内荆河大桥水中基础施工技术简介

摘要：本文介绍在中流速、中水深、厚覆盖层环境下，水中基础的施工技术，以供类似工程应用。

关键词：水中桩基、钻孔平台、连续箱梁、单壁钢套箱围堰

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

工程概况

内荆河大桥位于监利县毛市镇，跨越内荆河。内荆河特大桥采用（14×30.0m）T梁＋（30.0＋50.0＋30.0m）（连续梁）＋（16×30.0m）T梁，大桥起讫桩号为K54+492～K55+508，全长1016米，该桥已于2010年3月顺利通车。

内荆河施工区河底宽度为130m左右，河水主要用于两岸农田灌溉和通航，航道等级为Ⅴ级，通航净宽40m，通航净高8m，可季节性通航300t级船舶。由于夏季灌溉的要求，船闸关闸蓄水，水深通常为5～6m。项目所在区域为长江、汉江及其支流共同冲积或湖积而成的平原，主要由第四系地层组成，一般厚度60～120m。桥址处上层为灰黄色、灰色亚粘土、亚砂土，软塑，局部夹有薄层灰黄色粉砂及淤泥质土，厚度为12.0～31.5m；下层为灰褐色、灰色或灰黄色粉砂、细砂，中密，主要成分为石英，长石及云母，埋深为12.0～31.5m。

水中桩基作业平台的设计和施工

平台设计

钻孔平台的设计思路是利用钢护筒作为钻孔时的承重结构。用II25a型钢连接邻近护筒，在型钢上铺设钢板形成钻孔工作平台，每个钻孔平台上布置一台GPS-150回旋钻机。水中施工主要起重设备为25吨越野吊车和200吨的驳船拼装成的浮吊。

平台施工

（1）打桩船拼装

打桩船拼装由25吨越野吊车和200吨的驳船拼装而成，驳船一侧布置两个30T浮箱，在两浮箱中间安放钢管桩施工的导向架。吊车在施工过程中负责管桩的接长和下沉及振动沉拔锤的吊装就位，管桩由汽车从加工厂运至现场，打桩船主要完成河中管桩和钢护筒的施工，以及钻孔施工过程中同一承台上钻机转移。

（2）抛锚定位

打桩船受到的阻力有动水阻力及风阻力，采用八字抛锚法定位抛锚，锚采砼锚，单个重3T，通过钢丝绳连接锚及驳船，船头两个锚，尾锚两个锚。打桩船行驶至施工水域，各锚根据平面图中的坐标使用全站仪进行定位，水中锚的平面位置偏差允许在5米范围内，锚定位就绪后，利用打桩船上的卷扬机收缆，将打桩船精确定位，打桩船平面位置偏差±20cm，仔细调整各缆，使打桩船平稳。

（3）打钢管桩

在桥左右幅中间打两排钢管桩,钢管桩采用δ＝6mm的A3钢板卷制而成。钢管桩卷制直径为60cm，管桩在岸上焊接接长为12m，竖向焊缝要保证不在同一直线上。

打桩船就位后，安装活动导向架。导向架上下端焊接8个定位螺栓，导向架利用全站仪精确定位后，顶端焊在打桩船上固定。导向架锁定后，吊车将钢管桩插入导向架内，利用定位螺栓调节钢管桩垂直度，管桩接长采用手工焊接，连结过程中注意管桩的垂直度及失圆度，然后采用60T沉拔锤与管桩焊成整体，锤击下沉，直至管桩打至施工设计标高，如果管桩还在下沉继续锤击至管桩不再下沉，取出导向架，将管桩高出的部分割除，将打桩船退至下一根桩位，管桩施打完后迅速与已经打完的管桩相连。

（4）施工栈桥

施工管桩的同时，河岸利用万能杆件拼装施工栈桥，待管桩完成后，栈桥牵引到位，并与管桩之间进行焊接固定。栈桥为每片4m长，高2m。并在栈桥上铺设钢轨，在钢轨上设置两辆平车，主要用于从岸上调转施工材料、钢筋笼安装。同时也作为混凝土浇筑的预备方案，如混凝土输送泵发生故障，可用栈桥上的平车转运混凝土至孔口附近，然后由打桩船吊至孔口进行灌注。

钻孔灌注桩施工

（1）钻孔

采用正循环开孔造浆并钻进。钻进过程中应根据实际地层调整泥浆比重、进尺速度、并跟踪检查钻机位移及沉降值，确保孔位准确，孔深垂直，钻进过程中要确保孔内水位始终高于河面水位1.0～1.5m，泥浆如有损失、漏失、应及时补充、并采取堵漏措施。

（2）泥浆循环

考虑受地形限制和环保要求，主墩钻孔泥浆池采用钻孔平台相邻的钢护筒，泥浆池分为沉淀池与贮浆池。造浆的主要材料为膨润土，并掺加适量纯碱。钻进过程中应根据地层控制好泥浆质量，同时备足泥浆，水泥、粘土及膨润土等堵漏用料。

在钻孔桩施工中严格控制泥浆循环系统，配备漩流箱等钻渣沉淀装置，专门配备一艘钻渣转运船，确保废弃钻渣及泥浆全部转运至指定的地方倾倒。禁止向河中排放。

（3）清孔

采用两次清孔法清除孔内沉渣。第一次清孔在终孔后利用钻机采用正循环进行换浆清孔，达到清孔泥浆要求和沉淀要求方可停止清孔（桩底沉淀层厚度不大于设计图要求0.35D，D为桩基直径），拆除钻杆移至另一孔位钻孔，并立即进行钻孔桩钢筋安装。第二次清孔在砼灌注前，利用导管清孔，清除孔底沉渣，在确定全部指标达到设计及规范要求，经驻地监理工程师认可签证后停止清孔并迅速进行水下砼灌注。

清孔后泥浆指标必须达到如下要求，泥浆比重：1.03～1.10；粘度17～20Pa·S；含砂率﹤2%；胶体率﹥98%。

（4）钢筋笼制作与安装

钢筋笼在浮吊驳船上制作，每9m一节制作成型，钢筋笼采用25T吊车安装。吊钩采用两点式扁担吊钩。

水下砼灌注注意事项：

3.1、终孔后应经成孔质量检验合格后方可开始灌注工作，成孔质量检验标准应满足现行施工规范要求。成孔的中心位置，孔径倾斜度可用自制检孔器检测，φ1.5m桩检孔器外径为φ146.8cm，长度为6.0m，检孔器适当配重以克服泥浆浮力。

3.2、灌注前对孔底沉淀厚度应再进行一次测定，沉淀厚度超过设计图要求（0.35D）必须进行第二次清孔，达到要求后立即灌注水下砼。

3.3、灌注应紧凑连续地进行，及时测量孔内砼高度，正确指挥提升和拆除导管。

3.4、在灌注过程中，当导管内砼不满含有空气时，浇注砼应徐徐灌入，以免形成高压气囊，挤出管间密封圈导致导管漏水。

3.5、因拌和站拌和量较大，浇灌速度较快，浇灌砼时须防止钢筋笼上浮，必要时视埋管深度减管处理以减小钢筋笼顶托受力面，增加砼对钢筋骨架的握裹力。

桩孔灌注桩施工事故预防与处理：

钻孔灌注桩施工为典型的隐蔽工程，施工过程较为复杂，应针对可能发生的故障采取如下预防措施和处理办法，实际工作中以预防为主。

4.1、斜孔、偏孔

钻孔时采取加大钻头配重和减压钻进的方法预防斜孔、偏孔。但一旦出现斜孔偏孔时，应先回填粘土至开始偏斜处，然后吊钻扫孔。待孔位正直后，边扫边进尺到原位置后方可继续进尺。扫钻时应采用慢速旋转进尺，并随时检查孔位的斜正情况。

4.2、涌砂、坍孔

用保持水头在1.5m以上,保证泥浆指标等办法预防涌砂和坍孔。若出现涌砂和坍孔时，应提起钻头回填粘土至涌砂或坍孔部位，并适当放置一段时间后再钻进，必要时可接长护筒打至涌砂处以下，利用护筒封堵。

4.3、落物、掉钻

钻孔期间应在护筒口设置钢网盖防止铁件掉入孔中，若不慎掉入孔中的小铁件可用吸铁石吸出，钻孔过程中应定期检查钻杆螺栓松动情况，以防因松动扭断螺栓而掉钻，进入岩层应采用滚刀钻头减小钻孔阻力，防止扭断钻杆，若出现掉钻应及时采用打捞钩打捞。

4.4、埋钻

坍孔埋钻时，应立即吹砂提钻，备有气举可立即采用气举反循环吸出钻头上的泥砂，提出钻头。

4.5、缩孔

施工如遇到缩孔地层，可采用向孔内抛碎石，上下反复扫孔的方法，或用带刃角的圆形锥头，在缩孔部位上下切削胀出部分。