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引言
水下灌注桩工程属于隐蔽工程，施工工艺复杂，施工难度大，质量要求高，文章通过具体工程实例，详细介绍了水下钻孔灌注桩的施工，探讨了钻孔灌注桩施工应注意的问题，以积累钻孔灌注桩施工经验，保证钻孔灌注桩的工程质量及工程施工的顺利进行。
1、工程概况
黄壁庄水库位于河北省鹿泉黄壁庄镇附近的滹沱河干流上，属于大（1）型水利枢纽工程。灵正渠渠首工作桥连接黄壁庄水库和进水塔启闭机室，主要满足人行通过，属人行桥。灵正渠渠首工作桥原结构为混凝土结构，其中1#桥墩为直径1500mm、2#3#4#5#直径为1200mm的柱形结构，自启闭机室至大坝分0#墩台、1#至5#桥墩，6#桥台，共分为6跨。2012年5月由河北省工程质量检测中心对工作桥检测，1#-3#墩开裂严重，倾斜位移变形，建议加固处理。通过专家论证和审查，经河北省水利水电勘测设计研究院几次修改完善，最终确定了工程实施方案：拆除原桥1～3#桥墩，并在1、2#墩及2、3#墩间分别设2个改建新桥墩，作为改建桥Ⅰ、Ⅱ号墩，采用柱式墩接灌注桩基础。其中Ⅰ号墩墩柱及桩基直径为2.5m，Ⅱ号墩柱及桩基直径为1.6m，灌注桩混凝土强度等级为C30F250。其它原桥墩柱及桥台等上部结构此处不再赘述，重点对Ⅰ、Ⅱ号桥墩柱基成孔和成桩过程中的难点控制进行介绍。
2、成孔施工的主要难点
2.1选取合适的施工平台搭设方式
在该工程中，由于在水库水面施工，工作面如采取常规的围堰抽水式方案，将导致临时工程费用巨大，甚至超出主体工程费用，因此采取了搭设水上平台的施工方案。由于水库水位不断变化，平台无法固定，因此，在钻孔和混凝土灌注过程中，平台的稳固成为了施工成败的关键。经过市场调研和方案论证，采用部队舟桥连的合拢舟（基本参数长度6.6m，宽度4.4m，高度0.8m）作为浮动平台的支座，舟与上部平台之间用工字钢、槽钢将舟连接固定在一起形成浮力主体，沿合拢舟6.6m长度方向在柱子两侧横向布置，沿4.4m方向依次排列布置，每个舟用自带锁扣横向连接起来。考虑荷载条件为：舟自重、上部构件自重（包含钢板及钢骨架）、钻机及钻头的重量（钻机约为12t、2.5m钻头约为10t）、16T吊车荷载（16T吊车自重约22t同钻机重量相当，且钻机设备和吊车不同时考虑）钢筋笼、导管及人员的活荷载（钢筋笼3t、混凝土导管5t及零星工具及人员1t），施工外荷重154吨，18个合拢舟产生的浮力为216吨，承重安全系数为1.4，满足荷载和浮力稳定验算以及施工工作面的要求。
2.2放线定位
解决了施工平台的技术难题后，下一步就是放线定位。放线定位是桩基施工中最基础也是最主要的工序。在该工程的定位过程中，18个舟体组合形成的舟桥平台的纵向轴线与旧桥中心轴线重合，并在旧桥1#、2#、3#墩的水面以上1m处设抱箍与浮动平台的井子框架固结，从而实现新桥桩的正确定位。
2.3钻孔与护筒设置
采用冲击钻机成孔，由于钻机安装在浮动平台上，因此控制的要点一是钻孔中心点不得偏离定位点，二是保证垂直度。同时，还要根据地下岩层的变化，适当控制进尺速度，以避免出现塌孔等现象。护筒采用14mm厚钢板到专业钢结构加工部门分节制作，直径2.5m的桩护筒制作长度3节均为4.4m，总长为13.2m，直径1.6m的桩护筒制作长度1节7.5m。其内径应大于设计桩径200mm，埋设深度低于库区淤泥深度5m左右，其上部高度宜高出平台不少于50cm。由于库区边坡为干砌石护坡，为防止下钢护筒时遇干砌石护坡钢护筒卷刃，在钢护筒底部焊接18mm锯齿状钢板，另在钢护筒外壁设置4根外肋，钢护筒底部外肋打磨削尖并超出钢护筒40cm，钢护筒埋设采用导向架定位、分节焊接，利用振动锤安装钢护筒。
3、成桩过程控制
3.1混凝土灌注
钢筋笼制作和安装合格后，吊放混凝土导管，并及时进行第二次清孔，经检查孔底泥浆沉淀厚度、导管埋置深度都符合规范要求后，即可进行灌注。开始时，必须有足够的初始灌注量，一般须保证导管的埋深不小于0.8～1.3m。该工程灌注桩采用商品混凝土，利用泵车泵送灌筑。安装一个6m3混凝土的漏斗，等清孔完毕，安放钢筋笼到位后，安装导管（导管距孔底20cm），在导管上放此漏斗，灌注前先将漏斗混凝土注满，利用吊车吊钩将漏斗下方的阀门拽开，一次性灌入6m3混凝土，将导管压住（2.5m直径可升高1.6m左右）即可正常灌注。灌注时不断检测导管埋深，防止断桩。
同时，在导管提升过程中，一是要注意提升的速度不宜过快，防止泥浆及水冲入管内，要确保导管始终在无水进入的状态下填充。二是要保持垂直和居中，防止挂住钢筋笼。
3.2标高控制
为保证混凝土强度，确保桩顶不夹带泥沙，灌注的桩顶标高应比设计高出0.5m～1m，多余部分应在接桩前凿除。针对本工程，灌注到钢护筒顶部为止，等有一定强度后，利用气割枪将护筒割除40cm左右，凿除带有淤泥或松散的桩头。
3.3防止离析现象
混凝土离析是指粗骨料与细骨料分离，降低混凝土强度，对于水下灌注桩的混凝土浇筑而言，防止离析尤为重要。最主要的防治办法就是合理控制骨料的配比，现场的配合比要随水泥品种，砂、石料规格及含水率的变化进行调整。同时，要考虑导管的管径，防止骨料粒径太大造成堵管等现象。
3.4防止断桩现象
发生断桩，原因主要有混凝土塌落度不合理、导管提升控制不当等。因此，需要加强对混凝土搅拌时间、骨料粒径配比、含水率等参数的控制，将坍落度调小至12～16cm以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在导管埋置和提升时，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大要时刻保证埋置深度不小于1m，同时，为防止压力过大，高度也不宜大于5m，严禁把导管底端提出混凝土面。
（作者单位：河北省黄壁庄水库管理局）
水下灌注桩工程属于隐蔽工程，施工工艺复杂，施工难度大，质量要求高，文章通过具体工程实例，详细介绍了水下钻孔灌注桩的施工，探讨了钻孔灌注桩施工应注意的问题，以积累钻孔灌注桩施工经验，保证钻孔灌注桩的工程质量及工程施工的顺利进行。
1、工程概况
黄壁庄水库位于河北省鹿泉黄壁庄镇附近的滹沱河干流上，属于大（1）型水利枢纽工程。灵正渠渠首工作桥连接黄壁庄水库和进水塔启闭机室，主要满足人行通过，属人行桥。灵正渠渠首工作桥原结构为混凝土结构，其中1#桥墩为直径1500mm、2#3#4#5#直径为1200mm的柱形结构，自启闭机室至大坝分0#墩台、1#至5#桥墩，6#桥台，共分为6跨。2012年5月由河北省工程质量检测中心对工作桥检测，1#-3#墩开裂严重，倾斜位移变形，建议加固处理。通过专家论证和审查，经河北省水利水电勘测设计研究院几次修改完善，最终确定了工程实施方案：拆除原桥1～3#桥墩，并在1、2#墩及2、3#墩间分别设2个改建新桥墩，作为改建桥Ⅰ、Ⅱ号墩，采用柱式墩接灌注桩基础。其中Ⅰ号墩墩柱及桩基直径为2.5m，Ⅱ号墩柱及桩基直径为1.6m，灌注桩混凝土强度等级为C30F250。其它原桥墩柱及桥台等上部结构此处不再赘述，重点对Ⅰ、Ⅱ号桥墩柱基成孔和成桩过程中的难点控制进行介绍。
2、成孔施工的主要难点
2.1选取合适的施工平台搭设方式
在该工程中，由于在水库水面施工，工作面如采取常规的围堰抽水式方案，将导致临时工程费用巨大，甚至超出主体工程费用，因此采取了搭设水上平台的施工方案。由于水库水位不断变化，平台无法固定，因此，在钻孔和混凝土灌注过程中，平台的稳固成为了施工成败的关键。经过市场调研和方案论证，采用部队舟桥连的合拢舟（基本参数长度6.6m，宽度4.4m，高度0.8m）作为浮动平台的支座，舟与上部平台之间用工字钢、槽钢将舟连接固定在一起形成浮力主体，沿合拢舟6.6m长度方向在柱子两侧横向布置，沿4.4m方向依次排列布置，每个舟用自带锁扣横向连接起来。考虑荷载条件为：舟自重、上部构件自重（包含钢板及钢骨架）、钻机及钻头的重量（钻机约为12t、2.5m钻头约为10t）、16T吊车荷载（16T吊车自重约22t同钻机重量相当，且钻机设备和吊车不同时考虑）钢筋笼、导管及人员的活荷载（钢筋笼3t、混凝土导管5t及零星工具及人员1t），施工外荷重154吨，18个合拢舟产生的浮力为216吨，承重安全系数为1.4，满足荷载和浮力稳定验算以及施工工作面的要求。
2.2放线定位
解决了施工平台的技术难题后，下一步就是放线定位。放线定位是桩基施工中最基础也是最主要的工序。在该工程的定位过程中，18个舟体组合形成的舟桥平台的纵向轴线与旧桥中心轴线重合，并在旧桥1#、2#、3#墩的水面以上1m处设抱箍与浮动平台的井子框架固结，从而实现新桥桩的正确定位。
2.3钻孔与护筒设置
采用冲击钻机成孔，由于钻机安装在浮动平台上，因此控制的要点一是钻孔中心点不得偏离定位点，二是保证垂直度。同时，还要根据地下岩层的变化，适当控制进尺速度，以避免出现塌孔等现象。护筒采用14mm厚钢板到专业钢结构加工部门分节制作，直径2.5m的桩护筒制作长度3节均为4.4m，总长为13.2m，直径1.6m的桩护筒制作长度1节7.5m。其内径应大于设计桩径200mm，埋设深度低于库区淤泥深度5m左右，其上部高度宜高出平台不少于50cm。由于库区边坡为干砌石护坡，为防止下钢护筒时遇干砌石护坡钢护筒卷刃，在钢护筒底部焊接18mm锯齿状钢板，另在钢护筒外壁设置4根外肋，钢护筒底部外肋打磨削尖并超出钢护筒40cm，钢护筒埋设采用导向架定位、分节焊接，利用振动锤安装钢护筒。
3、成桩过程控制
3.1混凝土灌注
钢筋笼制作和安装合格后，吊放混凝土导管，并及时进行第二次清孔，经检查孔底泥浆沉淀厚度、导管埋置深度都符合规范要求后，即可进行灌注。开始时，必须有足够的初始灌注量，一般须保证导管的埋深不小于0.8～1.3m。该工程灌注桩采用商品混凝土，利用泵车泵送灌筑。安装一个6m3混凝土的漏斗，等清孔完毕，安放钢筋笼到位后，安装导管（导管距孔底20cm），在导管上放此漏斗，灌注前先将漏斗混凝土注满，利用吊车吊钩将漏斗下方的阀门拽开，一次性灌入6m3混凝土，将导管压住（2.5m直径可升高1.6m左右）即可正常灌注。灌注时不断检测导管埋深，防止断桩。
同时，在导管提升过程中，一是要注意提升的速度不宜过快，防止泥浆及水冲入管内，要确保导管始终在无水进入的状态下填充。二是要保持垂直和居中，防止挂住钢筋笼。
3.2标高控制
为保证混凝土强度，确保桩顶不夹带泥沙，灌注的桩顶标高应比设计高出0.5m～1m，多余部分应在接桩前凿除。针对本工程，灌注到钢护筒顶部为止，等有一定强度后，利用气割枪将护筒割除40cm左右，凿除带有淤泥或松散的桩头。
3.3防止离析现象
混凝土离析是指粗骨料与细骨料分离，降低混凝土强度，对于水下灌注桩的混凝土浇筑而言，防止离析尤为重要。最主要的防治办法就是合理控制骨料的配比，现场的配合比要随水泥品种，砂、石料规格及含水率的变化进行调整。同时，要考虑导管的管径，防止骨料粒径太大造成堵管等现象。
3.4防止断桩现象
发生断桩，原因主要有混凝土塌落度不合理、导管提升控制不当等。因此，需要加强对混凝土搅拌时间、骨料粒径配比、含水率等参数的控制，将坍落度调小至12～16cm以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在导管埋置和提升时，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大要时刻保证埋置深度不小于1m，同时，为防止压力过大，高度也不宜大于5m，严禁把导管底端提出混凝土面。
（作者单位：河北省黄壁庄水库管理局）