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摘要:本文结合崇启I标北横引河桥水中钻孔桩施工实际，介绍了水中钻孔桩柱基、下部结构、水下混凝土灌筑各工序要点和质量控制措施，以及各种事故的预防、处理办法，有力地保证了下部结构质量。
关键词:大桥；水中桩基；水中下部结构；技术措施
中图分类号：C35文献标识码： A
1工程概况
北横引河桥是崇启长江通道Ⅰ标工程中的二座大桥之一，起点桩号K7+325.114，终点桩号为K8+057.515，全长732.821米，本桥与北横引河顺交48°38′51″，由于本桥跨越的北横引河为六级航道，为尽可能降低施工期间对北横引河通航的影响，采用挂蓝悬臂浇筑法进行主桥连续箱梁的施工，主桥桩基采用钻孔灌注桩基础，其中水中墩号为BHPL09、BHPL10、BHPR08、BHPR09共四座，直径Ф120cm钻孔桩共28根。根据实地调查，结合设计图纸，北横引河水深3米。
场地地基土在80m范围内均在第四季松散沉积物，由饱和粘性土、粉性土和砂土组成。按其地质时代、成因类型、分布发育规律及工程地质特征，可将其划分为5个工程地质层、15个亚层，其中①层为人工填土和新近围垦造田沉积土层，②、④、⑤层土为Q4沉积物，⑦、⑨为Q3沉积物。
本工程从2010年3月15日开始进行北横引河桥的主墩桩基础施工，两台桩基平行施工，桩基础预计于3月底技术，下部构造计划于在2010年4月15日开始施工，2010年6月底结束下部构造施工。本文着重介绍北横引河桥水中桩基和下部结构的施工技术措施。
图2 单墩台桩位分部情况
2水中下部结构施工技术
1.1桩基施工
北横引河桥桩基础主要以钻孔灌注桩为主，直径为120cm，每个主墩7根，呈梅花形布置，单根桩长73.3米，累计桩长为：2052.4 米。计划安排2 台钻机平行施工。钻孔桩施工采用正循环工艺，换浆法清孔，钢筋笼在加工场内制作、分段成笼，用吊车安装、现场焊接笼段。桩基混凝土均在拌制中心集中拌和，搅拌运输车运输，汽车式砼输送泵。
1.1.1施工工艺
根据对现场的调查，项目部对北横引河内的钻孔桩施工采用围堰施工方式，北横引河内钻孔灌注桩采用单层拉森Ⅳ型9米钢板桩进行围堰，围堰完成后抽水，回填素土至承台底标高，然后在钢板桩顶部焊接32#工字钢，形成作业平台，供专业桩基施工队伍进行施工。运输通道即在承台与河岸之间搭设一座栈桥，便于钢板桩施工、材料运输，栈桥基础采用落叶松圆木，直径（小头）φ16-18cm，桩长8米，入土长度4.5m,纵向间距为2m，横向为1m，桐木桩上横向铺垫方木，起到平整与减震作用，桐木桩与方木用铁钉连接牢固，防止纵向和横向移动，桥面用32#槽钢纵向满铺，两端用螺旋固定，使便桥连接顺畅，行车时无明显的晃动，用来保证车辆通行。
钻孔灌注桩施工工序包括场地平整、泥浆制作、护筒埋设、成孔、清孔、钢筋笼制作安装、水下灌注砼，其施工工艺流程如图3 所示：
图3 施工工艺流程图
1.1.2具体施工顺序和方法如下：
1) 钢护筒制作与埋设
钢护筒用1.5mm 的钢板卷焊制成，内径比设计桩径大50cm，钢护筒埋设要求：首先测量放样，准确的定出桩位，埋设钢护筒要准确。水中护筒采用震拨锤震压
或利用钻孔排架油顶反压入土，入土深度视土质而定，确保无渗漏现象，护筒内水头高出地下水位或河水面1m 以上，并测出护筒顶高程。
2) 钻机就位
钢护筒埋设好后，钻机可利用吊车或滚筒移到桩位上，钻机操作手配合测量人员将钻机对中就位，误差在5cm 以内，并需将钻机严格操平，确保钻架垂直于地面或钻孔平台。
3)泥浆制作及循环
泥浆是保证钻孔质量的重要环节，无论是正循环还是反循环施工均需配制性能良好的泥浆来护壁。一般采用自流回灌式泥浆循环系统，它由泥浆池、沉淀池、循环槽和泥浆搅拌站组成。泥浆池容积应为桩孔容积的2 倍以上，泥浆性能符合规范要求。
4) 钻孔、成孔
根据本标段地质资料明示，故采用回旋式钻机钻孔成孔。钻进过程中要注意孔内情况，随时调整钻进参数，只有当压力、钻速、泵量三者有机组合，方能获得好的效果。每次提钻时应仔细检查钻头合金磨损情况、如有磨损，及时更换，以保证钻进速度。一般开始钻孔或冲孔时应轻压慢速，正常以后再加速。根据设计图纸给出的孔底标高，测量孔底至磨盘（或护筒顶）标高计算出孔深，采用测绳下挂重锤测量孔深。通过测量计算，如果符合孔深要求，及时上报监理，待监理验测认可后可进行清孔。清孔采用换浆法，将粘性好、比重小、含砂率低的泥浆逐步替换钻孔时的泥浆，使孔中泥浆相对密度在1.03~1.10，含砂率小于2%，沉淀厚度符合设计要求，报监理工程师进行终孔检测（孔深、孔径、垂直度、沉淀层），检查合格后再进行下道工序。
在钻孔过程中如有失水现象，护简内水位缓慢下降，应补水投粘土。如泥浆太稠，进尺缓慢时，应抽渣换浆。开孔时，一般不抽渣。待冲砸至护简下3-4m 时(钻头顶在护简下超过1m 时)，方可加高冲程正常冲进。4-5m 后，方可抽渣。钻进过程中应随时注意，保持孔位正确。
5)钢筋笼制作及吊放就位
钢筋笼制作与钻孔同时作业，在加工场将钢筋按设计图纸要求配料、加工，然后运到现场绑扎成形，每节钢筋均要顺直，主筋、加筋箍焊接要满足焊接长度和质量要求，在现场焊接分节钢筋笼同样要满足上述要求，且在同一断面上，接头数量不超过50%。成孔合格后，将钢筋笼吊放到孔中，吊放对准就位，徐徐下放，若遇到阻力应停止下放，查明原因进行处理后再行下放，严禁猛起猛落，强行下放。钢筋笼分节吊放孔口对接采用单面搭焊，上下主筋位置对正，保证钢筋笼整体顺直，上下成一线，钢筋笼下放到位后，应牢牢固定，防止倾斜及浇筑砼时上窜。
6)混凝土灌注
①下灌注导管
使用的导管事先要做好水压或气压试验，合格后可使用。使用时还要检查接头是否清洗干凈，密封圈垫好并涂上黄油。导管连接必须做到牢固顺直，不漏水，确保砼质量和顺利灌注。导管吊装结束后，再次测量孔底沉淀层，合格后方可灌砼，否则应再次清孔。
②砼拌和
砼用料质量和配合比由工地试验室控制，拌和时应严格按照批准后的配合比操作，坚持加料顺序，并且保证搅拌时间，坍落度控制在18-20cm 之间。
③灌注砼
砼拌和料采用泵送或机动翻斗车运输、爬轨送料入斗的方法。集料斗容积必须确保首批砼下料后导管的埋置深度不少于1 米。灌注过程要一气呵成不间断， 要细致测量导管埋置深度， 导管埋深控制在2—6 米范围，不得埋置过深或过浅，以免造成质量事故。灌注至标高时，应严格检测，控制灌入量，浇筑高度应高于设计桩顶2 米，以确保破除桩头后砼完好。
④检测和记录
砼灌注过程中应设有专人负责灌注记录工作，认真用测绳测控砼面深度，及时提升拆除导管，同时认真做好砼试件，并按标准进行养护。
2施工过程控制措施
由于软土地区的地质情况及其他因素的影响，钻孔过程中容易出现一些质量问题。
2.1坍孔
孔口坍塌容易发现，而孔内坍塌则需要仔细观察，如孔内水位突然下降、孔口水面冒细密的水泡、出土量显著的增加、没有进尺或进尺很小、孔深突然变浅，钻头达不到原来的孔深、钻头负荷显著增加等，均表明孔内已坍塌。坍孔的预防和处理如下：淤泥层或流砂中钻进时，应控制进尺，选用使用优良的泥浆护壁，减少地下水或流砂层对桩基混凝土强度的影响，低锤冲击使粘土膏、片石等挤入孔壁)。人孔口坍塌，可回填，重新埋设护筒再钻；或下钢护筒至末坍处以下至少1m。
2.2弯孔
在钻孔时，由于钻孔方向偏斜产生弯孔，严重者影响钢筋笼的安装和校的质量。采取以下预防方法：安装钻机时要使转盘、底座平正。起重滑车缘与固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查较正。由于钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增添导向架，控制钻杆上的提引水龙头，使其沿导向架向下钻进。钻杆接头应逐个检查及时调整。钻杆弯曲要用千斤顶调直。
2.3缩孔
地层中夹有塑性土壤(俗称橡皮土)，遇水膨胀后使孔径缩小；或钻头磨损严重未及时焊补，钻出小于设计校径的孔。遇到这种情况时，可采用上下反复扫孔的方法扩大，或回填砂粘土，待密实后重钻。
2.4采取以下措施控制质量：
1)使用优良的泥浆护壁，减少地下水或流砂层对桩基混凝土强度的影响。
2）提高进场砂、石料的质量，对虽能满足施工规范的要求，但各项指标接近规范下限的砂、石料坚决不予使用。
3）所有的砂、石料、减水剂等重新进行一次计量，做到计量标记醒目明显，以易于控制砂、石料、减水剂等用料，并坚持由试验人员在浇注现场进行不问断的计量上料控制。
4）浇注现场由试验人员严密控制混凝土的坍落废，不符合要求的坚决不予使用。
5）混凝土的搅拌时间最短要达到2 分钟， 增强混凝土的均匀性。技术主管要在浇注现场由始至终值班，并指挥导管的上、下袖动次数，并尽量做到较深的埋管，以增加混凝土的密实性。
6）冲击钻的直径要定期检查。发现有变形或磨损达不到桩径施工要求时应及时补焊足，以防止出现桩基缩颈后护简套不进的情况发生。
7）泥浆浓度要定期检查， 发现泥浆浓度不够时应及时添加粘土，浓度要始终保持在1．2～1．4 之间。
8）由于个别桩套人的护简比较长，加工要规则，在放人后要焊接，固定顶部，在水上施工一定要注意作业人员的安全。
3结语
北横引河桥桥桩基和下部结构在水中施工取得成功的最主要经验是：
1）掌握详细的地勘资料， 针对每桩孔制定周密的施工技术组织措施。
2）密切注意泥浆面的变化情况，及早发现漏浆，及时补浆并回填粘土片石混和物。
3）坚持抓好成孔过程中的质量，使用优良的泥浆护壁，减少地下水或流砂层对桩基混凝土强度的影响。
4）提高进场砂、石料的质量，严格控制混凝土的坍落廢。
5）围堰采用拉森钢板桩，在围堰有少量渗水的情况下，必须24小时不间断将围堰内积水抽出。
6）水中桩基及下部结构围堰施工使用钢板桩较多，故在保证施工质量的前提下，必须尽快施工结束，以减少施工成本。
参考文献
［1］王艾民．盐河特大桥桩基及下部结构施工技术．建筑与工程[J],2010,9(9): 708～709
［2］范立础．桥梁工程[M]．北京：人民交通出版社，1985．
［3］交通部第一公路工程局．公路施工手册：桥涵，上册[M]．北京：人民交通出版社，2000．
关键词:大桥；水中桩基；水中下部结构；技术措施
中图分类号：C35文献标识码： A
1工程概况
北横引河桥是崇启长江通道Ⅰ标工程中的二座大桥之一，起点桩号K7+325.114，终点桩号为K8+057.515，全长732.821米，本桥与北横引河顺交48°38′51″，由于本桥跨越的北横引河为六级航道，为尽可能降低施工期间对北横引河通航的影响，采用挂蓝悬臂浇筑法进行主桥连续箱梁的施工，主桥桩基采用钻孔灌注桩基础，其中水中墩号为BHPL09、BHPL10、BHPR08、BHPR09共四座，直径Ф120cm钻孔桩共28根。根据实地调查，结合设计图纸，北横引河水深3米。
场地地基土在80m范围内均在第四季松散沉积物，由饱和粘性土、粉性土和砂土组成。按其地质时代、成因类型、分布发育规律及工程地质特征，可将其划分为5个工程地质层、15个亚层，其中①层为人工填土和新近围垦造田沉积土层，②、④、⑤层土为Q4沉积物，⑦、⑨为Q3沉积物。
本工程从2010年3月15日开始进行北横引河桥的主墩桩基础施工，两台桩基平行施工，桩基础预计于3月底技术，下部构造计划于在2010年4月15日开始施工，2010年6月底结束下部构造施工。本文着重介绍北横引河桥水中桩基和下部结构的施工技术措施。
图2 单墩台桩位分部情况
2水中下部结构施工技术
1.1桩基施工
北横引河桥桩基础主要以钻孔灌注桩为主，直径为120cm，每个主墩7根，呈梅花形布置，单根桩长73.3米，累计桩长为：2052.4 米。计划安排2 台钻机平行施工。钻孔桩施工采用正循环工艺，换浆法清孔，钢筋笼在加工场内制作、分段成笼，用吊车安装、现场焊接笼段。桩基混凝土均在拌制中心集中拌和，搅拌运输车运输，汽车式砼输送泵。
1.1.1施工工艺
根据对现场的调查，项目部对北横引河内的钻孔桩施工采用围堰施工方式，北横引河内钻孔灌注桩采用单层拉森Ⅳ型9米钢板桩进行围堰，围堰完成后抽水，回填素土至承台底标高，然后在钢板桩顶部焊接32#工字钢，形成作业平台，供专业桩基施工队伍进行施工。运输通道即在承台与河岸之间搭设一座栈桥，便于钢板桩施工、材料运输，栈桥基础采用落叶松圆木，直径（小头）φ16-18cm，桩长8米，入土长度4.5m,纵向间距为2m，横向为1m，桐木桩上横向铺垫方木，起到平整与减震作用，桐木桩与方木用铁钉连接牢固，防止纵向和横向移动，桥面用32#槽钢纵向满铺，两端用螺旋固定，使便桥连接顺畅，行车时无明显的晃动，用来保证车辆通行。
钻孔灌注桩施工工序包括场地平整、泥浆制作、护筒埋设、成孔、清孔、钢筋笼制作安装、水下灌注砼，其施工工艺流程如图3 所示：
图3 施工工艺流程图
1.1.2具体施工顺序和方法如下：
1) 钢护筒制作与埋设
钢护筒用1.5mm 的钢板卷焊制成，内径比设计桩径大50cm，钢护筒埋设要求：首先测量放样，准确的定出桩位，埋设钢护筒要准确。水中护筒采用震拨锤震压
或利用钻孔排架油顶反压入土，入土深度视土质而定，确保无渗漏现象，护筒内水头高出地下水位或河水面1m 以上，并测出护筒顶高程。
2) 钻机就位
钢护筒埋设好后，钻机可利用吊车或滚筒移到桩位上，钻机操作手配合测量人员将钻机对中就位，误差在5cm 以内，并需将钻机严格操平，确保钻架垂直于地面或钻孔平台。
3)泥浆制作及循环
泥浆是保证钻孔质量的重要环节，无论是正循环还是反循环施工均需配制性能良好的泥浆来护壁。一般采用自流回灌式泥浆循环系统，它由泥浆池、沉淀池、循环槽和泥浆搅拌站组成。泥浆池容积应为桩孔容积的2 倍以上，泥浆性能符合规范要求。
4) 钻孔、成孔
根据本标段地质资料明示，故采用回旋式钻机钻孔成孔。钻进过程中要注意孔内情况，随时调整钻进参数，只有当压力、钻速、泵量三者有机组合，方能获得好的效果。每次提钻时应仔细检查钻头合金磨损情况、如有磨损，及时更换，以保证钻进速度。一般开始钻孔或冲孔时应轻压慢速，正常以后再加速。根据设计图纸给出的孔底标高，测量孔底至磨盘（或护筒顶）标高计算出孔深，采用测绳下挂重锤测量孔深。通过测量计算，如果符合孔深要求，及时上报监理，待监理验测认可后可进行清孔。清孔采用换浆法，将粘性好、比重小、含砂率低的泥浆逐步替换钻孔时的泥浆，使孔中泥浆相对密度在1.03~1.10，含砂率小于2%，沉淀厚度符合设计要求，报监理工程师进行终孔检测（孔深、孔径、垂直度、沉淀层），检查合格后再进行下道工序。
在钻孔过程中如有失水现象，护简内水位缓慢下降，应补水投粘土。如泥浆太稠，进尺缓慢时，应抽渣换浆。开孔时，一般不抽渣。待冲砸至护简下3-4m 时(钻头顶在护简下超过1m 时)，方可加高冲程正常冲进。4-5m 后，方可抽渣。钻进过程中应随时注意，保持孔位正确。
5)钢筋笼制作及吊放就位
钢筋笼制作与钻孔同时作业，在加工场将钢筋按设计图纸要求配料、加工，然后运到现场绑扎成形，每节钢筋均要顺直，主筋、加筋箍焊接要满足焊接长度和质量要求，在现场焊接分节钢筋笼同样要满足上述要求，且在同一断面上，接头数量不超过50%。成孔合格后，将钢筋笼吊放到孔中，吊放对准就位，徐徐下放，若遇到阻力应停止下放，查明原因进行处理后再行下放，严禁猛起猛落，强行下放。钢筋笼分节吊放孔口对接采用单面搭焊，上下主筋位置对正，保证钢筋笼整体顺直，上下成一线，钢筋笼下放到位后，应牢牢固定，防止倾斜及浇筑砼时上窜。
6)混凝土灌注
①下灌注导管
使用的导管事先要做好水压或气压试验，合格后可使用。使用时还要检查接头是否清洗干凈，密封圈垫好并涂上黄油。导管连接必须做到牢固顺直，不漏水，确保砼质量和顺利灌注。导管吊装结束后，再次测量孔底沉淀层，合格后方可灌砼，否则应再次清孔。
②砼拌和
砼用料质量和配合比由工地试验室控制，拌和时应严格按照批准后的配合比操作，坚持加料顺序，并且保证搅拌时间，坍落度控制在18-20cm 之间。
③灌注砼
砼拌和料采用泵送或机动翻斗车运输、爬轨送料入斗的方法。集料斗容积必须确保首批砼下料后导管的埋置深度不少于1 米。灌注过程要一气呵成不间断， 要细致测量导管埋置深度， 导管埋深控制在2—6 米范围，不得埋置过深或过浅，以免造成质量事故。灌注至标高时，应严格检测，控制灌入量，浇筑高度应高于设计桩顶2 米，以确保破除桩头后砼完好。
④检测和记录
砼灌注过程中应设有专人负责灌注记录工作，认真用测绳测控砼面深度，及时提升拆除导管，同时认真做好砼试件，并按标准进行养护。
2施工过程控制措施
由于软土地区的地质情况及其他因素的影响，钻孔过程中容易出现一些质量问题。
2.1坍孔
孔口坍塌容易发现，而孔内坍塌则需要仔细观察，如孔内水位突然下降、孔口水面冒细密的水泡、出土量显著的增加、没有进尺或进尺很小、孔深突然变浅，钻头达不到原来的孔深、钻头负荷显著增加等，均表明孔内已坍塌。坍孔的预防和处理如下：淤泥层或流砂中钻进时，应控制进尺，选用使用优良的泥浆护壁，减少地下水或流砂层对桩基混凝土强度的影响，低锤冲击使粘土膏、片石等挤入孔壁)。人孔口坍塌，可回填，重新埋设护筒再钻；或下钢护筒至末坍处以下至少1m。
2.2弯孔
在钻孔时，由于钻孔方向偏斜产生弯孔，严重者影响钢筋笼的安装和校的质量。采取以下预防方法：安装钻机时要使转盘、底座平正。起重滑车缘与固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查较正。由于钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增添导向架，控制钻杆上的提引水龙头，使其沿导向架向下钻进。钻杆接头应逐个检查及时调整。钻杆弯曲要用千斤顶调直。
2.3缩孔
地层中夹有塑性土壤(俗称橡皮土)，遇水膨胀后使孔径缩小；或钻头磨损严重未及时焊补，钻出小于设计校径的孔。遇到这种情况时，可采用上下反复扫孔的方法扩大，或回填砂粘土，待密实后重钻。
2.4采取以下措施控制质量：
1)使用优良的泥浆护壁，减少地下水或流砂层对桩基混凝土强度的影响。
2）提高进场砂、石料的质量，对虽能满足施工规范的要求，但各项指标接近规范下限的砂、石料坚决不予使用。
3）所有的砂、石料、减水剂等重新进行一次计量，做到计量标记醒目明显，以易于控制砂、石料、减水剂等用料，并坚持由试验人员在浇注现场进行不问断的计量上料控制。
4）浇注现场由试验人员严密控制混凝土的坍落废，不符合要求的坚决不予使用。
5）混凝土的搅拌时间最短要达到2 分钟， 增强混凝土的均匀性。技术主管要在浇注现场由始至终值班，并指挥导管的上、下袖动次数，并尽量做到较深的埋管，以增加混凝土的密实性。
6）冲击钻的直径要定期检查。发现有变形或磨损达不到桩径施工要求时应及时补焊足，以防止出现桩基缩颈后护简套不进的情况发生。
7）泥浆浓度要定期检查， 发现泥浆浓度不够时应及时添加粘土，浓度要始终保持在1．2～1．4 之间。
8）由于个别桩套人的护简比较长，加工要规则，在放人后要焊接，固定顶部，在水上施工一定要注意作业人员的安全。
3结语
北横引河桥桥桩基和下部结构在水中施工取得成功的最主要经验是：
1）掌握详细的地勘资料， 针对每桩孔制定周密的施工技术组织措施。
2）密切注意泥浆面的变化情况，及早发现漏浆，及时补浆并回填粘土片石混和物。
3）坚持抓好成孔过程中的质量，使用优良的泥浆护壁，减少地下水或流砂层对桩基混凝土强度的影响。
4）提高进场砂、石料的质量，严格控制混凝土的坍落廢。
5）围堰采用拉森钢板桩，在围堰有少量渗水的情况下，必须24小时不间断将围堰内积水抽出。
6）水中桩基及下部结构围堰施工使用钢板桩较多，故在保证施工质量的前提下，必须尽快施工结束，以减少施工成本。
参考文献
［1］王艾民．盐河特大桥桩基及下部结构施工技术．建筑与工程[J],2010,9(9): 708～709
［2］范立础．桥梁工程[M]．北京：人民交通出版社，1985．
［3］交通部第一公路工程局．公路施工手册：桥涵，上册[M]．北京：人民交通出版社，2000．