指南》

[2]《公路工程技术标准》（JTJ B01-2014）

[3]《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017）

[4]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020）

作者简介：胡洪（1996.02.-），男，汉，重庆人，本科，学士，研究方向：路桥。