大直径水下灌注桩施工

2018年第32期（11月中）

大直径水下灌注桩施工

张同庆

（中铁十局集团有限公司，山东济南250000）

摘要：济宁市洸府河斜拉桥主塔3#、4#墩桩基共56根，设计为大孔径摩擦桩，主要持力层为中砂层，采用旋转钻进行施

工。首先介绍了该桥主塔施工的地质情况及地理位置，然后从施工方法、技术要求等方面对在含有黏土及砂层的地质中施工大口径摩擦桩的方法进行总结，保证了工程的顺利施工，可为以后的大孔径钻孔桩施工提供借鉴。

关键词：桩基础；灌注桩；钻孔桩施工中图分类号：U443.15

文献标识码：A

1工程概况

济宁市洸府河斜拉桥主塔3#、4#墩桩基设计为大直径摩擦桩（见图1），主塔墩桩基础采用28根f2.2m的钻孔桩，3#墩桩长93m，4#墩桩长90m，持力层为中砂层。桩基工程自2008年7月到2009年3月期间顺利完成。

工需驻岛5.8m的高度使场地平整。4#墩位于日菏铁路及九九集团铁路专线东侧，基础西北角离铁路路基约8m。

3施工方法

图纸要求主塔墩下的钻孔桩直径达到2.2m，属于大孔径钻孔桩。根据洸府河河道内的筑岛情况，桩基从地面钻至设计底标高需钻深达100m以上。所以采用大钻头的回旋钻机钻孔，优质黏土造浆护壁，灌注水下混凝土成桩的施工方法。由于4#墩桩基距离铁路较近，增加了汽车吊、铲车、道渣、枕木等铁路应急设备及物质。在钢筋笼吊装时，做好安全防护，保证铁路运营安全。

在钻孔过程中，采用反循环钻进法进行施工。该施工方法是将泥浆直接注入孔内，泥浆向孔底下沉，通过钻头拌和，浆液被搅拌均匀，能达到护壁、润滑钻头及浮起钻渣的效果。此时按空气吸泥原理，将钻渣从空心钻杆吸入顶部软管喷出。由于泥浆是从桩底经钻杆喷出，在清孔时孔底沉渣可以比较容易地被清理并达到规范要求。

钻孔过程中循环出的泥浆中含有大块姜石，这在地质勘察报告中是没有的。为避免姜石堵塞钻杆，影响施工进度，在旋转钻钻杆底部内侧焊接十字型支撑，以起到阻隔大块姜石的作用。在钻进过程中，当钻进速度及泥浆池进浆口处出浆量降低时，则提升钻杆，检查每节钻杆是否堵塞。在清理钻杆后继续钻进。3.1泥浆制备

本工程采用优质膨润土进行现场造浆，经试验测定后

图1大直径摩擦桩

2地质情况及地理位置

根据区域资料、相邻工程勘察资料结合地质钻探，无明显的活动大断裂穿过桥址区，钻探土质以黏土及砂类土为主，桥址区相对稳定。3#主墩位于河道大堤旁，该河段水深较浅，不通航。桥位两岸地势平坦。

桥位处地表水主要为洸府河河水，常水位深2.5m，河水污染严重，夏季雨水较多，河水水位受降雨及上游水位的影响。两岸地下水对混凝土无腐蚀性。

主塔墩3#墩桩基部分处于河道内，需驻岛后才能施工。3#墩地面标高37.6m，河道底标高31.83m。3#墩桩基施

泥浆各项指标满足规范要求。纯泥浆比重宜为1.03~1.10，以利护壁和悬渣。钻孔桩施工中，孔内泥浆顶标高必须始终高于地下水位1.5m以上，能使泥浆在井孔壁上形成保护层，起到阻隔孔外渗流、保护孔壁的作用。泥浆循环可直接在泥浆池和沉淀池中进行。泥浆池四周用装有黏土的沙袋堆砌，防止泥浆存留过多流入洸府河内造成河道污染。

收稿日期：2018-08-15

作者简介：张同庆（1985—），男，工程师，从事工程施工相关工作。

128

3.2测量放样与设置护筒

通过全站仪对设计桩位进行放样。正式开钻前对设计

桩位要进行3次放样，分别在下钢护筒前、钻机就位前和钻机开钻前，其桩位偏差≤10cm。在开钻前，应测量护筒标高，得出桩基的理论深度。

护筒采用人工挖埋，壁厚为10mm，护筒底及四周包填黏土、分层夯实；埋置深度为3m左右，护筒顶高出施工地面0.3m，确保护筒位置正确，垂直牢固，周边不渗漏。3.33.3.1钻孔根据测量放样所定点进行钻机就位。钻机就位施工

钻机就位

时，利用水平仪将钻机底盘调成水平状态，避免钻进时钻孔发生倾斜。开钻前，应使钻机的底盘、钻杆、钻头三者中心点在同一垂线上，钻头对准放样所定点，偏差≤2cm。3.3.2（钻孔作业

1）刚开钻时，进尺不能过快，过快容易使钻孔发生

偏心、坍塌等。钻孔作业连续进行，不得中断。本桥中粗）砂层易坍孔、缩孔，应控制进尺，减压、低钻速、大泵量、稠泥浆钻进以达到护壁稳定孔壁的作用。

（2）在钻孔过程中，必须经常检查泥浆的主要指标，充分利用泥浆性能指标，如：比重、黏度、含砂率，来控制泥浆的性能参数。

（3）在钻进过程中，旋转钻机进尺快慢根据地质情况来控制。

（4）根据施工图纸，主墩相邻桩中心距离较近，在进行钻孔施工时，必须在相邻桩的混凝土灌注完成后48h才能开始，以避免干扰邻桩的混凝土凝固。

（5）钻孔至设计高程后，利用测锤对孔深进行确认，进一步确认孔底地层，并用检孔器检测孔形、孔径和孔的垂直度。3.4第一次清孔

在清孔排渣前，必须注意保持孔内水头，防止坍孔。

本桥地层中（粗）砂层占很大比例，为避免延时过长，造成清孔困难或坍孔，钻孔达到要求深度后，立即用换浆法清孔，至孔内泥浆指标达到成孔要求。3.5成孔检查

清孔后泥浆指标：相对密度为1.03~1.10，黏度为17~

20Pa·s测。测锤采用锥形锤，锤底直径为，含砂率＜2%。孔深和孔底沉渣采用标准测锤检

15cm，高为20cm，质量为5kg。2.2m桩径至少测量3点，取其平均值作为实测桩长值。在灌注混凝土前沉渣量≤200mm。3.6钢筋笼制作与安装

成孔检查合格后，将钢筋笼运至桩位。每节钢筋笼的

长度应提前测量并做好标识，确保总长度≥设计长度。钢筋笼的下放应按照预定的顺序焊接。在焊接的过程中，钢筋笼之间焊接长度L≥10d，钢筋笼保持垂直。测量钢筋笼长度，计算钢筋骨架的底面标高，与设计的偏差应≤±50mm[1]。

交通世界TRANSPOWORLD钻孔桩钢筋骨架采用顶端定位来确定标高，必须由测定的孔口标高与钢筋骨架的设计标高来计算定位筋的长度，计算无误后再焊接定位。依此计算出钢筋骨架的底面标高。3.7第二次清孔

钢筋笼下完后，下放f300mm钢制专用导管。在下放导

管前进行水密承压和接头抗拉试验、长度测量标码等工作。导管下放前，应根据所测孔深计算下放导管长度，从而确定所用导管的节段数及每节长度。

导管下放完后，应使导管底至孔底的间距控制在0.2~0.4m淀情况，严格控制钻孔桩在混凝土浇筑前孔底沉渣厚度。

。然后采用换浆法进行第二次清孔。再次检查孔底沉本工程沉渣厚度控制在200mm以内，若沉渣＞200mm，进行再次清孔直至合格。

清孔后泥浆指标：含砂率＜2%，黏度为17~20Pa·s，相对密度为1.03~1.10[2]。3.8水下混凝土灌注灌注水下混凝土时，混凝土应有良好的和易性。通过试验，本工程所用混凝土初凝时间应＞9h，坍落度应在18~

20cm本工程桩基水下混凝土利用汽车泵送至桩位处灌注。。

水下混凝土灌注采用直升导管法施工。在灌注首批混凝土时，导管埋入混凝土深度据规范要求≥1.0m。导管随灌注随提升，保证导管被混凝土埋置深度在2~6m之间，防止断桩和短桩。

导管底口距孔底一般0.2~0.4m，计算时采用0.3m。导管初次埋置深度＞1.0m，计算时采用1.0m。混凝土初灌量应由式（1）计算确定：

V≥π4D2(H1+H2)+π4d2

h1

（1）

式（1）中：V为混凝土初灌量（m3）；D为桩孔直径m）；H1为桩孔底至导管底端间距（m），取0.4m；Hd2为导管初次埋置深度（m），≥1.0m；为导管内径（m）；h1

为桩孔内混凝土高度达到导管初次埋置深度时，导管内混凝土高度（m），计算公式为：

h1=HWγW/γC

（2）

式（2）中：HW为井孔内水或泥浆的深度（m）；γW为井孔内泥浆的重度（kN/m3），一般为10.5kN/m3；γC为混凝土拌和物的重度（kN/m3），取24kN/m3。取桩径ϕ=2.2m，所以V=πr2h+πd2h1.3+3.14×0.32×（93×10.5/24）/4=7.8m31。

/4=3.14×1.12×本工程为确保桩顶质量，根据商品混凝土的实际情

况，在混凝土灌注到桩顶设计标高时，再加灌2m以上混凝土，后续凿除桩头时，将加灌的混凝土去除。

钻孔桩施工工艺流程如下：

（1）根据设计桩位，测量放样，埋设护筒。

（下转第134页）

129

（（总482期

2018年第32期（11月中）

后方可进行拖拉作业[3]。

（4）施工天窗点后防护。每个施工天窗点完毕后线路开通前，检查高空作业平台无杂物，防止高空坠物伤人或损坏高铁设备；对线路进行认真检查，防止施工物料掉落在线路上影响高铁安全；将钢桥与导向装置锁定牢固，并采用钢丝绳将钢桥后端与临时支墩固结，保证钢桥的稳定。6.2加强施工安全控制

（1）加强现场施工盯控。按“定人、定区域、定时

箱梁架设的工程实践表明：拖拉法施工是一种优质、经济、安全的桥梁施工技术，结合适当安全措施，能够在保证施工质量和进度的同时确保既有高铁运营安全，值得在工程中推广。

参考文献：

[1]陈海.铜陵长江大桥主桥南岸钢桁梁单点顶推架设施工

要点[J].中国铁路，2016（7）：26-29.

[2]郭明泉，姜海波，魏晓江.跨线铁路钢桁梁拖拉施工技

术[J].铁道建筑，2014（7）：46-50.

[3]李平.跨既有铁路钢桁梁拖拉施工技术[J].石家庄铁道大

学学报（自然科学版），2012，25（1）：50-52.

（编辑：唐勍勍）

间、定关键”的要求安排管理人员全面加强施工现场安全盯控，明确各管理人员具体盯控的关键项目和关键环节。

（2）安装实时视频监控管理系统。对营业线施工关键地段安装远程视频监控装置，提升复杂环境安全管理工作的管控力度。

7结语

综上所述，新建梅汕铁路跨厦深铁路特大桥m简支

（上接第129页）

（2）钻机就位，对中钻台，水平开钻。（3）制备泥浆钻进。

（4）检查孔深、孔径、垂直度，符合要求则采用换浆法进行清孔；清孔符合要求后，吊放钢筋笼，检查钢筋骨架长度、顶面标高、平面位置、分节接头焊接质量。

（5）下导管灌注混凝土[3]。

3月已全部完工。从桩基础施工的测量放样到水下灌注混凝土施工，全面记录了施工过程中的技术要求，保证了桩基的顺利施工。

参考文献：

[1]陕西省建筑科学研究院.钢筋焊接及验收规程：JGJ

18—2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.[2]任保华.大直径深孔水下灌注桩施工技术[J].中国水运（下半月），2008，8（7）：197-198.

[3]闰俊杰，陈晓，田茂全.超大直径钻孔灌注桩水下施工

技术[J].建筑施工，2001，23（2）：77-79.

（编辑：唐勍勍）

4结语

本文对洸府河大桥桩基施工过程进行了全面分析，研究了特定地质情况下大孔径钻孔桩正确的施工方法，对以后的大孔径钻孔桩作业有指导意义。本分项工程于2010年

134