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摘要：本文分析某大桥桩基承压水的分布特征、性质以及承压水对桩基的影响，并在分析基础上寻找出一种合适的施工方法，很好的解决了在有强承压水的地质条件下进行钻孔灌注桩的施工问题，保证了施工质量并且大大的提高了钻孔灌注桩的施工成功率。
关键词：大桥桩基；承压水；水处理
1.工程概况
某大桥位于K6+100处，为1跨33米中桥，主梁采用预应力混凝土，两个桥台下各有9根直径1米的桩基支撑，设计桩长37米。所跨河流为季节性河流，旱季水位较低清澈见底，雨季水量充沛。两岸植被茂盛，多小灌木。
2.工程地质情况
桥位于沿海地区距离海边仅15公里，属于海相沉积地质，黏土层、砂层淤泥层层叠分布。根据现场地质勘察报告，桩位处各地质层主要为粉质粘土层、粉砂层、有机质淤泥层、细砂层和粗砂层。
根据现场钻孔情况，确定承压水层位于两层砂层之间，距离地面20-30处，水层内含有大量的黑褐色有机质和细砂。喷涌承压水量40方/小时。
3.承压水情况分析
3.1.承压水情况简述
2014年1月份27日，该桥第一根桩开始施工，施工方法采用旋挖钻机成孔法。当钻至细砂层时发现孔内出现涌水现象。为准确测出涌水量，项目部决定采用加高加大护筒的方法观测承压水的涌出情况。在涌水孔处放置高2米直径2米的大护筒，经过一天的观测，发现最终平均涌水速度为40方/小时。
3.2.承压水水压高度分析
测量出准确的承压水水头高度是制定钻孔方案的首要任务。根据测出的涌水量，决定先采用打泄水井的方式为承压水减压。在桩基承台外侧打泄水井1，泄水井钻至承压水层时由于涌水的巨大压力使得钻头无法下钻。为防止泄水井塌孔，采用25米长内径50厘米的钢管护壁，在钢管底部2米范围内设置直径2厘米的渗水孔，并在外侧围上钢丝网。将15-22毫米碎石灌入到泄水井內钢管外侧至原地面，在钢管顶部开方孔以利于排水。
1号泄水井施工完成后排水量同样为40方/小时。两天后水量逐渐减少，但此时大护筒内的承压水依然外流，此时判断承压水的水头高过原地面2米以上。无法知道承压水的水头高度，2月6日开始2号泄水井的施工，钻至25米深处，出现承压水，压力依然很大，且大护筒内的承压水依然外涌。2月9日开始第三个泄水井的施工，钻至42米，半小时后塌孔至20米大护筒内水面开始稳定，此时1号2号泄水井排水量逐渐减小，3号泄水井排水量很大达到35方/小时。
据此承压水水头与目前承压水压力基本持平，可将三个泄水井释放后的承压水压力与目前大护筒内的水压力视为压力平衡临界状态，此状态下承压水头高度为高出原地面2米。
3.3.承压水理论分析
根据上述方法确定的承压水水头高度为2米，如图1距离淤泥质粉砂层的高度为：
图1
地质情况 原地面 淤泥质粘土 粉砂 中砂 粉砂 粗砂 淤泥质粉砂 中粗砂
层厚 3.24 1.92 4.59 2.50 6.00 12.00 9.17
高程 27.490 24.25 22.330 17.74 15.24 9.24 -2.75 -11.95
H水=27.490-9.24+2=20.250米
正常打桩护筒采用直径1.2米的圆形钢护筒，护筒高出原地面0.5米，护筒内泥浆的换算高度仍然以淤泥质粉砂顶面为准。
护筒内泥浆顶高程：h1=27.490+0.50=27.990米
护筒内泥浆底高程：h2=9.24米
泥浆换算水头高度为：h泥=（h1-h2）X r泥 =（27.990-9.240）X1.35=23.313米
r泥=1.35（泥浆比重）
泥浆换算水头高度与承压水水头高度差：
h泥-h水=23.313-20.250=5.063米。
以上计算表明：泥浆产生的压力大于承压水产生的压力，可以避免出现涌水现象产生。
现场实践证明，采用上述理论计算出的结果符合现场施工要求，所有桩基都顺利钻至设计标高，未出现塌孔。
4.承压水的控制
4.1.泥浆的选择
为确保泥浆压力足够阻止承压水的涌出，故把泥浆比重适当调大。由于先前采用的钻井助剂未能有效的保护孔壁，至塌孔现象频发，考虑到钻井助剂本身的比重问题，所以最终采用膨润土和火碱（NaoH）混合体作为护壁泥浆。具体配比如下：膨润土比例为1：7-1：5；火碱使用比例1：1000；最终确定泥浆比重为1.35
4.2.泄水井设置的理论分析
在钻孔过程中泥浆的作用是保护孔壁避免塌孔，在钻孔过程中泥浆量随着钻进深度的增加而增大，当泥浆遇到承压水后，承压水是否对泥浆的浓度产生较大的影响而导致塌孔现象。泄水井在不间断的排水过程中，灌注混凝土时是否会将水泥浆带走发生“洗澡”现象。这两种现象的产生与承压水流量和水流对孔壁产生的压力有关，泄水井的排水流量越大，产生的渗透压力就越大，反之则越小，故可按以下假定计算如图2 图3：
（1）泄水井在泄水过程中沿四周相同半径的断面上流量是相同的；
（2）钻孔灌注桩位于距泄水井半径为12米的圆弧上；
（3）处于承压水区域的钻孔桩部位与同一半径上的其它部位流量相同；
距离泄水井半径为12米的圆周长为：L1=2X12X3.14=75.36米
钻孔桩部位的弧长为L2=（5/360）X75.36=1.05米
泄水井流量，在1号2号泄水井流水量很小的情况下，3号泄水井的流量35方/小时，则钻孔桩部位的承压水总流量为
Q总=35X1.05/75.36=0.488方/小时，承压水部位总厚度为12米，则钻孔桩部位每平米断面上的流量为 Q’=0.488/（12X1）=0.0406方/（小时平米）=40.6/60=0.676千克/（分钟平米）
承压水在钻孔桩部位的水压力计算：
P水=P泄+P渗
P泄=（27.49-9.24+6）X γ水=242.5kN/m2（为承压水层的中间部位在泄水井处产生的压力）；
P渗为从钻孔桩至泄水井段的渗透压，由以上计算知，Q甚小，故可视P渗=0 则
P水=242.5kN/m2
钻孔桩内泥浆产生的压力计算（取平均值，即承压水层的中间部位）：
P泥=（27.49+0.5-9.24+6）X 1.35X γ水=334.1kN/m2>P水
从上述计算可以看出，此流量为极弱流水，且钻孔桩内的泥浆压力大于承压水产生的压力，可以认为钻孔桩内的泥浆不会受到泄水井的影响，而只是钻孔桩泥浆护壁外周存在弱流水现象。
4.3施工方案实施
1）.核对图纸，确定透水层厚度及所处位置；
2）.核实护筒顶高程及平面位置；
3）.钻机就位钻孔，并采取如下措施：
①加大泥浆密度；
②护筒加高，护筒埋置深度7-10米；
③钻至透水层附近钻速减慢，并投入黏土块，反复不进尺旋转，进一步增强泥浆护壁效果；
④钻至桩底后静置1 小时，若水位、沉渣厚度无明显变化，则下放钢筋笼、安放导管，为混凝土灌注做准备。
⑤增加填土，降低承压水上涌压力，桩基范围内比原地面增加了2.4米的红土。
4）.清孔
由于泥浆比重的加大势必造成沉渣厚度的增大，一般成孔后泥浆厚度为70cm，静置1小时候沉渣厚度超過1.5米。采用正循环法对沉渣进行清理，清孔后沉渣厚度降至50cm后下放钢筋笼进行混凝土浇筑。
5）.灌注水下桩身混凝土
混凝土配合比：水：水泥：砂：石料=0.5：1：1.83：2.98，缓凝剂比例为水泥的0.8%，混凝土控制到场塌落度为18cm-22cm，严格控制发车间隔，避免混凝土等待时间过长。由于泥浆采用的比重较大在灌注过程中也会有沉渣不断沉积，故混凝土一般超灌1米-1.5米。
施工中采取的措施如图4所示。
5.结束语
该项目采用“排”“压”的方法能够很好的解决承压水对桩基施工的影响，在进一步的施工实践中发现该区域范围内普遍存在承压水且分布不均，上述对承压水的理论探讨和实践应用对后续施工起到了很好的指导作用。
关键词：大桥桩基；承压水；水处理
1.工程概况
某大桥位于K6+100处，为1跨33米中桥，主梁采用预应力混凝土，两个桥台下各有9根直径1米的桩基支撑，设计桩长37米。所跨河流为季节性河流，旱季水位较低清澈见底，雨季水量充沛。两岸植被茂盛，多小灌木。
2.工程地质情况
桥位于沿海地区距离海边仅15公里，属于海相沉积地质，黏土层、砂层淤泥层层叠分布。根据现场地质勘察报告，桩位处各地质层主要为粉质粘土层、粉砂层、有机质淤泥层、细砂层和粗砂层。
根据现场钻孔情况，确定承压水层位于两层砂层之间，距离地面20-30处，水层内含有大量的黑褐色有机质和细砂。喷涌承压水量40方/小时。
3.承压水情况分析
3.1.承压水情况简述
2014年1月份27日，该桥第一根桩开始施工，施工方法采用旋挖钻机成孔法。当钻至细砂层时发现孔内出现涌水现象。为准确测出涌水量，项目部决定采用加高加大护筒的方法观测承压水的涌出情况。在涌水孔处放置高2米直径2米的大护筒，经过一天的观测，发现最终平均涌水速度为40方/小时。
3.2.承压水水压高度分析
测量出准确的承压水水头高度是制定钻孔方案的首要任务。根据测出的涌水量，决定先采用打泄水井的方式为承压水减压。在桩基承台外侧打泄水井1，泄水井钻至承压水层时由于涌水的巨大压力使得钻头无法下钻。为防止泄水井塌孔，采用25米长内径50厘米的钢管护壁，在钢管底部2米范围内设置直径2厘米的渗水孔，并在外侧围上钢丝网。将15-22毫米碎石灌入到泄水井內钢管外侧至原地面，在钢管顶部开方孔以利于排水。
1号泄水井施工完成后排水量同样为40方/小时。两天后水量逐渐减少，但此时大护筒内的承压水依然外流，此时判断承压水的水头高过原地面2米以上。无法知道承压水的水头高度，2月6日开始2号泄水井的施工，钻至25米深处，出现承压水，压力依然很大，且大护筒内的承压水依然外涌。2月9日开始第三个泄水井的施工，钻至42米，半小时后塌孔至20米大护筒内水面开始稳定，此时1号2号泄水井排水量逐渐减小，3号泄水井排水量很大达到35方/小时。
据此承压水水头与目前承压水压力基本持平，可将三个泄水井释放后的承压水压力与目前大护筒内的水压力视为压力平衡临界状态，此状态下承压水头高度为高出原地面2米。
3.3.承压水理论分析
根据上述方法确定的承压水水头高度为2米，如图1距离淤泥质粉砂层的高度为：
图1
地质情况 原地面 淤泥质粘土 粉砂 中砂 粉砂 粗砂 淤泥质粉砂 中粗砂
层厚 3.24 1.92 4.59 2.50 6.00 12.00 9.17
高程 27.490 24.25 22.330 17.74 15.24 9.24 -2.75 -11.95
H水=27.490-9.24+2=20.250米
正常打桩护筒采用直径1.2米的圆形钢护筒，护筒高出原地面0.5米，护筒内泥浆的换算高度仍然以淤泥质粉砂顶面为准。
护筒内泥浆顶高程：h1=27.490+0.50=27.990米
护筒内泥浆底高程：h2=9.24米
泥浆换算水头高度为：h泥=（h1-h2）X r泥 =（27.990-9.240）X1.35=23.313米
r泥=1.35（泥浆比重）
泥浆换算水头高度与承压水水头高度差：
h泥-h水=23.313-20.250=5.063米。
以上计算表明：泥浆产生的压力大于承压水产生的压力，可以避免出现涌水现象产生。
现场实践证明，采用上述理论计算出的结果符合现场施工要求，所有桩基都顺利钻至设计标高，未出现塌孔。
4.承压水的控制
4.1.泥浆的选择
为确保泥浆压力足够阻止承压水的涌出，故把泥浆比重适当调大。由于先前采用的钻井助剂未能有效的保护孔壁，至塌孔现象频发，考虑到钻井助剂本身的比重问题，所以最终采用膨润土和火碱（NaoH）混合体作为护壁泥浆。具体配比如下：膨润土比例为1：7-1：5；火碱使用比例1：1000；最终确定泥浆比重为1.35
4.2.泄水井设置的理论分析
在钻孔过程中泥浆的作用是保护孔壁避免塌孔，在钻孔过程中泥浆量随着钻进深度的增加而增大，当泥浆遇到承压水后，承压水是否对泥浆的浓度产生较大的影响而导致塌孔现象。泄水井在不间断的排水过程中，灌注混凝土时是否会将水泥浆带走发生“洗澡”现象。这两种现象的产生与承压水流量和水流对孔壁产生的压力有关，泄水井的排水流量越大，产生的渗透压力就越大，反之则越小，故可按以下假定计算如图2 图3：
（1）泄水井在泄水过程中沿四周相同半径的断面上流量是相同的；
（2）钻孔灌注桩位于距泄水井半径为12米的圆弧上；
（3）处于承压水区域的钻孔桩部位与同一半径上的其它部位流量相同；
距离泄水井半径为12米的圆周长为：L1=2X12X3.14=75.36米
钻孔桩部位的弧长为L2=（5/360）X75.36=1.05米
泄水井流量，在1号2号泄水井流水量很小的情况下，3号泄水井的流量35方/小时，则钻孔桩部位的承压水总流量为
Q总=35X1.05/75.36=0.488方/小时，承压水部位总厚度为12米，则钻孔桩部位每平米断面上的流量为 Q’=0.488/（12X1）=0.0406方/（小时平米）=40.6/60=0.676千克/（分钟平米）
承压水在钻孔桩部位的水压力计算：
P水=P泄+P渗
P泄=（27.49-9.24+6）X γ水=242.5kN/m2（为承压水层的中间部位在泄水井处产生的压力）；
P渗为从钻孔桩至泄水井段的渗透压，由以上计算知，Q甚小，故可视P渗=0 则
P水=242.5kN/m2
钻孔桩内泥浆产生的压力计算（取平均值，即承压水层的中间部位）：
P泥=（27.49+0.5-9.24+6）X 1.35X γ水=334.1kN/m2>P水
从上述计算可以看出，此流量为极弱流水，且钻孔桩内的泥浆压力大于承压水产生的压力，可以认为钻孔桩内的泥浆不会受到泄水井的影响，而只是钻孔桩泥浆护壁外周存在弱流水现象。
4.3施工方案实施
1）.核对图纸，确定透水层厚度及所处位置；
2）.核实护筒顶高程及平面位置；
3）.钻机就位钻孔，并采取如下措施：
①加大泥浆密度；
②护筒加高，护筒埋置深度7-10米；
③钻至透水层附近钻速减慢，并投入黏土块，反复不进尺旋转，进一步增强泥浆护壁效果；
④钻至桩底后静置1 小时，若水位、沉渣厚度无明显变化，则下放钢筋笼、安放导管，为混凝土灌注做准备。
⑤增加填土，降低承压水上涌压力，桩基范围内比原地面增加了2.4米的红土。
4）.清孔
由于泥浆比重的加大势必造成沉渣厚度的增大，一般成孔后泥浆厚度为70cm，静置1小时候沉渣厚度超過1.5米。采用正循环法对沉渣进行清理，清孔后沉渣厚度降至50cm后下放钢筋笼进行混凝土浇筑。
5）.灌注水下桩身混凝土
混凝土配合比：水：水泥：砂：石料=0.5：1：1.83：2.98，缓凝剂比例为水泥的0.8%，混凝土控制到场塌落度为18cm-22cm，严格控制发车间隔，避免混凝土等待时间过长。由于泥浆采用的比重较大在灌注过程中也会有沉渣不断沉积，故混凝土一般超灌1米-1.5米。
施工中采取的措施如图4所示。
5.结束语
该项目采用“排”“压”的方法能够很好的解决承压水对桩基施工的影响，在进一步的施工实践中发现该区域范围内普遍存在承压水且分布不均，上述对承压水的理论探讨和实践应用对后续施工起到了很好的指导作用。