王杰
广西新港湾工程有限公司 广西 南宁市 530200
【摘要】：本文主要以某航道工程为例分析深水超长钻孔桩成孔工艺，重点分析钢护筒埋设、钻孔、水下混凝土施工等方面的内容。通过本文的介绍能够对类似工程钻孔桩以及混凝土施工提供一定参考和帮助，对于进一步推动工程发展具有参考意义。
【关键词】：深水超长钻孔桩；成孔工艺；水下混凝土施工
1 案例工程基本概况
本工程中的航道工程总长度约为18km，支流的线路在25条以上，目前发现的废弃河口的数量在15个以上，该航道对于当地的经济影响力比较大，也是该区域内河道运输中必不可少的一部分。在航道的建设初期，主要是用来运输集装箱，通航的标准为III级。由于该工程所处的区域为感潮区，所以河流中的水系环境较为复杂，流速也比较慢，骨干河流较少，洪水和潮汐对于航道的正常运行均有一定的影响。因此，该航道的水文环境非常的复杂，存在较多的不确定性因素。航道内的沿线和地面、堤岸和路基的高度分别为2.6~4.0m、3.6~5.7m。在深水区域并且设置为梅花状，通过对该区域地质情况、试桩成孔情况分析，能够得知桩基地层情况如表1所示。
表1 桩基地层情况
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2 深水超长钻孔桩成孔工艺和水下混凝土施工分析
2.1 施工设备的选定
通过对此工程特性分析可知，该区域地层更多是黏土和砂土，所以可以采用QZJ-220钻机进行钻孔，并且钻孔过程中要通过泥浆船以及输浆管道实施泥浆循环。
2.2 成孔工艺分析
（1）钻孔
在正式进行钻孔前，需要重点检查相关机具设备的情况，同时要确保钻机安装到指定位置，要控制钻孔天车中心、转盘中心和钻孔中心的偏差在设计范围内。将钻机位置调整到合适区域后，要对其进行固定，保证施工时底座、顶部的稳定性。在正式钻孔前，一定要安排监理人员对钻机检验合格之后才能施工。为了确保钻孔的顺利进行，随着钻孔深度的增加（超过50m时）需要通过空压机进行辅助工作，利用气举反循环的方式进行钻孔。另外，为了确保钻进过程中不会发生漏气漏水等问题，需要在钻杆连接位置设置密封圈进行密封。
（2）钻孔施工关键点
第一，要确保钻具进入到孔内部，并且在钻头和孔底距离20-50cm范围内时启动泥浆泵，在泥浆循环约3分钟时就可以启动钻机，控制钻头缓慢接近孔底。在此过程中要逐渐加大钻速和压力，可以通过正反循环钻进的方式来确保顺利钻孔。一般情况下对于粘性土来说要采取正循环的方式钻进，对于含砂量较大的土来说要采取反循环的方式钻进。
第二，对于处在水中的桩进行施工时一定要适度增加砂层钻进的泥浆比重，并且在钻进过程中要对孔内部水头压力进行有效控制；
第三，钻孔到距离钢护筒底部1-2m位置时要降低钻进速度和压力，从而保证钢护筒地层的稳定性。要控制钻头的位置，只有在其钻出护筒底部2-3m之后才可以按照正常参数钻进；
第四，要加强对井内泥浆比重的检查。通过反循环方式钻进时会造成孔内部水体快速降低，所以为了确保钻进能够顺利进行就要对其进行有效的补水，要始终确保孔内部水体和护筒顶处在相同高度。另外要加强泥浆比重的控制，不同地层的泥浆比重有所差异，例如对于容易塌陷区域来说泥浆比重控制在1.2，而对于沙黏土层来说要将泥浆比重控制在1.05—1.15范围。
（3）清孔处理
在钻孔达到设定高程之后需要对钻杆长度、钻孔深度等参数进行必要的检验，之后在停转状态将钻具向上提升，保证其底部和孔底距离在50cm，然后通过测绳来测定钻孔的具体深度情况，明确其满足设定孔深要求之后才可以完全停止钻进。此时就可以缓慢将钻具进行回转来进行清孔，在钻具提出孔后可以通过验孔器（主要是10m长钢筋笼，其直径和钻孔桩相同，但是上下口略微偏小，以便顺利进出钻孔）对于钻孔的直径、垂直度等参数实施测量。一般情况下可以利用反循环换浆法进行清孔，清孔时要有效控制泥浆比重（控制在1.05左右），要按照钻孔的具体参数来设定清孔时间。
（4）水中钻孔桩施工关键点
第一，在水中钻孔桩施工时，钻孔到筒底约2m左右距离时要降低钻进速度和冲程，之后按照1:1比例进行黏土抛投，其进入到护筒底下1-2m之后再按照土层的具体情况设定针对性的钻进速度以及压力。需要注意的是，直径较大的钻孔桩在钻进时需要对泥浆质量进行经常性检查，确保其满足钻进要求，能够加快成孔速度。
第二，要及时对孔内水进行补充，始终确保孔内部水面超过江面1.5m之上，避免出现塌孔的问题；
第三，在钻孔时要定期对钻头直径变化情况进行检查，避免过快磨损而造成孔径降低，一旦发生此种情况要第一时间进行补焊。
（5）钢筋笼加工以及安装
第一，随着钻孔的进行也要进行钢筋笼的制作，由于案例工程桩基较深（达到了100m），所以为了确保钢筋笼的整体质量，主筋要采用φ28mm的螺纹钢进行对焊，并且在不同钢筋笼之间要通过钢套管对其进行连接，这样能够大大提升钢筋笼的制作效率。在制作过程中要通过焊接的方式进行箍筋安装，从底到顶相隔2m设置一道箍筋（可以采用φ25螺纹钢），将其和主筋进行点焊。另外为了避免钢筋笼制作和安装时产生变形问题，需要对其进行分解生产，可以分成不同节段（每段长9m）分别进行制作。
第二，在进行钢筋笼制作时，可以通过卡板成型法来进行。可以通过20mm厚钢板制成两块弧形卡板，设定弧面直径=钢筋笼主筋中心直径。在制作过程中，从底到顶相隔2m设置一块卡板，为了保持位置的准确性要利用测量仪器控制卡板的具体位置，确保卡板弧面中心和钢筋笼高度反向处在同条直线上，之后通过水准仪来调整卡板高程，调整完成后将卡板固定好，并且要在钢筋笼一侧设置垂直面来控制钢筋端部的整齐性。
2.4 水下混凝土施工分析
（1）施工方法概述
第一，为了确保混凝土能够顺利进入到水下施工，需要先设置导管、漏斗等相应设备，完成这些设备的设置之后，受到下钢筋笼等时间的影响需要在此对孔进行清理，确保满足标准要求之后立即实施水下混凝土的浇筑。一般情况下可以增加首车混凝土的坍落度，最高允许其达到22cm。在进行首批混凝土浇筑时，一定要控制混凝土能够将管内部水体压出，同时要确保导管埋入到混凝土深度≥1.0m；
第二，一旦开始进行水下混凝土的施工就要尽可能避免中间停工，防止出现坍孔和断桩的情况发生。同时也要对导管埋深进行有效监控，确保其能够达到2-6m的范围；
第三，在对导管进行提升时务必要控制其处在中间位置，要按照导管埋深来设定提升高度，同时在导管拆除时一定要尽快完成（正常情况下要保持在15min之内）。在导管提升过程中需要严格控制速度，避免速度过快而误碰到钢筋笼而产生偏移等问题。在混凝土浇灌到钢筋笼底部周边时，需要控制浇筑速度，避免钢筋笼出现浮动；
第四，混凝土浇筑时若导管内部混凝土存在较多空气缝隙，在之后的混凝土浇筑时一定要缓慢进行，严禁快速、整体浇入到漏斗以及导管当中，防止导管内部受到高压影响而无法将混凝土顺利灌注，也避免产生断桩等问题；
第五，在进行混凝土浇筑时要确保桩顶高程超出设计高程约0.5-1.0m距离，超出部分需要在承台施工之前将其铲除并且确保表面平整度，同时也要保证桩头位置不会产生松散问题，从而确保整个桩身混凝土满足设计质量标准。全部钻孔灌注桩在完成浇筑14天之后要对其进行无损检测，要保证每一根桩的质量和可靠性。
3 结束语
对于很多航道工程来说，往往会涉及到深水区域，所以为了确保工程稳定性需要加强深水超长钻孔桩施工工艺方面的分析研究，要加强成孔工艺方面的探究，同时也要重点关注水下混凝土浇筑施工技术，这些是确保形成可靠桩基的基础，也是推动航道工程发展的关键。
【参考文献】
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作者简介：王杰，女，1984年4月出生，研究生学历，中级工程师职称，主要从事水下炸礁、疏浚工程、爆破工程等方面研究。