1.新余市交通运输局 江西新余 338000；2.中建市政工程有限公司 北京 100071
摘要：在河床无覆盖层的地质条件下进行桥梁桩基施工，钢护筒无法打入河床内，由此桩基冲孔过程中极易发生钢护筒位置偏移、泥浆外漏，严重制约工期，污染河流。新余市环城路绕城改建工程花田袁河大桥水中桩基施工时，采用无钢护筒超前引孔、水下混凝土固定止水关键技术，攻克了后续桩基冲孔过程中的各种难题，确保了花田袁河大桥水中桩基施工的顺利完成。
关键词：无覆盖层；钢护筒；引孔；关键技术
1工程概况
花田袁河大桥位于江西省新余市，桥梁全长409m。桥型为10×40m先简支后连续预应力混凝土（后张）T梁，双幅桥面静宽22.8m。本桥4#～6#墩桩基为水中桩基，每个墩下设4根直径为2.2m的钻孔灌注桩。
2水文地质条件
桥位地处冲洪积平原，地形起伏平缓，区内覆盖层厚度较小，局部无覆盖层，河沟深5m。下伏基岩为第三系新余群组粉砂岩，基岩面起伏较平缓，岩石风化层厚度较薄，岩体较完整，局部岩体较破碎。区内地表富水较好、地下水较贫乏，桥位无明显不良地质及特殊性岩土发育，故桥位区的工程地质条件属简单类型。
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图1花田袁河大桥施工实景图
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图2花田袁河大桥地质剖面图
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图3桩位放样示意图
4施工工艺要点
4.1测量放样
根据设计坐标，采用全站仪测定出桩位，在5×5cm方木条上定钢钉，由桩位控制点用棉线引测出四周的护桩，以便施工时检查、校核。护桩用混凝土固定，距护筒不小于1.5m，护桩设置的位置应保证不妨碍机械运作，避免护桩被破坏。
4.1安装定位导向装置
在施工操作平台上方安装定位导向装置，该装置为井字形，采用双拼工字钢制作而成。主要目的是确保钢护筒的垂直度和定位。
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图4定位导向装置示意图
4.2钢护筒制作
钢护筒长度要满足施工要求，即钢护筒顶端高出钻孔平台0.3m、直径（桩径+20cm）、壁厚10mm，通过卷板机加工焊接。在护筒加工过程中确保焊缝饱满，无渗漏水情况。
4.3钻机就位
钻机设备拆分后用拖车运送至钻孔平台，用汽车吊配合组装钻机，为提高钻进效率，节省劳动力，在原有的冲击钻机上安装智能控制装置，实现全自动冲孔作业。
4.4桩基引孔施工
钻机定位完成后开始引孔节段开孔钻进。引孔直径为桩基D+50cm，引孔开钻时应采用小冲程缓慢钻进，并应使初成孔的孔壁竖直、圆顺，起到导向引孔作用。为防止钻渣流入河流之中，在钻进过程中利用高压水泵抽取钻渣，利用运渣船运至指定的泥渣处理地点，起到保护水质环境的作用。
图6引孔施工示意图
引孔钻进深度2.5m，孔深垂直允许最大偏差不大于1/100。在孔深达到要求后采用高压水泵清孔，清孔完毕后使得孔底沉渣厚度不大于5cm，否则进行二次清孔直至钻渣厚度指标达到规范要求。
4.5下放桩基钢护筒
下钢护筒前，先检查孔洞是否有杂物，符合要求后进行钢护筒安装下放。[1]
在钢护筒底部对称焊接4根长度为30cm钢筋来保证护筒底部悬空30cm。待桩基钢护筒着床后，在钢平台梁板上安放两个20t手拉葫芦配合桩基护筒下放后的微调，以保证钢护筒位置的精准性。
4.6灌注封底混凝土
采用导管法及时向已下放完成的桩基钢护筒内浇筑有效深度为2.5m的C30水下混凝土，来稳固主桩钢护筒。在灌注前需做导管试压实验，并且必须合格才能使用。在每节导管接口处刷油并必须加套垫圈。当导管内混凝土没有填满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，防止导管内形成高压气囊，破坏导管的密封性使导管漏水。也必须要计算好首批混凝土的灌入量及导管埋深，以免出现封底混凝土断层现象。同时防止混凝土拌合物从导管外掉入孔底，使泥浆内含水泥而变稠凝结，测深不准确。在混凝土浇注过程中，将孔内泥渣抽出，运送至指定位置处理，保护环境。
图8灌注封底混凝土示意图
4.7桩基冲孔施工
封底混凝土浇筑完成后拔出导管，待混凝土达到初凝时间即可开始桩基冲孔钻进。
在钻孔灌注桩施工过程中，应该做好钻孔机的安装工作，确定钻孔机的位置，尤其要找准柱位的位置。[2]
钻机架利用枕木作支架固定，在钻孔过程中经常检查。钻机顶部起重滑轮槽缘，固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一条竖直线上，以保证钻进的垂直度。钻孔必须连续作业，中途不得无故停止。
在成孔过程中经常用测绳对成孔深度进行检查，用护桩控制点挂线检查主钢丝绳的偏位情况，发现偏移超出规范，及时调整钻机，保证桩孔的倾斜度和桩孔中心位置。在钻孔深度达到设计要求时，作孔深、孔径、孔位、孔形、斜度检查经监理工程师批准后的钻孔才能进行下一道工序。
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图9桩基冲孔施工示意图
冲程根据土层情况而定：一般在通过坚硬、密实卵石层和基岩漂石之类的土层时采用高冲程，在通过松散砂砾，类土或卵石夹土层中时采用中冲程。冲程过高，对孔底振动大，易引起坍孔。在通过高液限粘土、含砂低液限粘土时，采用中冲程。在易坍塌式流砂地段用小冲程，并提高泥浆的粘度和相对密度。
要注意均匀地松放钢丝绳的长度，松绳应根据现场实际情况和规范要求确定合理的松绳长度，注意防止松绳过少形成“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的冲击荷载，遭受损坏。松绳过多，则会减少冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝纠缠发生事故和孔体直径不均匀质量事故。
4.8终孔
当孔底标高达到设计标高或入岩深度符合设计要求时，由施工技术人员先作自检，自检合格后会同监理工程师进行终孔检查与决定终孔。
表1钻孔灌注桩成孔质量标准
4.9一次清孔
终孔后，立即进行清孔，清孔时，提升钻头距孔底下30～50cm，用比重1.05～1.2的泥浆压入孔内，不断循环，把钻孔内的悬浮渣和相对密度较大的泥浆换出，直到孔底沉淀厚度小于5cm。清孔时必须保持孔内水位高出地下水位或河流水位1.5～2.0m，以防塌孔，不得用加深孔底深度的方法代替清孔。
4.10钢筋骨架的制作安装
钢筋笼在钢筋加工场分段制作，运至现场后用吊车吊入孔内，并在孔口进行焊接、接长。钢筋笼吊放过程中，应根据施工要求在指定设计位置吊放钢筋笼，吊放过程中应保持缓慢、平稳，严禁碰撞孔壁，损坏孔壁或者钢筋笼。[3]
钢筋骨架用吊车起吊安装，第一段放入孔后用钢管式型钢临时搁支在护筒口再吊起另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高。钢筋骨架在下放时注意防止碰撞孔壁，如放入困难需查明原因不得强行插入。钢筋笼最上端的定位必须由测定的护筒顶标高来计算吊筋的长度，并反复核对无误后再焊接吊筋，吊筋固定在护筒上。
4.11第二次清孔
当安放钢筋笼以后，要禁止工作人员立即展开混凝土灌注工作，要对其进行二次清理，确保将存在其中的杂物彻底清除后，保证底部沉淀厚度与泥浆检测的指导达标。[4]
钢筋笼安装完毕后，调节泥浆参数，用导管配合泥浆分离器进行第二次清孔。孔口溢出和孔底泥浆的指标需达到：相对密度1.03～1.10，黏度17～20Pa•S，含砂率小于2%，胶体率大于98%。经监理工程师检查合格后进行水下混凝土灌注。
4.12水下混凝土灌注
采用导管法灌注，导管使用前先组拼，并做水密性试验，提升试验，并做好连接记录。充水试验时的压力用公式Pd=rchc-rwHw进行计算比较，试验水压不小于0.7MPa。吊装和使用时，保持位置居中，轴线顺直。
浇注前，再次探测孔底沉渣厚度，若大于5cm，重新清孔。孔中的水位应保持稳定，并超过地下水位或钻孔水位1m。
储备首批混凝土数量，据公式V=h1×πd²/4+Hc×πD²/4计算，其数量使导管埋深应不小于1.0m。灌注开始后应连接不断地进行，每斗混凝土的灌注时间应尽量缩短，拆除导管时间应严格限制不超过15分钟，中途不得停工。
在灌注过程中，需经常探测混凝土高度，及时提升和拆除导管，使导管保持适当的埋置深度，导管在混凝土中保持埋深2m以上，不能超过6m。灌注的桩顶高程比设计高程高出不小于0.5m，以保证桩头混凝土的质量，超灌的多余部分在承台施工前或接桩前应凿除，凿除后的桩头应密实、无松散层。
5结语
无覆盖层硬质河床的条件下进行桩基钢护筒施工难度极大，若施工处理不当会引发一系列的质量隐患。因此研究无覆盖层硬质河床钢护筒施工技术具有重要意义。
通过花田袁河大桥桩基钢护筒施工实践，确定采用上述一整套施工工艺是可行的。此项技术作为无覆盖层桩基钢护筒施工中的一个技术总结，同时无覆盖层硬质河床桩基钢护筒施工技术也将在具体实施中不断优化，为今后的类似工程提供借鉴。
参考文献
[1]廖玉珍，林乌昌.深水库区裸漏岩层桥梁桩基施工工艺[J]，施工技术，2016，（45）:286-289.
[2]叶志峰.钻孔灌注桩的施工方法及施工阶段质量控制[J]，河南建材，2018，194（4）:195-196.
[3]叶志峰.市政桥梁工程的基础钻孔灌注桩施工技术探究[J]，江西建材，2016，194（17）:156-159.
[4]刘彬.钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用[J]，交通世界（运输车辆），2015，360（18）:156-157.
作者简介
杨志，工程师，E-mai：86801190@qq.com。