关于桥梁水下桩基施工技术的浅析

关于桥梁水下桩基施工技术的浅析

黄伟锋

东莞市国轩建筑工程有限公司523000

摘要：在桥梁工程中桩基施工是最重要的环节，在桩基施工过程中通常会遇到地下水较为丰富的河流地段，在这些水下环境中进行混凝土灌注时，通常无法直接观察到整个施工过程，所以施工质量往往很难得到有效控制。文中对水下混凝土灌注施工技术进行分析，并对施工过程中的常见问题及预防措施进行探讨。

关键词：桥梁工程；桩基；水下施工技术

0引言

随着社会发展，市场经济不断深化，国内交通基础设施建设迅猛发展，桥梁工程建设规模也在不断扩大。在桥梁施工过程中，大型深水基础施工技术成为桥梁施工的重点和难点。目前，桥梁深水基础以高桩承台或低桩承台结构为主。施工方法的选择主要根据桥梁基础结构、桥梁附近水域情况、墩位离岸远近，墩位处水下地形、覆盖层厚度和土层性质、基岩埋深及表面状况，水深及水位变幅、水流速度和流态、施工期通航要求等方面来选择确定。桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。现就对桥梁工程桩基施工中的几个技术问题提出自己的见解，为深水桥梁桩基工程提供经验及技术参考。

1工程概况

某桥梁工程，主桥桩基为45m～55m的桩基础，主桥桩基位于某河道，该河道水深约为6m～7m，该段地质条件十分复杂，施工难度大。

2准备阶段施工要点

2.1场地平整

场地位于旱地时，清除现场杂物，硬化场地。场地位于浅水时，采用筑岛法（引桥），场地位于深水时，采用钢管桩施工平台法（主桥）。平台必须平整，连接牢固。

2.2桩位测量

在平整好的场地上测定桩位，用方木桩准确标识各桩位的中心及标高，同时埋设护桩。护桩埋设方法：在桩中心向外大于桩径50cm均匀分布三个并量出距离，护桩顶要与地面相平，并用砂浆固定牢固，做出明显标记。深水桩基的定位由钢护筒定位架固定。

2.3埋设护筒

护筒采用钢护筒，水上主墩钢护筒用12mm厚钢板卷制，在顶部和底部用12mm钢板加固，直径2.5m的钢护筒用14mm厚钢板卷制，其余则用10mm厚钢板卷制。护筒内径大于钻头直径20cm～40cm，护筒高视土质而定，最小不小于2m。安置时，护筒顶高出地面30cm以上，高出最高施工水位或地下水位1.5m～2.0m。旱墩护筒周围50cm范围内黏土夯实，深度至护筒底，并用稳定护筒内水头的措施。护筒的埋设位置必须保证其中心与桩位中心的偏差不超过50mm，并应注意两节护筒的连接质量，护筒埋深为2m～4m，水上主墩护筒应沉入局部冲刷线以下不小于1.0m～1.5m。

2.4钻孔泥浆

在开钻前，应选择和备足良好的造浆黏土或膨润土，科学选料配制，泥浆比重1.1～1.2，泥浆粘度一般地层为16Pa?s～22Pa?s。

含砂率必须小于2%。钻孔时泥浆需要不断的循环和净化，故在施工前应对泥浆的循环和净化做适当布置，设置好制浆池、储浆池、沉淀池，并用循环槽连接。废弃泥浆根据现场情况在桥旁设置一储浆池，作为废弃泥浆的倾倒场地。

3钢筋制作和水下混凝土灌注施工要点

3.1钢筋笼制作和吊装就位

（1）钢筋笼视其长度采用整体预制或分节预制，钢筋笼骨架应具有足够的刚度和稳定性，以便运送、吊装和灌注混凝土时不致松散、变形。制作时每隔2m增设加固钢筋一道，在骨架上端根据实际需要合理设置吊环。

（2）在骨架主筋外侧，将定位钢筋焊接在骨架主筋上，数量每1.0m～1.5m一个，不少于4个，以控制保护层。

（3）钢筋笼分节起吊要及时、准确就位，快速接长至设计深度加以固定，待混凝土灌注完毕并初凝后方可解除钢筋笼的固定设施。

（4）在钢筋笼就位前仍需检查有无坍孔，以便及时采取措施。

3.2导管的设立

用装有垫圈的法兰盘连接管节，导管应进行水密、承压和接头抗拉试验。导管连接牢固，接头封闭严密，上下成直线吊装，位于井孔中央，并在混凝土灌注前进行升降试验，防止导管卡住。

3.3二次清孔

导管安装完毕后，再次检测孔底沉渣，如沉渣厚度超过设计图纸规定要求，可通过导管进行二次清孔。

3.4灌注水下混凝土

（1）灌注混凝土是钻孔施工的关键，灌注前应探测孔底沉淀厚度，如大于设计厚度应再次清孔，直到满足要求为止。

（2）混凝土采用自动计量拌合站集中拌和，混凝土运输车运送。混凝土拌合物应检查和易性、坍落度等指标，水下灌注混凝土的坍落度采用18cm～22cm。

（3）灌注首批混凝土时应注意：①导管下口至孔底的距离一般为20cm～40cm；②首批灌注混凝土的数量应能满足导管埋入混凝土的深度不小于1.0m；③封底混凝土灌入后，应仔细检查封底情况，确认封底成功后，进行正常灌注；④首批水下混凝土的灌注数量采用公式V≥（πd2/4）h1+（πD2/4）HC确定。

（4）灌注要连续有序地进行，尽可能缩短拆除导管的时间，当导管内混凝土不满时，徐徐地灌注，防止在导管内造成高压空气囊，使混凝土灌不下去或压漏导管。

（5）导管提升时，要保持位置居中，根据导管埋置深度确定导管提升高度，提升后导管埋深不得小于2.0m且不得大于6m。

（6）在灌注将近结束时，导管内混凝土柱高度相对减小，导管内混凝土压力降低，而导管外井孔的泥浆稠度增加，比重增大。若出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。

4钻孔过程中的相关技术问题

4.1配备足够数量的技术人员和质量检查员，保证钻孔过程技术指导和质量检查。

4.2钻机安全应控制钻机及钻架的稳定性可靠性，保证位置准确。钻机安全完成后，应进行试运转，并检查各项包括：钻机平台、钻机及钻架稳定牢固，不产生位移及沉降；钻架垂直及机身水平，钻架上的起吊滑轮组与转盘中心应在同一铅垂线上；应对钢护筒的位置及直径进行复查，钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差不得大于5cm；安装钻孔时，钻杆、钻头、护筒中心三者在竖直线上，并经常检查校正。

4.3钻孔过程中，始终保持孔内既定的水位差和泥浆浓度，以起到护壁作用。

4.4钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5cm以上或地下水位1.5～2.0cm以上。在冲击钻进中取渣或停钻后，应及时向孔内补水或泥浆，保持孔内水头高度和泥浆比重粘度。

4.5钻孔作业应该连续进行。因故停钻时，有钻杆的钻机应将钻头提离孔底5m以上，其它钻机应将钻头提出孔外，孔口应加护盖。

4.6钻孔时，起、落钻头的速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出土不得堆积在钻孔周围。

4.7钻孔过程还应做好下列工作：经常观测泥浆面标高，保持孔内泥浆压力，定期测定泥浆的各项指标，并做好检测记录；随时测定孔深、孔径及斜度。若出现异常现象，应及时停钻并采取有效措施处理；经常检查并记录地层土质情况；经常注意检查钻机位置，保持其正确和平台稳固。

4.8发生坍孔、扩孔和缩孔处理方式。

①坍孔：应查明坍孔位置和原因，依据现场的泥浆指标、护筒埋深、护筒内外压力差、钻机速度、地质、水文情况进行分析处理。不严重时，可采用提高泥浆性能、适当提高护筒内泥浆标高、埋深护筒等措施；严重时，回填至坍孔处以上1～2m。待回填物密实后重新钻孔。

②扩孔：是孔壁坍塌而造成的结果，各种钻孔方法均可能发生。若仅孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加；若因扩孔后继续坍塌而影响钻进，应按坍孔事故处理。

③缩孔：应调整泥浆指标反复扫孔，扩大孔径。

5水下混凝土施工常见问题及预防

5.1桩底沉垫层过厚

桩基施工时如果沉垫层较厚，首批混凝土很难将桩底的沉渣全部排除，很容易降低桩基的承载力。为了避免此类问题，应该在钻孔达到设计要求之后，应该根据钻孔方式、机械条件以及土层情况等，采取有效的清孔方法来清孔；在钢筋笼及导管下完之后，应该再次对沉垫层厚度进行检查，如果仍然超标则应该进行二次清孔处理。

5.2导管漏水

导管在使用之前应该进行密封试验，检查其是否存在漏水现象。灌注混凝土时，应该均匀向导管内灌注混凝土，如果导管内的混凝土不满，应该缓慢的进行灌注，避免突然灌注量过大。

5.3导管堵塞

在混凝土灌注时间过长或导管埋置深度过深时，都容易造成导管堵塞现象。所以混凝土灌注时应该在规定时间内连续进行，并尽量缩短拆除导管的时间间隔，以保证混凝土和泥浆一直处于良好的流动状态；对导管的埋深进行随时测量，避免埋置过深。另外，混凝土的配合比控制不好，也容易发生导管堵塞问题，为了避免由于粗骨料过大、过多挤压阻塞导管，应该严格控制好混凝土的配合比及坍落度。

5.4钢筋笼上浮

混凝土灌注过程中，容易出现钢筋笼上浮的问题。为了避免此类问题的发生，在混凝土灌注到钢筋笼的底部时，应该适当放慢灌注的速度，并缓慢的提升导管，以减少混凝土对钢筋笼的托举力。

6总结

桥梁深水桩基础施工是近年来随着国内交通设施的高速发展而逐步发展起来的。深水桩具备施工难度高、危险性大等特点，所以，近年来一直被人们所重视。施工中只有按照深水桩施工的工艺要求进行施工，并时刻注意施工过程中的一些具体技术问题，才能取得工程的良好质量。

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