桥梁工程中的水中基础施工技术探讨

1.工程概况

本项目共计桥梁主要工程有大中桥3座、分离立交桥4座、天桥8座、互通A匝道分离立交一座。本工程多处于山间凹地地貌，河谷平原地形，地形标高为50 100m，主要分布在锦江及其支流沿岸和山间谷底。区内有高安、宜丰-上高盆地，各盆地平坦开阔，边缘略高，微向河谷或盆地中部倾斜。各盆地的分布和排列均受构造带控制，展布方向与构造线基本一致，发育有河流冲积阶地。其中本工程重难点在于桥梁工程的水中桩基施工。

2.桥梁工程施工方案

钻孔桩基础采用冲击钻机成孔，导管灌注水下砼；墩台、盖梁采用拼装式大块整体钢模施工；预应力砼空心板、箱梁在预制场集中预制，架桥机架设安装；砼在拌合站集中拌合，砼运输车运输，砼输送泵灌注，机械捣固成型，无纺土工布覆盖保湿洒水养护。桥面铺装砼采用三辊轴砼摊铺整平机摊铺整平，振捣器辅助振捣。当桩基处在水中时采用草袋围堰方案，待施工完毕后恢复原有面貌。

鉴于水中桩基施工需要耗费较多工期，因此为了能有效地确保桥梁施工工期，本工程采取以下措施：钻孔桩施工采冲击钻机，提高工效，加快进度。在桩基施工完成后，立即开始承台、墩身的施工技术、测量放样等工作。每完成一个墩台的桩基工作立即进入承台、墩身施工中。桥梁墩身混凝土模板采用整体钢模，20m以下一次立模，整体浇注。混凝土采取拌合站集中拌合，混凝土输送泵浇注，确保浇注质量和速度。由于本工程桥梁数量大、工期短。且钻孔桩基础决定着桥梁工程的工期，为此钻孔桩基础安排冬季开始施工。

3.水中基础施工技术

本标段出露地层岩性为白垩系砂岩、砾岩及泥质粉砂岩，上覆盖第四系粉质黏土、黏土。选用冲击式钻机成孔。

3.1 护筒埋设

由于地表层为杂填土，土质较差，为防止孔口塌落，保证孔内水位，需埋设钢护筒。钢护筒直径：120cm的桩，护筒直径140cm；150cm的桩，护筒直径170cm； 160cm的桩，护筒直径180cm；壁厚5mm，护筒长2 4m，根据地表土质的实际情况确定。护筒采用人工与机械相结合的方法施工，陆上桩在钻机就位前先人工挖孔到深度后，将护筒就位，在护筒周围用人工将土夯实。

3.2 护壁泥浆

本工程护壁采用粘土泥浆，在桩孔位置设置泥浆池，作灌注桩的泥浆循环系统。钻机开钻前，先在泥浆池中进行人工造浆，作钻孔前期的护壁作用，每个泥浆池平面尺寸约48m，分为沉淀池、储浆池和吸浆池，从钻孔中流出的带有钻渣的泥浆经泥浆槽流入沉淀池，由沉淀池经初步沉淀后流入储浆池，再由储浆池流入吸浆池供泥浆泵吸入，经高压软管、钻杆进入孔底冲击土层。本工程在不影响泥浆沉淀的前提下，因场地有限，将储浆池和吸浆池合并。泥浆池中沉淀池和吸浆池中各安装一台泥浆泵，沉淀池中泥浆泵起排除多余泥浆及钻渣作用，吸浆池内泥浆泵与高压软管相联接，起循环作用。

3.3 钻孔

以上工作准备就绪，经监理工程师同意后方可开始钻孔。钻孔刚开时暂不落杆，先行空钻以加强孔口的护壁固孔作用，等孔内造浆达到设计要求后，再开始钻进。钻孔时的进尺速度及钻速取决于土层分布情况，每台钻机的首根桩钻孔时以摸清土层分布为基准，钻进速度比正常速度减慢。钻孔过程中始终保证孔内泥浆高度，及时检查孔泥浆质量。对照设计图纸中地质分布图，详细记录实际土层分布，如有与设计不符情况，应详细注明，并留取泥浆样品及指标，便于比较复核，同时上报现场监理工程师签认。

钻孔过程中泥浆指标控制在：相对密度1.05 1.45，粘度16 22秒，含砂率4 8%。土质较好的粘土层泥浆应略稀；遇有土质较软的土层时，应上下提升钻头，进行扫孔，同时适当增大泥浆浓度，以防缩孔；如遇有砂土层时，除增大入孔泥浆内浓度，加强保护壁外，在出浆处泥浆沟内，不断注入少量清水，或将泥浆沟改道加长，加速钻渣沉淀。

密切注意土层变化，按要求做好钻孔记录和换班记录，钻孔记录上有每层土的起止标高及对应泥浆指标、钻孔历时等，换班时上一班当班人，在记录上签字。钻孔深度以钻杆加钻头的累计高度及钻机平台标高控制，钻孔前根据业主所交水准点引测机架平台高程，结合孔底设计标高及超钻深度（30mm）计算该桩需接钻杆数及钻至孔底时主动杆上应留尺寸来控制钻孔深度。并用标有刻度的测绳配合吊锤测量复核。

3.4 安装钢筋笼

（1）钢筋笼制作。本工程对于基础所采用的钢筋笼实行现场分节制作，主筋与加强筋全部焊接，螺旋筋与主筋采用隔点焊加固，钢筋笼制作符合设计要求外，还需要满足表1规定。制作好的钢筋笼，即进行逐节验收，合格后挂牌存放。

（2）钢筋笼孔内安放。钢筋笼在孔口焊接，单面焊10d，焊缝高度0.3d，焊缝宽度0.7d。两段笼子应保持顺直，同截面接头不得超过配筋的50%，间距错开，不少于35d。钢筋焊接完好后，应缓慢下放至孔内，严禁砸笼，钢筋笼下放至预定位置后，应在孔口固定，以防其上窜或下沉。

3.5 灌注水下砼

导管下放完成后，二次清孔至孔底沉碴厚度满足要求，然后及时快速灌注首盘砼，初灌漏斗的容量与首盘砼量必须满足水下砼的灌注高度高出导管底1m，灌注必须连续进行桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在2 6m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。

已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：

（1）尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。

（2）当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力。

（3）当孔内混凝土进入钢筋骨架4m 5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。

混凝土灌注到接近设计标高时，计算还需要的混凝土数量（计算时将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高减小，压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，相对密度增大。如在这种情况下出现混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌0.5m 1.0m，以便灌注结束后将此段混凝土清除。

4.结语

文章通过针对某桥梁工程，区内有高安、宜丰-上高盆地，各盆地平坦开阔，边缘略高，微向河谷或盆地中部倾斜，发育有河流冲积阶地。该桥水中基础多而且独特的地质条件，对其采取钻孔桩基础形式，为同类工程施工提供参考实例。