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1、水下混凝土钻孔灌注桩施工内容提要 通过对水下混凝土钻孔灌注桩施工的实践体验，主要介绍了钻孔灌注桩施工的工艺标准及要求，钻孔质量保证措施及安全环保保证措施。关键词 水下混凝土 钻孔灌注桩 施工工艺标准 要求 1.工程概况京津城际轨道交通试验段工程永定新河特大桥桩基施工里程DK84+210.22DK90+000，全长 5790m,墩台 179 个,共计 1715 根钻孔灌注桩，桩长 4672m,钻孔灌注桩用 C30 水下混凝土，钻孔桩径为 11.5m。地层分布情况为：瘀泥质粉质黏土，褐黄色灰褐色，流塑软塑，厚 3.57.5m；粉质黏土，软塑，褐黄色，厚 01.5m；粉土，密实，褐黄色，厚 1.02
2、.3m；瘀泥质粉质黏土，褐黄色深灰色，流塑，厚 2.88.5m；粉质黏土，软塑硬塑，褐灰色，同部夹砂层、粉土、黏土透镜体。 2.施工单元划分及施工顺序每台钻机施工时以相邻三个墩台为一个施工单元,钻机在第一个墩台钻完第一根桩后，转到第二个墩台钻第二根桩，再转到第三个墩台钻第三根桩，再转到第一个墩台钻第四根桩，依次循环直到本单元所有桩基完成后转到下一施工单元。施工时，围绕 60+100+600 悬灌梁、32+48+32 现浇梁为重点，依次展开施工。 3.主要机械设备按照“同行先进、满足需求、性能良好、互相配套”的原则进行施工机械设备的配置。保证按时进场，足量到位。表 1 机械设备配备表序 号名 称
3、数 量性 能1旋挖钻机18良好225t 吊车16良好3混凝土运输车12良好5挖掘机10良好6自卸车16良好7发电机5良好 4.钻孔桩施工工艺标准及要求4.1.施工准备4.1.1.施工便道已全线贯通，横向便道也延伸至桩基施工平台处。4.1.2.桩基施工平台处场地已整平并碾压密实，能保证钻孔和灌桩的正常连续作业。4.1.3.对各桩位置由测量队进行准确测量放样后，布设并开挖泥浆池和沉淀池，按照泥浆各项指标拌制泥浆。4.1.4.准备埋设护筒。采用锤击、加压、振动等方法下沉护筒，护筒四周应回填黏土，并分层夯实。护筒要求：采用钢护筒，坚实不漏水，直径大于孔径 20cm，壁厚不小于 4mm。埋深要求为:在岸
4、滩上，黏性土、粉土不小于 1m，砂类土不小于 2m，当表面土层松软时，应将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少 0.5m。当在水中筑岛时，护筒埋入河床不小于 1m。护筒顶面应高出地面 0.20.3m。4.1.5.钻机就位。要求钻机稳固、水平，天车轮前缘、立轴中心线必须在同一条铅垂线上，并经监理工程师和现场质检员检查验收合格后，方可开钻。4.2.钢筋加工钢筋加工应符合现行铁路混凝土与砌体工程施工规范 （TB10210）中的有关技术要求。4.2.1.钢筋必须经抽检合格，焊接试件必须试验合格。4.2.2.钢筋加工前应调直，无局部弯曲；表面无削弱钢筋截面的伤痕；油渍、漆污、水泥浆、浮皮、铁锈等物应提前清除
5、干净。4.2.3.箍筋弯制前应按照设计半径制作相应转盘，弯起应平滑、规则、成圆形。加强固筋接头处采用双面搭接焊，焊接长度不得小于 5d。搭接接头钢筋的端部应在垂直于箍筋整体截面的截面上预弯，使搭接钢筋的轴线位于同一弧线上。4.2.4.主筋接头处采用双面搭接焊，焊接长度不得小于 5d。搭接接头钢筋的端部应预弯，使搭接钢筋的轴线位于同一直线上。4.2.5.搭接焊焊缝饱满，焊缝深度不得小于 6mm；宽度不得小于 14mm， 。定位应采用 2点固定，定位焊缝应离搭接端部 20mm 以上。4.2.6.焊接时应在搭接钢筋的一端引弧，在搭接钢筋的另一端收弧，弧坑应填满。要保证焊接地线与钢筋接触良好，主焊缝与
6、定位焊缝应熔合良好。4.2.7.钢筋接头应设置在钢筋承受应力较小处，并应分散布置，相互错开。并应避开钢筋弯曲处，距离弯曲点不应小于 20cm。4.2.8.焊接的钢筋骨架在运输、安装和浇筑混凝土过程中不得有变形、开焊或松脱现象，并应符合下列规定：4.2.8.1.在钢筋的交叉点处，加强箍筋用点焊与主筋连接。螺旋筋采用直径 22#的扎丝绑扎，按照逐点改变绕丝方向（8 字型）交错扎结，或双对角线（十字型）方式扎结。4.2.8.2.钢筋骨架的箍筋，应与主筋垂直围紧。4.2.9.桩基钢筋骨架应每隔 2m 设置穿孔圆柱混凝土块，每个截面 120 度设置穿孔圆柱混凝土块三处，并采取梅花型布置。保证保护层的厚度
7、。表 5-1 钢筋加工允许偏差和检验方法序号名 称允许偏差（mm）检验方法1受力钢筋的全长102弯起钢筋的弯折位置203箍筋内净尺寸3尺 量表 5-2 钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法序号项 目允许偏差检验方法1钢筋骨架在承台底以下长度100mm2钢筋骨架直径20mm尺量检查3主钢筋间距0.5d4加强筋间距20mm5箍筋间距或螺旋筋间距20mm尺量检查不少于 5 处6钢筋骨架垂直度1%吊线尺量检查4.3.施工过程4.3.1.护筒埋设采用锤击、加压、振动等方法下沉护筒，护筒四周应回填黏土，并分层夯实。埋深：黏性土、粉土不小于 1m，砂类土不小于 2m，当表面土层松软时，应将护筒埋置在较坚硬密实
8、的土层中至少 0.5m。护筒顶面应高出地面 0.5m。护筒中心线与桩中心线重合，平面误差小于 5cm，倾斜度小于 1%。4.3.2.护壁泥浆由于本工程地下水位高且地层中大多存在淤泥层、粉砂、细砂层，旋挖钻机施工时，采用静态泥浆护壁，在现场每两个墩身位置根据泥浆用量设一个泥浆拌合池和泥浆存放池。泥浆指标根据试验室提供数据控制，并符合规范要求，比重应在 1.11.3 克/cm3，泥浆黏度在 1622s,含砂率4%，PH 值6.5。废弃的泥浆，存于场内的泥浆池内，用泥浆罐车或其他方式倒运到指定的弃渣场处理。4.3.3.钻机安装安装钻机时，底架应垫平，保持稳定，不得产生位移或沉陷，否则要及时处理。钻头
9、或钻杆中心与护筒顶面中心的偏差不得大于 5cm。4.3.4.钻孔开钻时，待泥浆输进钻孔中高于护筒底 0.5m，方可开始钻进。开始钻进时，低档慢速钻进，待钻进深度超过护筒刃脚处，方可按正常速度钻进。在粘质土中钻进时，由于泥浆粘性大，易糊钻，采用中等转速、大泵量、稀泥浆钻进；在砂类土或软土层钻进时，易坍孔，宜控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进。钻屑进入筒体，装满一斗后，将钻头提出卸落钻渣，再将钻斗下落至地面，正旋关盖复位。起、落钻头速度要均匀，不得过猛或骤然变速。孔内出土，应立即清走，不得堆积在钻孔周围。钻孔作业分班连续进行，一次成孔。在钻进过程中，根据钻进速度及钻碴情况，准确判定并详细
10、记录钻进过程地质变化情况，必要时请监理工程师确认。钻进过程中产生的泥浆、钻碴经沉淀池净化处理后方可排放沉淀水。在排放过程中不能造成对农田及周围水源的污染，沉淀池中的沉淀物用汽车运至指定弃淤场堆放处理。4.3.5.验孔、清孔钻孔达到设计桩底标高后，停止钻进，在监理工程师在场的情况下，对孔位中心偏差、孔径、孔深、钻孔垂直度、孔底沉碴厚度等采用测量仪器、测绳、验孔器等工具进行全面检查，签字确认合格后，换浆清孔。在清孔时，注意保持孔内水头高度，防止塌孔。清孔后，孔底沉碴厚度、泥浆质量指标要满足规范要求。沉碴厚度要求10cm，泥浆密度1.1g/cm3。表 5-3 钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法序号项 目允
11、许偏差检验方法顶面位置50mm 1护筒 倾斜度1%2孔位中心50mm3倾斜度1%测量检查444.3.6.安装钢筋笼及导管验孔、清孔并经监理工程师检查合格后，安放钢筋笼。钢筋笼在钢筋加工场按设计图下料加工，采用整体吊装，加强箍筋采用双面搭接焊，焊缝长度、高度等应符合现行铁路混凝土与砌体工程施工规范有关要求。钢筋笼要垂直缓慢吊放，防止安装过程中撞击孔壁引起塌孔，钢筋笼安放至设计标高后，用短钢筋将钢筋笼焊接在钢护筒上，以防止钢筋笼在混凝土灌注过程中下沉或上浮。钢筋笼安放完成后，安放混凝土灌注导管，导管采用内径为 250、300mm，内壁光滑的钢管，底节长 4m，普通节 2-3m，加配 1m、0.5m
12、 长的调节导管。导管在安放前要通过试拼，进行水密、承压和接头抗拉试验，试验合格后将每节导管进行编号。下导管时要按照编号进行，缓慢下放，防止碰挂钢筋笼。每节导管应联结牢固，有防止松脱装置。导管长度根据孔深、漏斗高度等计算确定，导管底距孔底距离为 25-40cm。444.3.7.灌注水下混凝土导管下放完成后，再次检查孔底沉碴厚度，不符合要求时，采取二次换浆清孔，清孔至孔底沉碴厚度满足要求后，及时快速灌注首盘混凝土，封底混凝土量经计算后确定，保证封底后导管埋入混凝土中的深度不得小于 1m 并不宜大于 3m。灌注开始后必须连续进行，不得中途停顿，拆除导管时，尽可能缩短拆除导管的间隙时间。在混凝土灌注过
13、程中，由专人负责经常测量、记录混凝土灌注面高度及导管埋入混凝土的深度，以便指导拆、拔导管，调整导管埋深，导管的埋深控制在 26m 之间，防止埋管过深提升困难和导管拔出混凝土面而造成断桩事故，保证灌注混凝土时混凝土顺利上翻，当混凝土灌注至比设计桩顶标高高出 1m 时，方可停止灌注混凝土，以保证桩顶混凝土强度，桩顶多余部分混凝土在承台施工前凿除至设计标高。在混凝土灌注过程中，孔内溢出的泥浆，引至泥浆循环池内回收，防止污染环境。4.3.8.凿除桩头在混凝土初凝时，应及时清除桩头富含泥浆混凝土，使桩顶无浮浆，露出包含碎石的新鲜混凝土面，清除时应预留 1020cm，在混凝土达到一定强度后人工进行清除至设
14、计标高。4.3.9.桩基检测桩基灌筑完毕后，由试验室负责联系检桩单位对各墩钻孔桩采用无破损法逐根进行完整性检测。要求桩身匀质、完整，达到规范中、类桩的要求。 5.钻孔质量保证措施5.1.钻孔控制严格规范钻孔桩施工工艺，尤其是对桩基沉降和桩径摩擦力影响较大的沉碴厚度和泥浆护壁厚度的控制，确保钻孔桩各个环节的施工质量。具体控制措施如下：5.1.1.严格成孔后、一、二次清孔后和灌注前孔深及孔底沉渣厚度的检测，尽量缩短终孔到灌注的时间。5.1.2.配备必须的、足够的检测仪器，完善检测手段。5.1.3.严格控制泥浆比重、含砂率、稠度等性能指标，以控制泥皮厚度，保证成孔质量。5.1.4.选用相同的施工机械
15、设备和方法，保证施工工艺的稳定性，以确保相邻墩台的工后沉降差。5.1.5.严禁采用加深孔底深度的方法代替清孔。5.2.施工过程中重点控制项目5.2.1.钢筋笼长度在钢筋加工场骨架加工完毕后，应立即测量检查骨架长度并予以记录；运至现场后，再次检查钢筋笼长度，并记录好。5.2.2.桩基位置由测量队现场定位后，引出护桩并保护好。同时将水准高程引测至桩基附近或护筒边缘上，以便于控制桩底高程（桩基深度） 、钢筋笼下放深度。5.2.3.泥浆比重由试验室按照钻孔进度适时检测泥浆比重、指导泥浆拌和，以防止坍孔等现象的发生。5.2.4.钻孔深度在钻孔过程中，利用测锤等检测工具准确地控制好钻孔深度。5.2.5.沉
16、渣厚度沉渣厚度检测过程分三次进行：钻到设计高程时测量钻孔深度、钢筋笼下放完检测沉渣厚度、导管安装完检测沉渣厚度。如果沉渣厚度超标（大于 20cm） ，应根据现场情况采取换浆、射水（射风）冲射孔底等方法进行清孔。5.2.6.导管安装顺序、安装长度、混凝土灌注过程中拆除长度导管的安装应遵照试拼时的顺序进行，不得随意更改。安装的深度应比孔底高 25-40cm。混凝土灌注过程中应测量、记录好灌注高度、方量，指导好导管拆除长度，防止导管提出混凝土面或埋置过深，形成断桩。5.2.7.现场技术员对施工工序对照检查，详细列出了每道工序质量控制的指标，严格按此标准进行质量控制，合格后在现场认真填写，实行“谁签字谁负责”的责任追究制。5.3.钻孔桩沉降控制措施对桥梁墩台基础工后沉降量及相邻墩台沉降差要求标准很高，须在设计和施工中严格进行沉降控制。沉降控制是一个系统工程，需要对墩台基础的沉降及时监测，以便随时掌握其沉降值，确保达到工后沉降的标准。在承台施工完成后，测定
