公路橋梁水下鉆孔灌注樁施工及安全探討

劉亞梅

（中鐵十八局集團環保科技工程有限公司 天津 300350）

1 工程概況

天津市寧河區濱玉公路改造工程中，還鄉河分洪道大橋橋梁工程位于濱玉公路K33+163處，跨越還鄉河分洪道，橋梁全長247 m。橋梁采用先簡支后連續預應力小箱梁結構形式，其中跨徑布置為：（4×30 m）+（4×30 m）共2聯。橋梁上部結構為30 m預應力小箱梁，每幅橋中梁4片，邊梁2片，橫向共計布設6片，全橋共計中梁64片，邊梁32片。橋梁下部結構不連接，按照兩幅橋進行設計。橋墩采用樁基接承臺柱形方墩。樁基采用鉆孔灌注樁，規格為Φ1.2m和Φ1.5m兩種形式。由于該改建工程跨越洪道，因此需要進行水下樁基施工，本文將重點探討水下樁基施工技術及安全事故分析。

2 施工通道橋及施工平臺

施工通道全寬6 m，施工通道橋長約240 m。為便于水中灌注樁施工，計劃在每2排灌注樁之間修建1座長寬為40 m、10 m的施工平臺。平臺基礎采用圓管樁，樁長12~16 m，直徑63 cm，入土深度不少于8 m，使用50 t汽車吊施工。通道橋及平臺結構如下：橫向樁間距1.2 m，縱向排距5 m，橫向每排樁樁頂用700×300×12 m H型鋼相連接。縱向頂面采用12 m 36a工字鋼交叉擺放，工字鋼間距0.5 m。橋面采用2 cm厚6 m長2 m寬的鋼板。施工通道及平臺共計約6 800 m2。施工平臺示意圖如圖1所示。

圖1 施工平臺

3 鉆孔灌注樁施工

3.1 場地平整

根據現場情況和橋梁寬度，陸地樁用裝載機和人工配合在每排樁位處回填素土，并壓實。水中樁在施工平臺上進行。

3.2 細部測量

由測量人員測定鉆孔灌注樁的樁中位置。根據控制樁使用全站儀測定每根鉆孔灌注樁準確位置，以保證開鉆時護筒中心與樁位的重合。

3.3 護筒埋設

護筒根據設計圖紙給出的樁徑尺寸，陸地樁采用大于樁徑20 cm的鋼護筒，水中樁采用直徑2.8 m鋼護筒，就位后夯實。并進行樁位復核，確保護筒中心與樁位重合。

3.4 泥漿制備

橋頭兩側各設置一個泥漿池和一個沉淀池，泥漿池長6 m，寬3 m，沉淀池與泥漿池隔開，沉淀池寬3 m，長2 m，沉淀池的設置保證循環泥漿的稠度，河道中間樁泥漿的灌入與排出采用泥漿罐車，泥漿罐車租賃方式。

3.5 鉆孔

開鉆時，需要略提高鉆桿高度，使其在護筒內打漿，同時啟動泥漿泵形成循環，泥漿均勻前不可進行鉆進；鉆進時，應時刻關注孔內的水壓差，避免出現涌沙現象。應時刻關注孔中泥沙的狀況。注意觀察是否出現孔深偏斜、彎曲等情況，若出現該狀況應及時處理并記錄。

3.6 成孔檢查及清孔

樁孔鉆至設計標高后，對成孔的孔深進行檢查，并記錄(鉆孔施工人員應嚴格控制孔深，不得用超鉆代替鉆渣沉淀，更不能少鉆)。沉淀厚度滿足設計要求，鉆孔過程做好鉆進記錄。清孔作業，擬采用換漿法清孔（及用泥漿靠泥漿泵壓如托浮鉆渣）。清孔過程中必須始終保持孔內原有水頭高度，以防塌孔。試驗人員在現場用標準比重儀實測，達到要求后停止清孔，移動鉆機。清孔后泥漿性能指標應符合下列技術要求：比重為1.03～1.1，粘度為17～20 Pa，含砂率小于2%，膠體率大于98%。使用不小于樁徑的探孔器檢測孔徑和垂直度。

3.7 鋼筋籠吊放

鋼筋籠吊放程序如圖2所示，主要步驟為：吊進下段鋼筋籠；下段鋼筋籠孔口固定；吊放上段鋼筋籠；上下段鋼筋籠對接；下放鋼筋籠。

圖2 鋼筋籠吊放

3.8 吊放導管

將300 mm直徑的管節拼組成導管，其中最下面一節管節長度應較長（4~6 m），能夠避免拔管時的帶混凝土現象，最上幾節采用較短管節（0.5 m、1 m）以方便調整導管長度。在水下混凝土澆筑前，應對導管的水壓承壓等情況進行檢驗，避免發生漏水現象，此外應對其內壁光滑度進行檢查。在混凝土澆筑前需將球膽放置導管內，從而保證首次澆筑能夠一次封底；在澆筑時應將導管置于孔洞中心部位。

3.9 二次清孔

導管安裝完畢，檢查孔底沉渣厚度，如沉渣厚度超過設計要求，利用導管二次清孔；清孔的方法是在導管頂端安裝一個彎頭和皮籠，用泵將泥漿壓入導管內，并將孔內泥漿通過孔口出漿孔流入沉淀池和循環池，如此反復，直至沉渣厚度滿足設計要求，停止清孔，同時采用比重儀測定泥漿稠度指標符合要求。

3.10 灌注水下混凝土

灌注混凝土前應將所用灌注機具如，吊斗、漏斗等準備好；混凝土的水灰比控制在規范要求之內，塌落度控制在16～20 cm。施工配合比根據實驗室提供的配合比進行；灌注過程中要堅守在施工現場，及時作好混凝土試件的取樣工作，并控制、檢查混凝土質量；灌注混凝土之前，要檢查灌注樁的沉淀層厚度，沉淀層厚度控制在樁徑在設計規定范圍內，超出規定值時應進行二次清孔，保證孔底位置的沉墊層厚度滿足要求[1]；混凝土澆筑時的入孔溫度需高于5攝氏度，不得使用不符合要求的混凝土；首批混凝土灌注時應保證孔底與導管下口的距離在50 cm左右，同時保證導管埋進混凝土的深度在1~6 m之間。灌注開始后應盡量避免中斷情況，且盡量減小導管拆除的時間；為確保樁頂質量，樁頂加灌1 m左右的樁頭。技術人員根據護筒頂標高計算出砼頂面標高，并向施工人員交底；混凝土澆筑完成后應用掏渣桶掏出頂部樁頭混凝土，掏完后的混凝土頂面高出樁頂標高1 m，灌注的同時指定專人負責填寫混凝土灌注記錄；通過泥漿槽或泥漿泵將溢出的泥漿引入泥漿池內，避免造成環境污染，且能夠重復利用。混凝土灌注至樁頂時，可以通過提高灌注點的方法增大混凝土的灌注壓差方便灌注。最終混凝土的灌注高度應高于設計要求1 m。

3.11 鑿樁頭、樁基檢測

對于混凝土檢測質量不達標的，須進行清除；對于浮漿須截掉；混凝土樁頭的高度應超過設計規定的100 cm，超出100 cm的部分應進行截斷，應保證其表面干凈平整；所有灌注樁下一步施工前均應作樁基檢測，樁身要連續、均勻，無縮徑、斷層或夾層，樁基檢測采用聲波檢查，鋼筋籠制作時預埋聲測管，樁基完成后要進行取芯試驗，合格后方可進行下一步施工。樁底沉渣要滿足設計要求，鑿除樁頭預留部分后無殘余松散層和薄弱混凝土層。確認質量合格后方可進行下一步施工。

4 水下灌注混凝土安全事故及原因

鋼筋籠上浮。鋼筋籠上浮的情況主要是由于混凝土澆筑接近底部時的速度過快。為避免此類現象，在灌注至底部時，應減緩混凝土的澆筑速度；初灌未封底。初灌未封底的主要現象是樁底有較多的沉渣，影響反漿正常進行，或者導管末端離孔底部距離過長，初灌量無法埋住導管。此類現象的主要原因是檢查不夠認真，沒有進行細致的清孔或二次清孔[2]；導管堵塞。導管堵塞影響混凝土的正常澆筑，此類現象主要是由于灌注時過長，導管上部的混凝土出現初凝，且隨著灌注時間的增長泥漿中殘渣持續沉淀，使混凝土表面的沉淀物不斷加厚；灌注時導管拔出。此類現象主要有兩種原因：導管堵塞時通過上下提振法強迫混凝土流出，但若導管埋深較淺，容易出現導管拔出現象；對于混凝土澆筑高度無法準確判斷，從而在卸載時過多提高導管，也可能使導管拔出混凝土表面[3-4]；導管被卡死或斷開。此類現象主要是由于導管的埋深過大或澆筑時間過長，使孔內的混凝土流動性變差，從而使混凝土內的導管與混凝土接觸力增大難以拔出或直接斷裂。因此，在混凝土灌注過程中應該控制導管的埋置深度；樁身有夾渣、夾泥、蜂窩。此類現象主要是由于混凝土灌注過快，因此在灌注過程中應時刻灌注混凝土表面的上升高度，根據實際情況確定導管拆卸時間。

5 結語

依托工程背景對公路橋梁水下鉆孔灌注樁的施工技術進行了討論并對可能發生的事故進行分析及簡要解決措施，主要結論有：水下混凝土灌注的每個步驟應按照相關規定進行檢查、操作，如控制埋置深度、關注灌注過程中的混凝土上升高度、清孔與二次清孔的細致程度等，每一個步驟的疏忽都可能造成灌注混凝土樁出現事故。