水中基础钢管桩固定平台技术要点解析

水中基础钢管桩固定平台技术要点解析
发表时间：2018-04-23T16:22:47.427Z 来源：《防护工程》2017年第36期作者：李松明
[导读] 桩基础施工中，一般都会遭遇两种情况，即旱地施工和水环境施工（浅水或深水）。

四川路桥桥梁工程有限责任公司 610015
摘要：钻孔灌注桩有很多中方法，冲击钻冲孔是其中一种成孔方法，其在旱地或是水环境中的工艺流程区别并不是很大，但是水环境中进行施工难度要大得多。

施工成功的关键在于泥浆，由此又出现了正循环和反循环的钻进方法。

本文主要分析了水环境下桩基正循环冲击钻冲孔技术，并探析了施工中应注意的一些事项，仅供参考。

关键词：水环境；桩基础；泥浆；正循环；冲孔
引言
桩基础施工中，一般都会遭遇两种情况，即旱地施工和水环境施工（浅水或深水）。

水环境施工相比旱地施工要复杂一些，需要注意的细节比较多。

泥浆护壁钻孔灌注桩，是钻孔灌注桩施工工艺当中的一个大类，它成功的关键在于泥浆。

泥浆的循环方式上可分为正循环和反循环，而成孔方式则有旋挖、冲抓以及冲击成孔等。

本文重点探析正循环冲击成孔技术。

1施工准备
1.1场地
水环境下的桩基础施工，需要根据水深来确定场地处理方法。

比如浅水环境可以采用吹沙筑岛的方式构建施工场地，这种方法先吹沙筑岛，然后搭设钢板桥和便道，筑岛完成后，构建施工作业面，也即钻孔平台。

对于水深较深的环境可以采用围堰，然后抽出围堰内的水，来实现施工场地。

如果水特别深，如跨海大桥工程中，一般采用沉箱。

当然关键还是具体问题具体分析，应根据地质勘察报告，来确定施工方法。

1.2测量放样
测量放样一般采用目前主流的工程测量方法，定位桩位。

实地放桩前必须核对图纸给出的坐标。

然后在具体施工前还需要对放样成果进行复验。

一般放桩中心点与设计误差要控制在2cm内。

1.3护筒
护筒的作用是固定孔位，保护孔口，以及防地表水，防塌孔，并引导钻头方向。

护筒埋设前需要对其定位。

埋设好的护筒上端高于施工作业面，下端高于地下水位，埋设时还要防止孔口被水浸泡，否则容易造成塌孔以及地面塌陷。

对于不同的地质条件以及成孔方法上，埋设深度有所区别。

钢护筒埋设采用打桩机将护筒定位沉入沙砾石层，固定后使用冲抓钻头处理护筒底部，然后继续打桩，直到护筒深入基岩面最大可深入位置。

随后投入黏土、小石块，以低冲程冲击，使护筒底部护臂牢固，进一步固定护筒。

1.4泥浆
泥浆的作用是在孔内形成泥浆护壁，保护孔壁，也方便清孔和钻孔。

一般泥浆以水、粘土和添加剂作为材料制备。

对于水，应不含杂质，PH值7~8。

粘土塑性25以上，0.0005mm粒径颗粒至少要有50%的含量，1.1~1.5的相对密度。

添加剂可以是有机添加剂，也可以是无机添加剂，制备好的泥浆必须检查比重、粘度以及含沙量。

2正循环冲孔
某大桥工程16#墩处于深水区，施工平台为钢栈桥配合钢浮箱搭建固定平台。

钢管桩立柱，入岩6米（需引孔）。

贝雷架承重梁，型钢分配梁，花纹钢板。

根据设计图纸，平台钢管与桩基平面位置错开布置，留桩基空间。

桩基钢护筒延伸至平台，与固定平台连接成整体,用于摆放冲孔钻机。

钻孔与清孔采用正循环冲孔。

2.1平台施工方法
冲孔固定平台由钢栈桥从陆地引入。

栈桥采用钢管桩立柱，入岩6米（需引孔）。

贝雷架承重梁，型钢分配梁，花纹钢板。

一跨12米，宽度6米，桩间距4.5米。

栈桥起点设在岸边陆地，第一跨插打钢管时，履带吊停在陆地上。

栈桥起点设桥台并填筑引道，第一跨完成后，履带吊沿引道上栈桥，逐跨推进。

进行到水上后，钢管由货船装载，运往需要插打钢管的地点。

支线桥所用钢材均为Q235B材质,其中平联部位用钢件规格，配12mm节点板，10mm厚花纹钢板，7.25m的工25b横向分配梁，9m长[14b纵向分配梁，总重63347.98kg。

水上钢管桩引孔由旋挖机完成。

23个钢浮箱组成浮式平台，四角分别抛2t霍尔锚，?28钢绳两两呈八字形，卷扬机连接以便移动和固定浮式平台。

浮式平台上载280型旋挖钻机引孔，引孔时使用旋挖机专用的全护筒，底部有钻齿，可深入至岩层，以便稳固和护壁，方便确保定位精度和灌沙。

由于浮箱体积过大，引孔后立即插打钢管会阻碍旁边的引孔施工，因此采取先引孔后插打钢管，为避免引孔被覆盖层卵石堵塞，因此引孔完毕需要在护筒移除前灌沙填满。

当旋挖钻引孔完毕，护筒移除前，由吊车吊料斗往护筒内灌沙，灌至河床标高。

挖机装沙导入料斗。

挖机、吊车、沙由200t车驳船承载。

可移动至岸边装沙。

引孔灌沙完成后，浮箱移动至下一地点。

75t履带吊停在前一跨已经完成的栈桥上，吊60型振动锤，夹具夹住钢管，插入已经引孔灌沙的孔内，进行钢管插打。

钢管插打完成后完善栈桥下构和上构，栈桥继续推进。

知道完成主墩固定平台搭设。

2.2钻孔
冲击钻冲孔施工中关键是要根据地质条件调整冲程，比如粘性土适用中、低冲程、砂卵石适用中冲程、基岩适合高冲程。

因此需要根据项目实际情况进行调整。

下文分享案例中采用的方法。

2.2.1卵砾石覆盖层冲孔
卵砾石覆盖层冲孔相对要复杂一些，因为，其上下层存在比较明显的不同，由于上层在水流等的冲击下卵砾石松散，不易胶结，而下部则由于长期沉积下比较密实。

因此上部冲孔时，采用低冲程。

在冲孔过程中如遇到孤石，则需要适当提高冲程，破碎石头，如果这类石
头出现在孔壁为探头石，则需要查明位置，然后反复回填，反复冲孔，穿过该位置。

进入下层后增加冲程，控制泥浆比，项目中为1.40~1.50g/cm。

冲程为0.6~0.8m，频率30~40次/h。

当冲孔至护筒底部，要注意控制串孔和塌孔，这个位置非常容易出现这些状况，此时，采取反复回填冲孔的方法来控制。

一般回填夹杂卵石、浅石的红土，高度如果为2，则冲孔为1，反复进行，使护筒底部孔壁密实。

如果实在效果不明显，可将适量水泥加入泥浆中，提高孔壁强度。

2.2.2覆盖层与基岩面交界处冲孔
当冲孔至基岩面，当冲击钻主钢丝发生晃动，可知基岩面有倾斜的情况，必须及时纠正，以防偏孔。

此时可以采用上述方法，并降低冲程，反复冲砸使孔内回填水平，纠正倾斜度。

2.2.3岩层冲孔
当穿过基岩面，并进入风化层（强、中），冲孔就会容易很多，一般每天可以达到1~2m的进尺。

而在微风化层一般可以达到0.2~1m 的进尺。

钻孔过程中必须时刻监控泥浆性能，并对地质情况做好记录。

至要求孔深，泥浆还必须保证循环，排除钻渣，一般含量小于4%时，可起钻，此时要注意保护孔壁，同时注入适量泥浆，平衡孔内水头。

钻孔过程中必须随时检查，确保孔径、孔深、垂直度符合要求，同时要避免塌孔、涌砂等情况，如果出现异常必须及时处理。

2.3清孔
清孔时，在泥浆循环系统配合下，注入泥浆，将孔内浮渣清出孔底，确保护壁稳定。

达到设计孔深，停钻，并持续注入泥浆，使沉渣随泥浆排出。

由于至灌注砼还有较长的时间，孔底会出现沉渣，因此还需再次清孔，此次清孔为钢筋笼安装完毕，砼灌注前，同样利用泥浆清孔。

当第一次钻进结束，但尚未提钻前，进行第一次换浆清孔。

当达到相应的要求时，第一次清孔结束。

随后提钻安装钢筋笼和混凝土导管，完成后进一步检查孔底，为灌注混凝土做准备，如果孔底沉渣不符合要求，进行第二次正循环清孔，完毕后30分钟内就需要进行首批砼灌注。

2.4成孔检测
根据相关规范、标准要求，成孔应圆整垂直，倾斜度1%以下，偏位50mm以内，沉淀厚度5cm以下。

孔径用专门检孔器检测，确保成孔质量符合要求。

3注意事项
钻孔平台必须按照相关的规范、标准要求来制作，确保牢固性。

如果地质条件允许，护筒下端尽可能深入粘土层内，保证下端不塌孔。

护筒上的溢浆孔至少应超过水面1.5m。

必须检查护筒水密性。

冲击钻冲孔开始时，应反复低锤密击，反复冲砸造壁，使孔内泥浆面稳定。

必须要采取有效的措施，防塌孔，防孔壁扰动，卡钻，掉钻以及泥浆流失等事故。

每次进尺达到4~5m应进行一次针对性的验孔。

同时在更换钻头或发现容易出现缩孔的位置，都需要进行验孔。

整个冲孔过程中要及时补给泥浆，确保排渣顺利，如果是护壁稳定性比较差的情况就需要采用泥浆循环。

在清孔与灌注砼之间要保证泥浆性能指标符合要求。

冲孔过程中，需要均匀低放松钢丝绳，不能过多，也不能过少。

过多降低冲程，降低施工效率，严重时可能会发生钢丝绳铰接事故。

过少则会出现打空锤的情况，增加整个施工平台的负担。

结束语
综上所述，水中桩基正循环冲击成孔与旱地冲击成孔的工艺流程并没有太大的区别，但需要注意的事项比较多。

施工过程中关键就是要控制泥浆性能，以及冲击钻冲程，随时记录，随时调整，确保成孔质量符合要求。

本文就此展开了分析，可能存在不足，但希望能够起一个抛砖引玉的作用，望与业内人士共同探讨。

参考文献
[1]何倩. 围堰筑岛技术在桥梁水中桩基施工中的应用[J]. 山西建筑,2015,41(11)：181-182.
[2]梁金星,周敏. 卵石地质水中桩基施工技术[J].公路交通科技(应用技术版),2017,13(02)：157-160.
[3]李骁,陈善波. 注浆在桥梁水中桩基施工中的应用研究[J]. 中国水运(下半月),2013,13(08)：235-236+238。