中图分类号：TU74
　　【摘要】介绍潮汐影响下深水大直径超长钻孔桩的施工工艺和施工要点,并就内外部水压变化大、地质情况复杂等情况下，出现塌孔、穿孔漏浆、卡锤等问题进行原因分析和提出解决方法。
　　【关键词】潮汐深水 大直径超长钻孔桩内外水压 塌孔 穿孔漏浆 施工
　　1工程概况
　　七都大桥跨瓯江主航道采用五跨预应力变截面连续箱梁结构，主墩基础（21#～24#）共计52根钻孔灌注桩，直径Ф2000mm，桩长为84m～115m，单个主墩承台桩基13根，总长5037.5 m； 20#、25#及26#墩为直径1800mm钻孔桩，有效桩长78.7m～83.9m，每墩8根桩，共24根，总长1957.6 m。主墩20#边墩离岸586m，需要搭设施工辅助栈桥和平台，栈桥全长596m，宽4m；主墩施工平台长44m，宽20m；主墩钢护筒直径Ф2300mm，壁厚12mm，顶高程+5.5m，底高程-25m，河床面高程-12m，总长度30.5m，钢护筒入土深度13m，主墩基础一般构造图见下图1：
　　 图1: 主墩桩基础一般构造图
　　2水文地质情况
　　2.1水文
　　七都河段属瓯江口过渡段（入海口），经受径流和潮流的双重作用，潮型指数为0.23，潮汐性质属规则的半日潮。工程场区为强潮地区，平均潮差4.54m，最大潮差6.8m。历年最高潮差7.38m，最低潮位-2.26m。
　　2.2气象
　　温州为我国东南沿海台风的主要登陆点之一，台风、雷暴天气活动频繁，每年5～11月份为台风影响期，其中7～9月份为台风盛行期，年平均出现次数4次，有严重影响的或在本地区登陆的，瞬时最大风力达12级以上，瞬时风速可达40m/s，定时最大风速达25m/s。
　　2.3地质条件
　　大桥桥址区地质情况复杂，地基土在勘察深度范围内依次可划分为10个工程地层：填土、粘土、淤泥、含淤泥中细砂、中粗砂、粘土、卵石、圆砾混粘性土、卵石；场地内地下水主要为赋存于陆域浅部砂层中的孔隙潜水和下部卵石层中的孔隙承压水二类，地下水具承压性，承压水头低于潜水位。
　　3 钻孔桩施工
　　3.1 施工工艺流程
　　深水桩基础施工工艺流程：施工准备→施工平台的搭设→钢护筒制作与埋设→施工机械设备的选择→循环系统的建立→钻孔→清孔→成孔检测→钢筋骨架的制作与起吊安装→导管的安装→水下砼灌注。
　　3.2 钻孔桩平台及钢护筒施工
　　深水钻孔桩均采用插打钢护筒、拼装水上作业平台，在平台上安装钻机从事桩基施工。平台大小以满足桩基施工要求为止，承载力要满足施工设备自重、施工动荷载等所有外力之和。水中钻孔桩作业平台采用打桩船插打φ800mm钢管桩作支撑系统，采用H700×300型钢作分配梁，上部采用贝雷片拼装、铺装桥面板搭设而成。
　　主墩桩基钢护筒直径φ2300mm，采用壁厚12mm的钢螺旋焊管，中间采用环形加劲措施。钢护筒直径比设计桩径大30cm，长度为下端埋入不透水粘质土层不小于1.5m。钻孔桩操作平台及钢护筒布置详见下图2。
　　 图2：钻孔桩施工平台及钢护筒施工平面图
　　3.3 钻孔桩基础钻进施工
　　3.3.1 钻机类型选择
　　根据地层情况和钻孔孔深（孔底距平台面115m）的特点，钻孔桩穿过含淤泥中细砂、淤泥层、淤泥质粘土、含砂淤泥质粘土、中粗砂、卵石层、含圆砾粘性土、岩层,采用JP-8型冲击钻机。
　　3.3.2 泥浆性能控制指标
　　水上施工采用海水泥浆，淡水泥浆成本较高。海水泥浆建议配合比见下表1：
　　表1 海水泥浆建议配合比
　　序号 海水 钠土 PAC 纯碱 相对密度 黏度（s） PH值
　　深水区 375L 56.25kg 750g 750g 1.13 22.84 9.1
　　合适的泥浆性能对成孔至关重要，施工中要求每小时测定泥浆性能并及时调整到规范要求。采用优质膨润土、钠土或粘土等经试验后进行现场造浆，对于中上部软土层，泥浆护壁是关键，泥浆比重控制在1.20-1.3之间，泥浆粘度控制在22-28pa.s。穿过液化土和软土时，使用PAC泥浆。根据本桥水位变化情况，对于水中桩基，同一墩位采用在护筒之间设置连通装置，作为泥浆循环的通道，确保护筒内的水头，详见下表2：
　　
　　3.3.3 钻进工艺的操作控制
　　钻孔桩钻孔分成三个阶段进行：钢护筒内的钻进阶段、钢护筒外的钻进阶段和清孔验收阶段。
　　3.3.3.1 钢护筒内钻进阶段
　　开始钻进时，进尺适当控制，特别是钻进到护筒下口位置时，慢速鉆进，每小时进尺控制在0.5~0.8m左右，使护筒下口有坚固的泥皮护壁，防止钻头在提拉过程中对钢护筒下口产生破坏，然后在护筒内造浆。
　　3.3.3.2 钢护筒外钻进阶段
　　钻进至钢护筒护筒下口位置时，一定要慢速钻进，防止对已出现得下口变形和卷口的钢护筒造成更严重的破坏，同时也可能使得未出现损坏的下口钢护筒发生变形和卷口，最终导致钻孔事故的发生。
　　当钢护筒内泥浆的各项技术指标符合要求后，开始正常钻进。钻头出护筒3.0~5.0m后恢复正常钻进速度。每天的钻进深度要求控制，尤其是在土质松散的地质位置，进尺不宜超过10米/天，这样有利于泥浆对松散地质层的固结和稳定，有效的防止漏浆、穿孔及塌孔现象的发生。
　　钻进过程中定时检查泥浆指标，泥浆比重如有损耗或泥浆漏失，应及时加大泥浆比重或补充泥浆数量。遇地质变化，应根据上述各地质层泥浆指标适当调整泥浆指标。钻进过程中要经常检查钻机稳定情况，如有倾斜或偏移，应及时纠正，同时在钻进过程中随时检查钻机的易耗件，尤其是钢丝绳定期进行检查，一旦出现断丝，应立即进行维修或更换。
　　在粘土（淤泥）层钻进时要注意防止吸锤现象的出现，必要时可以采用向孔内倒入宕渣可解决吸锤问题。
　　在卵石层钻进过程中，随时检查锤牙，看是否磨损，及时加焊，保证钻孔直径，焊完锤牙后应慢速钻进并上下扫孔，待上下通畅后正常钻进
　　当钻进快达到设计孔深后，应放慢钻进速度，并随时进行孔深测量，同时对全孔上下进行扫孔。达到设计孔深后，对成孔的孔深等进行精确测量，确定满足设计要求后，进行清孔作业。现场工程技术人员，在钻孔过程中全过程监控，每天记录孔深、泥浆比重等数据4次，真实填写钻孔记录，不得涂改，将来直接以现场施工记录作为竣工资料。
　　3.3.3.3 清孔验收阶段
　　钻孔深度达到设计标高后，应对孔深、中线进行检查，符合设计及规范要求后方可清孔，清孔采用换浆法进行。清孔时将钻锥提离孔底15cm左右，并保持泥浆正常循环，以中速将相对密度1.15～1.20的较纯泥浆压入，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。直至泥浆的各项指标要求并经检验合格后，可提钻进行下一道工序。详见下表3：
　　表3 终孔的泥浆性能技术指标
　　项目名称 PH值 比重（g/cm3） 黏度（s） 胶体率（%）度 含砂率（%）
　　技术指标 8～10 1.03～1.10 17～20 ≥98 ≤2
　　当清孔泥浆指标达到要求后，开始下钢筋笼，在吊入钢筋骨架、安装完导管后,再次利用导管清孔2~3小时进行循浆，检测泥浆比重、含砂率、泥浆粘度及孔底沉淀厚度是否满足要求，如超过规定,应继续进行清孔,符合要求后方可灌注水下砼。在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔。
　　3.3.4 钻孔顺序
　　钻孔顺序按间隔跳钻的原则，根据施工平台布置合理进行钻孔顺序的安排，避免相邻孔位同时钻进的情况发生，防止坍孔和穿孔的发生。
　　4 钢筋笼的制作安装
　　4.1钢筋笼的制作、运输
　　钢筋笼在场外钢筋制作场地制作、存放，最后用平板车运至桩孔附近。钢筋骨架整体制作、分节吊装。
　　钢筋笼制作时应由底笼向顶笼(或由顶笼向底笼)逐节制作，每制作完成一节钢筋笼后，采用在场地内直螺纹套筒直接连接制作下一节，直螺纹连接时每根钢筋必须完全对靠上。在每节钢筋笼的同一根钢筋上做好标记，以便在下钢筋笼时每根对应连接。
　　钢筋骨架的運输采用平车上加托架进行托运。水上墩钢筋骨架长度控制在每节18m左右。
　　 4.2钢筋笼的起吊和就位
　　钢筋笼的起吊采用汽车吊。为了保证钢筋笼起吊时不变形，采用两点起吊。两节钢筋笼互相连接时，人工轻轻转动钢筋笼，使每根钢筋与制作时对应连接，采用扭力扳手扳动套筒慢慢将对应两根钢筋连接到一起。
　　5 水下混凝土灌注
　　 5.1 导管安装
　　导管为内径286mm、壁厚5mm、丝口接口。每套导管在使用前进行水密、承压和接头抗拉等试验，保证导管不漏水。导管安装前根据实测孔深计算出导管总长度（导管下口距孔底40cm），导管安装完后，立即接上泥浆管进行循浆，确保混凝土灌注前泥浆均匀。
　　5.2灌注水下砼
　　首盘砼施工时，应使用从搅拌站出站的第二、三车砼，当第二车砼到达现场后，应立即将导管上泥浆管拆除，装上储料斗，并再次验证导管长度，即将全部放到孔底，再上提40cm。灌注时首先用第二车砼将储料斗放满，车迅速离开孔位，第三车砼开至孔位处，放料。与此同时，钻机利用副卷扬机迅速将储料斗封口铁板提出，首盘砼灌注。
　　灌注时，要紧凑、连续、迅速地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，及时测量并记录导管埋置深度和砼面高程，正确指挥导管的提升和拆除。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌0.5~1.0m的高度。
　　6质量保证措施
　　6.1潮汐深水影响下内外水压控制措施
　　由于受潮汐影响，外部水头高度始终在变化，为了保证内外水压平衡，适应外部水压变化，必须随时控制内部水头高度，所以在孔口安放一台泥浆泵，随时注入泥浆或抽出泥浆（利用临近钢护筒作为泥浆循环池）。减压钻进法：始终保持钢护筒内泥浆面处于低潮水位标高线附近，并适当保持一个较大的泥浆比重进行钻进作业，使内部水压始终处于等于或约小于外部水压的一个状态，采用此种方法能较好的避免漏浆现象的发生，当发现钢护筒内部轻微涌水时，加大泥浆比重或适当提高水头高度以维持内外水压平衡。
　　6.2成孔质量保证（垂直度、孔径）措施
　　影响钻孔桩成孔质量（冲击钻）的因素有钢护筒埋设质量、地质夹层、偏锤、梅花钻等。所以首先要严格控制钢护筒埋设质量，要求钢护筒埋设轴线偏差不大于5cm，竖直度不大于5cm且不大于钢护筒长度的2%。钻进过程中，要定期复核钢丝绳十字中线和竖直度，复测频率不小于2天/次，遇特殊地质时应提高复测频率。定期检查和补焊锤牙和环向加筋肋，防止出现偏锤和梅花钻。
　　7 结束语
　　
　　在七都大桥钻孔桩施工中,面对潮差大、软弱地层厚、地质情况复杂等恶劣环境，采取了一些切实可行的办法，确保了所有大直径超长钻孔桩如期保质的顺利完成，桩身混凝土质量均达到I类桩要求。
　　
　　参考文献：
　　[1]JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》
　　[2] 《公路施工技术》人民交通出版社
　　[3] 《杭州湾跨海大桥工程总结》人民交通出版社 王勇主编
　　[4]JTG F80/1-2004《公路工程质量检验和评定标准》
　　[5]JTJ 94-94 《建筑桩基技术规范》
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。