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摘要：水下钻孔灌注桩承载能力高，沉降量小，被广泛应用于跨河桥梁施工中。本文详细介绍了黔江特大桥主桥水下钻孔灌注桩的施工工艺及流程，分析并解决了水下钻孔灌注桩的施工难点，为今后类似工程的施工积累了一定经验。
中图分类号：U443.15 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
黔江特大桥位于广西来宾市武宣县城南，横跨黔江，桥轴线方向与水流方向交角为85°。主桥全长412m，结构形式采用106+200+106m预应力混凝土变截面箱梁连续刚构桥。该桥3#、4#主墩为双薄壁墩，且均位于水中。基础采用15桩承台，桩径2.5m，桩长27.5～33.5m，入岩深度为10.09～14.39m。
根据该桥的地质资料，桥位处河床无覆盖层。基岩为灰色中风化白云岩，质地较硬，岩层整体较为完整，局部存在破碎现象。岩体承载力容许值为2500KPa，饱和单轴抗压强度标准值为80MPa。桥位区地表水体为黔江，属广西区主要水系之一。该河主要接受大气降水、周边岩溶裂隙水及各支流的补给；流量大，流速较急。该桥的水文资料表明，该桥最高通航水位为63.69m，近期最低通航水位为32.49m。3#墩对应河床标高为13.08m，4#墩对应河床标高为19.48m。该桥整体布置图如图1所示。
图1 黔江特大桥主桥整体布置图
2施工准备
根据该桥所处地理环境特征，在桥位下游侧的两岸分别设置钢管桩+贝雷梁栈桥，由陆地向水中推进，形成水中主墩施工通道。在主墩位置加宽栈桥，以栈桥为基础，自下而上施工锚桩、钢管桩，并搭设整体式施工平台。
栈桥设计荷载800KN,設计时速5km/h。在3#墩侧设置长度93m的栈桥，4#墩测设置长度84m的栈桥。 栈桥顶面标高为45m，桥面宽6m，钻孔平台位置加宽为8.7m。两侧栈桥第一跨均可在岸上施工，便于向水中推进。栈桥各墩均采用3根直径为800mm的钢管桩，壁厚8mm。岸上第一跨栈桥施工完毕后，向河心方向继续悬拼贝雷梁，并在前段安装导向架。采用50吨履带吊下沉钢管桩，着床后垂直度不得超过1%。利用GSDⅡ型地质钻机在钢管桩内取直径为270mm的岩芯，孔深3m。在孔内安放5m长20a工字钢，并压浆。浇筑水下钢管桩底部及承台混凝土，保证钢管桩的承载能力。待混凝土初凝后，在钢管桩内灌砂至桩顶2.5m，其上浇筑C30混凝土。灌砂过程中采取浇水、振捣的办法保证灌砂密实。安装桩间联接系及贝雷梁，铺设桥面系，完成一跨栈桥的铺设。按照上述方法，完成整个栈桥的架设工作。
整体式施工平台主要由锚固桩、定位支撑桩、上下平联及桥面系组成。利用设计图中9根直径为2500mm的防撞桩作为锚固桩，通过上下平联与支撑桩联成一个整体，抵抗整个平台所承受的水平力。定位支撑桩由48根直径为630mm的钢管桩组成，起到支撑平台的作用。见图2所示。在已搭设好的栈桥上施工1#、3#锚桩，并安装与1#、3#锚桩同轴线的钢管支撑桩及2#锚桩的钢护筒。相邻钢管支撑桩间联接成稳定的三角形结构，钢管支撑桩施工完毕后，安装桥面系，向上游推进工作平台。重复上述步骤，直至整个施工平台搭设完毕。施工过程中遇到河心及上游侧锚桩，可先安装钢护筒，暂不成孔，当平台上有足够的空间后，再行成孔。待整体式施工平台搭设完毕后，即可在平台上安装龙门吊机。
图2 整体式施工平台桩位布置图
3钻孔灌注桩施工方法
该桥钻孔桩施工工艺流程为：钻孔桩测量定位→安装导向架→钢护筒加工及就位→钢护筒下沉→孔位精确放样→钻孔→清孔→安放钢筋骨架→检查沉渣厚度→二次清孔→浇筑混凝土。
对桩位中心线进行精确放样，并在上下平联处安装导向架。导向架对角设置有四个纠偏顶，用来调节护筒的平面位置。护筒安装过程中如产生倾斜，可采用纠偏千斤顶做适量调整。导向架见图3所示。
图3 导向架示意图
采用定长12m的成品钢护筒，根据现场实际需要进行切割。每节钢护筒顶口均设置十字撑，防止起吊时护筒变形。将直径4.5m，高1.0m的钢围圈固定在护筒底部，与护筒一起下沉。导向架安装完成后，利用测深仪沿导向架四周准确测得桩位处河床面标高。根据所测数据，将底节护筒底部与刚围圈切割成与河床大致吻合的形状，并在护筒上做好方向标记，以免在护筒下沉的过程中方向发生偏转。严格控制护筒的倾斜度≤1%，顶面偏差不大于5cm。钢护筒安装到位后，将钢护筒与平台进行联接，防止钢护筒移位。潜水员潜至河床底，检查钢围圈与河床底的接触情况。若存在缝隙，使用土袋或水泥肠袋进行封堵，并在钢围圈内浇筑水下C25不分散混凝土。浇筑前，先在护筒内填塞一定数量的片石和适量粘土，防止混凝土窜入钢护筒中。
钻机就位，并钻孔至指定深度。成孔时，在护筒内加入适量粘土，反复冲砸造浆，必要时加入适量烧碱。适当加大泥浆比重，增强浮渣效果。为保证泥浆质量，施工平台上备泥浆分离器，将砂石钻渣从泥浆中分离出来。对于达不到要求的泥浆，可采用泥浆船集中外运。
利用泥浆循环管路和泥浆净化器形成的泥浆循环系统进行清孔。持续换浆直到排出的泥浆含砂率与换入泥浆的含砂率接近为止，确保灌注混凝土前泥浆相关指标不超过容许值。换浆过程中及时注入新鲜泥浆，保持水位。清孔后测量沉渣厚度。
将钢筋笼逐节下放，在护筒上口接长钢筋笼，上下节中心线要保持一致，不得偏斜、弯扭。钢筋笼吊装就位时应严格对中，不能碰撞钢护筒。安装固定声测管，声测管顶端高出护筒顶5cm～10cm。下放过程中，声测管内需灌满清水，并将上口封死，防止污物堵塞声测管。钢筋笼顶端设置吊筋，控制钢筋笼位置，防止灌注混凝土时，出现钢筋笼上浮现象。
桩身混凝土灌注前，必须进行导管水密承压试验，试压压力采用0.7Mpa（孔底静水压力的1.5倍）。持荷时间满足相关要求，检查合格后方可使用。导管拼装时，轴线偏差不宜超过孔深的0.5%，且不大于10cm。首灌混凝土在灌注过程中易堵塞，此时应加大设备的起重及供料能力。首灌采用12m3混凝土储料斗，待储料斗储满后，开始“拔球”灌注水下混凝土。浇筑过程中，及时量测混凝土面标高，控制导管埋深在2m~6m。为保证桩身质量，桩头仅清理到设计标高上方50cm左右。在桩身混凝土达到设计强度，桩头清理完毕后后，进行桩身超声波检测。
4钻孔灌注桩施工难点及应对措施
该桥3#墩侧河床较陡，最大倾斜角度达43°。钻孔桩施工时，护筒范围内岩面可能存在高低不平、岩面倾斜，容易造成孔偏、孔斜现象。为避免这一现象的发生，施工时采用5m3左右小片石和粘土将空洞堵住，找平岩面，外部用水下C25不分散混凝土封堵。钻孔时，先采用冲击钻将桩底低冲程打密，并在空洞处形成泥浆壁。如在钻孔过程中发现孔偏、孔斜的现象发生，则立即停钻，用片石回填至偏、斜上方0.3～0.5m处，重新冲砸造孔。
根据桥位处的地质特点，钻孔桩向岩层内掘进时，可能会遇到溶洞。若溶洞规模较小，且有填充物填满时，先进行固结灌浆预处理，待固结体达到一定强度以后再钻孔施工；当溶洞内无填充物时，可抛片石对空洞进行回填，再继续进行钻进施工。当溶洞规模较大或穿越地下暗河时，可采用钢护筒跟进至溶洞底的方法进行处理。
钻孔桩灌注混凝土时，可能会发生钢筋笼上浮现象。灌注混凝土过程中, 应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深。当混凝土埋过钢筋笼底端 2 m~3 m 时, 应将导管及时上提至合适高度。当发生钢筋笼上浮现象时, 应立即停止灌注混凝土，分析并准确计算导管埋深, 提升导管后再进行浇注。
为避免断桩的情况发生，在混凝土浇注过程中，灌注过程必须连续、快速，混凝土供应要足量。确保导管的密封性，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。保持混凝土具有良好的和易性和流动性，坍落度控制应满足灌注要求。在灌注混凝土过程中应尽量避免停电、停水现象发生。
5 结语
水下钻孔桩施工受环境因素影响较大，这就要求能够针对现场条件提出合理的施工方法，对可能产生的情况提出必要的应对措施，严格把控施工质量。本文详细介绍了黔江特大桥主桥水下钻孔灌注桩的施工工艺及流程，分析并解决了水下钻孔灌注桩的施工难点，为今后类似工程施工积累了一定的经验。
参考文献：
[1] 张伟宗．某公路特大桥水下钻孔桩施工控制技术[J]．中国西部科技．2010, 9(14):17-18．
[2] 冯忠伟, 杨世新．水下钻孔灌注桩的施工技术及质量控制[J]．山西建筑．2010, 36(24):237-238．
[3] 潘明珍．水下钻孔灌注桩的施工控制[J]．科学之友．2008(2):41-42．
中图分类号：U443.15 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
黔江特大桥位于广西来宾市武宣县城南，横跨黔江，桥轴线方向与水流方向交角为85°。主桥全长412m，结构形式采用106+200+106m预应力混凝土变截面箱梁连续刚构桥。该桥3#、4#主墩为双薄壁墩，且均位于水中。基础采用15桩承台，桩径2.5m，桩长27.5～33.5m，入岩深度为10.09～14.39m。
根据该桥的地质资料，桥位处河床无覆盖层。基岩为灰色中风化白云岩，质地较硬，岩层整体较为完整，局部存在破碎现象。岩体承载力容许值为2500KPa，饱和单轴抗压强度标准值为80MPa。桥位区地表水体为黔江，属广西区主要水系之一。该河主要接受大气降水、周边岩溶裂隙水及各支流的补给；流量大，流速较急。该桥的水文资料表明，该桥最高通航水位为63.69m，近期最低通航水位为32.49m。3#墩对应河床标高为13.08m，4#墩对应河床标高为19.48m。该桥整体布置图如图1所示。
图1 黔江特大桥主桥整体布置图
2施工准备
根据该桥所处地理环境特征，在桥位下游侧的两岸分别设置钢管桩+贝雷梁栈桥，由陆地向水中推进，形成水中主墩施工通道。在主墩位置加宽栈桥，以栈桥为基础，自下而上施工锚桩、钢管桩，并搭设整体式施工平台。
栈桥设计荷载800KN,設计时速5km/h。在3#墩侧设置长度93m的栈桥，4#墩测设置长度84m的栈桥。 栈桥顶面标高为45m，桥面宽6m，钻孔平台位置加宽为8.7m。两侧栈桥第一跨均可在岸上施工，便于向水中推进。栈桥各墩均采用3根直径为800mm的钢管桩，壁厚8mm。岸上第一跨栈桥施工完毕后，向河心方向继续悬拼贝雷梁，并在前段安装导向架。采用50吨履带吊下沉钢管桩，着床后垂直度不得超过1%。利用GSDⅡ型地质钻机在钢管桩内取直径为270mm的岩芯，孔深3m。在孔内安放5m长20a工字钢，并压浆。浇筑水下钢管桩底部及承台混凝土，保证钢管桩的承载能力。待混凝土初凝后，在钢管桩内灌砂至桩顶2.5m，其上浇筑C30混凝土。灌砂过程中采取浇水、振捣的办法保证灌砂密实。安装桩间联接系及贝雷梁，铺设桥面系，完成一跨栈桥的铺设。按照上述方法，完成整个栈桥的架设工作。
整体式施工平台主要由锚固桩、定位支撑桩、上下平联及桥面系组成。利用设计图中9根直径为2500mm的防撞桩作为锚固桩，通过上下平联与支撑桩联成一个整体，抵抗整个平台所承受的水平力。定位支撑桩由48根直径为630mm的钢管桩组成，起到支撑平台的作用。见图2所示。在已搭设好的栈桥上施工1#、3#锚桩，并安装与1#、3#锚桩同轴线的钢管支撑桩及2#锚桩的钢护筒。相邻钢管支撑桩间联接成稳定的三角形结构，钢管支撑桩施工完毕后，安装桥面系，向上游推进工作平台。重复上述步骤，直至整个施工平台搭设完毕。施工过程中遇到河心及上游侧锚桩，可先安装钢护筒，暂不成孔，当平台上有足够的空间后，再行成孔。待整体式施工平台搭设完毕后，即可在平台上安装龙门吊机。
图2 整体式施工平台桩位布置图
3钻孔灌注桩施工方法
该桥钻孔桩施工工艺流程为：钻孔桩测量定位→安装导向架→钢护筒加工及就位→钢护筒下沉→孔位精确放样→钻孔→清孔→安放钢筋骨架→检查沉渣厚度→二次清孔→浇筑混凝土。
对桩位中心线进行精确放样，并在上下平联处安装导向架。导向架对角设置有四个纠偏顶，用来调节护筒的平面位置。护筒安装过程中如产生倾斜，可采用纠偏千斤顶做适量调整。导向架见图3所示。
图3 导向架示意图
采用定长12m的成品钢护筒，根据现场实际需要进行切割。每节钢护筒顶口均设置十字撑，防止起吊时护筒变形。将直径4.5m，高1.0m的钢围圈固定在护筒底部，与护筒一起下沉。导向架安装完成后，利用测深仪沿导向架四周准确测得桩位处河床面标高。根据所测数据，将底节护筒底部与刚围圈切割成与河床大致吻合的形状，并在护筒上做好方向标记，以免在护筒下沉的过程中方向发生偏转。严格控制护筒的倾斜度≤1%，顶面偏差不大于5cm。钢护筒安装到位后，将钢护筒与平台进行联接，防止钢护筒移位。潜水员潜至河床底，检查钢围圈与河床底的接触情况。若存在缝隙，使用土袋或水泥肠袋进行封堵，并在钢围圈内浇筑水下C25不分散混凝土。浇筑前，先在护筒内填塞一定数量的片石和适量粘土，防止混凝土窜入钢护筒中。
钻机就位，并钻孔至指定深度。成孔时，在护筒内加入适量粘土，反复冲砸造浆，必要时加入适量烧碱。适当加大泥浆比重，增强浮渣效果。为保证泥浆质量，施工平台上备泥浆分离器，将砂石钻渣从泥浆中分离出来。对于达不到要求的泥浆，可采用泥浆船集中外运。
利用泥浆循环管路和泥浆净化器形成的泥浆循环系统进行清孔。持续换浆直到排出的泥浆含砂率与换入泥浆的含砂率接近为止，确保灌注混凝土前泥浆相关指标不超过容许值。换浆过程中及时注入新鲜泥浆，保持水位。清孔后测量沉渣厚度。
将钢筋笼逐节下放，在护筒上口接长钢筋笼，上下节中心线要保持一致，不得偏斜、弯扭。钢筋笼吊装就位时应严格对中，不能碰撞钢护筒。安装固定声测管，声测管顶端高出护筒顶5cm～10cm。下放过程中，声测管内需灌满清水，并将上口封死，防止污物堵塞声测管。钢筋笼顶端设置吊筋，控制钢筋笼位置，防止灌注混凝土时，出现钢筋笼上浮现象。
桩身混凝土灌注前，必须进行导管水密承压试验，试压压力采用0.7Mpa（孔底静水压力的1.5倍）。持荷时间满足相关要求，检查合格后方可使用。导管拼装时，轴线偏差不宜超过孔深的0.5%，且不大于10cm。首灌混凝土在灌注过程中易堵塞，此时应加大设备的起重及供料能力。首灌采用12m3混凝土储料斗，待储料斗储满后，开始“拔球”灌注水下混凝土。浇筑过程中，及时量测混凝土面标高，控制导管埋深在2m~6m。为保证桩身质量，桩头仅清理到设计标高上方50cm左右。在桩身混凝土达到设计强度，桩头清理完毕后后，进行桩身超声波检测。
4钻孔灌注桩施工难点及应对措施
该桥3#墩侧河床较陡，最大倾斜角度达43°。钻孔桩施工时，护筒范围内岩面可能存在高低不平、岩面倾斜，容易造成孔偏、孔斜现象。为避免这一现象的发生，施工时采用5m3左右小片石和粘土将空洞堵住，找平岩面，外部用水下C25不分散混凝土封堵。钻孔时，先采用冲击钻将桩底低冲程打密，并在空洞处形成泥浆壁。如在钻孔过程中发现孔偏、孔斜的现象发生，则立即停钻，用片石回填至偏、斜上方0.3～0.5m处，重新冲砸造孔。
根据桥位处的地质特点，钻孔桩向岩层内掘进时，可能会遇到溶洞。若溶洞规模较小，且有填充物填满时，先进行固结灌浆预处理，待固结体达到一定强度以后再钻孔施工；当溶洞内无填充物时，可抛片石对空洞进行回填，再继续进行钻进施工。当溶洞规模较大或穿越地下暗河时，可采用钢护筒跟进至溶洞底的方法进行处理。
钻孔桩灌注混凝土时，可能会发生钢筋笼上浮现象。灌注混凝土过程中, 应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深。当混凝土埋过钢筋笼底端 2 m~3 m 时, 应将导管及时上提至合适高度。当发生钢筋笼上浮现象时, 应立即停止灌注混凝土，分析并准确计算导管埋深, 提升导管后再进行浇注。
为避免断桩的情况发生，在混凝土浇注过程中，灌注过程必须连续、快速，混凝土供应要足量。确保导管的密封性，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。保持混凝土具有良好的和易性和流动性，坍落度控制应满足灌注要求。在灌注混凝土过程中应尽量避免停电、停水现象发生。
5 结语
水下钻孔桩施工受环境因素影响较大，这就要求能够针对现场条件提出合理的施工方法，对可能产生的情况提出必要的应对措施，严格把控施工质量。本文详细介绍了黔江特大桥主桥水下钻孔灌注桩的施工工艺及流程，分析并解决了水下钻孔灌注桩的施工难点，为今后类似工程施工积累了一定的经验。
参考文献：
[1] 张伟宗．某公路特大桥水下钻孔桩施工控制技术[J]．中国西部科技．2010, 9(14):17-18．
[2] 冯忠伟, 杨世新．水下钻孔灌注桩的施工技术及质量控制[J]．山西建筑．2010, 36(24):237-238．
[3] 潘明珍．水下钻孔灌注桩的施工控制[J]．科学之友．2008(2):41-42．