水上钻孔灌注桩施工浅析

水上钻孔灌注桩施工浅析

赵立强

（河北省黄壁庄水库管理局，050224）

1．工程简介

黄壁庄水库位于河北省鹿泉市黄壁庄镇附近的滹沱河干流上，是一座以兴利为主，兼顾供水、灌溉、发电的综合性大（Ⅰ）型水利枢纽。灵正渠工作桥位于水库主坝上游100m的库区内，是连接主坝与灵正渠进水塔的人行桥。原工作桥呈L型，为混凝土结构，垂直坝轴线方向为5孔单桩T型梁，桥总长90m。2012年4月工作桥1#、2#、3#桥桩出现密集的横向裂缝，尤以2#桩最为严重，报经上级批准后对旧桥进行改建。灵正渠渠首工作桥改建工程新建直径2.5m、1.6m的桥桩各1个，采用水上钻孔灌注桩的施工方案。

2．工程地质条件

2.1工程地质

根据地表出露及钻探揭露地层，工程范围内地质岩性主要为元古界滹沱群(Pt)千枚岩及第四系全新统人工堆积层(Qml)壤土，由老至新分布如下：

2.2.1元古滹沱群(Pt)：勘探范围内为千枚岩，银灰色、棕黄色、浅灰绿色，强风化岩体片理发育，岩芯呈片状、块状，强度较低，层厚6.4m，层底高程96.2m；弱风化层厚大于3.6m，分布较为广泛。岩层产状：走向北东50°，倾向南东，倾角40°~50°。

2.2.2第四系全新统人工堆积层(Qml)：壤土(坝体土)以黄色为主，少量棕黄色，稍湿~湿、多呈硬塑~可塑状，少数呈饱和、软塑状。该层厚26.1，底板高程102.6m。工程区域内地质结构为粘性土、基岩双层结构。

3．水上钻孔灌注桩施工

3.1施工方案

通过对施工现场条件进行综合分析，确定以下施工方案：

3.1.1搭建水上施工平台，钻机在施工平台进行钻孔作业。

3.1.2护筒采用14mm厚钢板卷制，采用震动锤埋设，护筒内径大于设计桩径200mm，护筒顶高出库水位1200mm。

3.1.3施工平台上设1#泥浆池用于钻孔泥浆循环，岸边设2#备用泥浆池，1#、2#泥浆池泥浆通过泥浆泵连接，2#泥浆池泥浆用泥浆泵排至指定存放点。

3.1.4灌注混凝土采用商品混凝土，用混凝土泵车进行灌注桩混凝土浇筑。

3.1.5专人定期对平台和临近建筑物进行观测，发现异常及时采取处理措施，保证平台及临近建筑物的安全。

3.2主要施工过程

3.2.1施工平台

（1）施工平台设计

施工平台由两部分组成，下部结构采用部队合拢舟，沿桥墩两侧均匀布置，通过有效连接在桥墩两侧形成两个舟桥体，作为施工平台的平面支撑，两个舟桥体通过钢结构骨架连接成一个整体，钢骨架上铺设钢板。为保证施工平台不随风浪移动，岸边设混凝土地锚，平台与混凝土地锚紧密连接，同时在原桥墩设抱箍，抱箍内径大于桥墩直径10mm，抱箍与平台钢骨架牢固焊接，实现平台在平面位置不变的情况下，能随库水位变化而上下浮动。

（2）舟桥设置

部队合拢舟整舟长8.5m，半舟长4.25m，舟纵向与桥轴线垂直布置，桥墩左侧设8.5m整舟一排、右侧设4.25m半舟一排，每个舟通过自带锁扣横向连接，共布置合拢舟24个；为增加平台浮力，在桥墩两侧舟桥中间空余位置设18组空油桶，每组空油桶采用预制框格拼装固定，并与平台钢结构骨架牢固焊接。桥墩左侧设岸边舟与库岸相连，作为出入交通干道。

（3）平台上部结构及固定

平台上部结构由工字钢骨架和钢板焊接而成。上部结构采用I40a工字钢作为承力骨架，工字钢呈井字型布置，平行桥轴线方向设8道，垂直桥轴线方向设10道，其余空位用[40槽钢补充，形成以0.7mＸ2m为一个单元的井格梁结构。为保护舟体，沿工字钢长度方向每1m设一个固定连接件，固定连接件与舟用特制U型螺栓连接牢固，连接件上焊接钢骨架，钢骨架上铺5mm厚钢板，形成水上施工平台。

考虑到钻机钻孔时会对施工平台产生冲击力，在钻机就位处加设两道I40a工字钢，用以加强支撑力。同时在钻机底部铺设枕木，以缓冲钻机对平台的冲击力，钻机与平台采用螺栓固定，四个方向拉风绳与平台上的连接铁件固定，使钻机与平台保持相对固定。

3.2.2钻孔灌注桩

（1）桩位放线定位

按照设计数据采用全站仪测定两个新建桥桩位置，并将控制点引至岸边，以便进行复核，同时在旧桥1#、2#、3#墩上设抱箍与浮动平台的钢结构骨架焊接牢固，从而实现新桥桩的正确定位。

（2）护筒埋设

护筒采用14mm厚钢板由专业加工厂分节制作，其内径大于设计桩径200mm，埋设深度低于库区淤泥深度5m左右，护筒顶高出施工平台不少于50cm。因库岸为干砌石护坡，为防止钢护筒埋设时发生卷刃，在钢护筒底部焊接同厚度长18cm锯齿状钢板，钢护筒外壁设4根外肋，外肋长超出钢护筒底约40cm，并将外肋打磨成枪尖状，护筒中心与桩中心线重合，护筒平面允许误差为50mm，倾斜度不大于1%。钢护筒采用导向架定位、分节焊接，采用15T振动锤埋设。

（3）钻孔

采用JK-8冲击钻机进行钻孔，钻机就位后，钻头对准桩位，调整钻机垂直度，利用现场粘土造浆，冲击钻机开钻。

（4）泥浆护壁

护壁泥浆采用粘土现场造浆，钢护筒埋设完成后在护筒顶部设30cmc*20cm矩形口，施工平台上设1#泥浆沉淀循环池，钢护筒与1#泥浆池通过钢板槽连接。钻孔排渣采用反循环排渣方式，泥浆泵设三通与施工桩孔和2#泥浆池相连，钻孔时泥浆泵从1#泥浆池内抽取泥浆注入施工桩孔底部，反循环泥浆经钢板槽自流至1#泥浆池，用小型挖掘机定时清除1#泥浆池泥浆中的碎渣等粗颗粒。

（5）清孔

清孔先用自制掏渣筒掏渣，然后将胶皮管固定在钻头上插入孔底注入高压水，反循环泥浆将桩孔内大颗粒带入泥浆循环沉淀池，同时护筒内泥浆逐渐稀释，直至用手触摸泥浆中无2~3mm的大颗粒，并使泥浆的相对密度在1.03—1.15t/m³，此时即达到清孔标准。

（6）钢筋笼制作与安装

由于受施工场地限制，钢筋笼在加工厂场地分节加工，运至现场后用25T吊车分节吊装，孔口焊接拼装，为节省焊接时间，防止塌孔，焊接时3台焊机同时作业。在钢筋笼上沿长度方向每2m设一组定位垫块，吊放钢筋笼时人工配合吊车缓缓放入，严禁触碰孔壁，以防止塌孔。钢筋笼安装完成校核无误后用钢筋与护筒焊接，确保其平面位置和倾斜度符合设计要求。

（7）灌注混凝土桩

灌注桩采用商品混凝土，用泵车泵送灌筑。清孔完毕，钢筋笼安放到位后，安装导管至距孔底20cm处，在导管上设6m³混凝土的漏斗，灌注时先将漏斗内注满混凝土，然后打开漏斗下方阀门，一次性灌入6m³混凝土，保证首批混凝土能将导管埋深1m以上，此后即可正常灌注。在灌注混凝土时根据混凝土面层高度及时调整导管埋设深度，使导管埋深始终保持在2m~6m，提升导管时逐步提升，直至浇筑完毕。为保证桩头质量，灌注的桩顶标高比设计高出0.8m，以保证混凝土强度，多余部分在接桩前凿除。

4．质量检测

4.1施工过程检测

为保证工程质量，在施工过程中严格按规范要求做好原材料质量抽检和中间产品的试验检验，共进行原材抽检28组，做混凝土试块抗压试验7组、抗冻试验3组，低应变桩基检测2组，混凝土配合比试验1组。清孔后及时对孔位、孔深、垂直度、沉渣厚度及泥浆相对密度等指标进行检测，所测项目均符合设计要求。

4.2成桩检测

本工程委托河北金涛建设工程质量检测有限公司采用低应变法对新建的2根钻孔灌注桩进行了检测，经检测，2根桩均为一类桩。