水中鉆孔灌注樁施工工藝研究

摘要 為了提高水中鉆孔灌注樁的施工質量，確保樁基的穩定性和承載力，文章依托宿遷西段324省道改擴建工程西沙河中橋工程，對水中鉆孔灌注樁施工工藝進行了詳細分析，重點論述了鋼護筒埋設、鉆孔施工、清孔工藝、鋼筋籠和導管安裝以及混凝土灌注等關鍵施工步驟及工藝，有效解決了施工中的坍孔、泥漿流失等問題，為類似鉆孔灌注樁工程施工提供了參考和借鑒。

關鍵詞 水中鉆孔灌注樁；施工工藝；鋼護筒；混凝土灌注

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0100-03

0 引言

隨著橋梁、水利等基礎設施建設的迅速發展，尤其是在水中復雜地質環境下，如何確保樁基的穩定性和承載力成為工程行業面臨的重要問題[1]。鑒于此，該文以宿遷西段324省道改擴建工程西沙河中橋為研究對象，系統分析了水中鉆孔灌注樁施工的關鍵技術，不僅有助于提高施工效率和工程質量，還能有效降低施工風險和成本。

1 工程概況

該文以324省道宿遷西段改擴建工程西沙河中橋為研究對象。該橋梁位于江蘇省宿遷市境內的西沙河上，橋址兩側地勢較低，地質條件復雜多變。地質勘察顯示，地表覆蓋層主要為粉質黏土和細砂，局部區域存在砂卵石層，地質結構較為松散，易出現坍孔等不穩定現象。西沙河水流較為湍急，季節性水位波動大，對橋梁基礎施工提出了較高要求。工程設計中，橋梁采用水中鉆孔灌注樁基礎，共設有50根樁基，樁徑為1.5 m，樁基分布均勻，以確保橋梁結構的穩定性和承載能力。

2 水中鉆孔灌注樁施工要點

2.1 施工平臺建設

在設置施工平臺時，首先需要考慮水位的變化和施工荷載。水位變化會影響平臺的穩定性，需要綜合考慮鉆機、混凝土設備、材料堆放等施工荷載。在水中鉆孔灌注樁施工中，西沙河中橋采用鋼板樁圍堰形成平臺基礎，圍堰內的樁基布置需經靜力和動力荷載計算[2，3]。

（1）靜力荷載計算

靜力荷載計算主要包括平臺自重、設備重量、施工人員及材料重量。總靜力荷載計算公式為：

式中，n——樁基數量；Wt——總荷載（kN）；Q——每根樁基的承載力（kN）；其他同上。

首先，搭設排架結構。排架結構由鋼管樁與工字鋼組成的鋼結構體系構成，具備縱移和橫移系統，其搭設類似于陸上施工，在其上架設雙排雙層工字鋼和大方木，形成穩定的水上鉆孔工作平臺。施工前，根據測量人員提供的精確坐標，在鋼便橋位置標定出靠近橋梁的第一排鋼管樁的具體位置。鋼管樁打設完畢后，在鋼管樁上開口，并沿橫橋向鋪設工字鋼至豁口內。為確保穩定性，工字鋼應點焊固定在鋼管樁上。第一排鋼管樁及其上方的工字鋼結構體系的搭設完成后，進一步鋪設雙排雙層工字鋼和大方木，以形成更為穩固的工作平臺。

在河中埋設鋼護筒時，需根據地質條件將其打入河床1.5～2.0 m深，以確保護筒的穩定性和防止泥漿漏失。整個施工過程中，須精確控制鋼護筒的垂直度和位置，確保其與設計坐標的誤差在允許范圍內。水上平臺搭設平面如圖1所示。

2.2 鋼護筒埋設

鋼護筒的主要作用是支撐孔壁，防止塌孔，并在灌注混凝土時形成封閉空間，防止泥漿流失[4]。水中鋼護筒采用A3鋼板卷制而成，其厚度為12 mm，以確保其在施工過程中的強度和耐久性。制作過程中，首先將鋼板切割成預定尺寸，然后通過卷板機將其卷制成圓筒形。護筒內徑為2.0 m，比鉆頭直徑大20 cm，以便于孔內操作和導管下放。卷制好的鋼筒需進行雙面焊接，焊縫應連續、均勻，焊接質量需符合相關標準，確保無漏焊、虛焊和氣孔現象。

鋼護筒的埋設技術包括護筒下沉、定位和固定。埋設前，需對場地進行仔細測量和放樣，確保護筒位置與設計樁位的準確性。埋設過程中，使用吊機或振動錘將鋼護筒緩慢下沉至設計深度，通常為1.5～2.0 m。護筒下沉須保持垂直，避免傾斜和偏移，護筒傾斜度不得超過1%。下沉過程中，如遇硬質土層或障礙物，可采用沖擊鉆或高壓水槍輔助下沉。護筒下沉到預定深度后，需進行位置調整和固定，確保護筒頂面高出地面或水面1～2 m，以防止泥漿溢出和外部水流進入。

2.3 鉆孔施工

在水中鉆孔灌注樁的施工中，關鍵控制點在于鉆孔垂直度的保持和孔壁的穩定。定位時應確保鉆頭與護筒中心線一致，誤差不應超過50 mm。鉆進過程中，需實時監測孔壁的穩定情況，防止出現坍孔現象。水上鉆孔就位如圖2所示。

在泥漿護壁施工中，泥漿的性能應滿足表1要求。

鉆進速度需根據地層特性和設備能力進行優化[5]。在軟土層和松散砂層中，宜采用較慢的鉆進速度，防止因快速鉆進導致孔壁不穩或泥漿失效。在硬質巖層中，則需提高鉆進功率，采用適當的鉆頭以提高鉆進效率。深度控制方面，需嚴格按照設計要求進行，確保每個樁孔都達到規定的深度和嵌入巖層的深度。鉆進過程中，應持續監測鉆頭的磨損情況和鉆進效率，及時更換或調整鉆頭，以確保施工順利進行。

成孔完成后，需進行孔徑和孔深檢查，確保符合設計要求。清孔過程通常采用高壓水清孔，反復多次進行，直至孔底沉渣厚度和泥漿性能達到規范標準。清孔結束后，進行孔內泥漿性能的最終檢測，確保其比重、黏度等指標滿足灌注混凝土的要求。對西沙河中橋樁號ZP-1、ZP-2和ZP-3三處鉆孔后的成孔和清孔進行檢查，結果見表2。

2.4 清孔工藝

在水中鉆孔灌注樁施工中，當鉆孔達到設計圖紙規定的深度且成孔質量符合要求后，需立即進行清孔作業，以確?？椎椎那鍧嵍取Ｇ蹇坠に嚪譃橐淮吻蹇缀投吻蹇祝瑑烧咴谑┕r機和目的上有所不同[6]。一次清孔通常在鉆孔完成后立即進行，其目的是清除鉆孔過程中產生的鉆渣和泥漿沉積，防止這些雜質影響孔底的平整度和鋼筋籠的安裝。二次清孔是在鋼筋籠和導管安裝完成后進行，進一步清除因鋼筋籠安裝或泥漿擾動而殘留的沉渣，確?；炷凉嘧r孔底干凈。

采用換漿法進行清孔，清除孔底的鉆渣和泥砂等沉淀物。將鉆具稍向上提升30～40 cm，同時正循環注入優質泥漿，將孔底的沉淀物置換出來。清孔過程需持續進行，直至檢查確認孔底的鉆渣沉淀層厚度小于或等于設計和規范要求。達到這一標準后，即可停止清孔，確保樁基施工質量不受沉渣影響。

2.5 鋼筋籠與導管安裝

在水中鉆孔灌注樁施工中，鋼筋籠骨架在鋼筋加工場加工完成，采用分節綁扎法，每節長度根據起重機吊臂的能力和鋼筋骨架的防變形要求設定，一般為8～12 m。

鋼筋連接采用焊接方式，焊接長度不小于10倍的鋼筋直徑（10 d）。首先制作頂籠部分，頂籠主筋需與胎架限位擋板保持垂直，按照設計要求均勻分布，確保主筋間距符合規范。第二節及后續節段的鋼筋籠制作時，需對接前后籠的主筋端頭并頂緊后再擰上套筒，同時進行加強圈的焊接施工，最終完成鋼筋籠的整體組裝。制作完成后，鋼筋籠需懸掛標示標牌，標明用途和質檢情況，并在同一地點統一堆放，防止混亂堆放導致的串籠現象。鋼筋籠的運輸采用機械設備，并在運輸過程中加入臨時十字撐以防止變形，現場存放時采用木方支墊，防止雨水污染。

在鋼筋籠及聲測管的安裝過程中，吊車用于鋼筋籠的起吊和下放，須保持鋼筋籠的垂直度，并按設計圖紙要求設置混凝土墊塊，控制保護層厚度，防止鋼筋籠嵌入孔壁泥中。通過鋼筋籠限位裝置和線墜，精確控制樁位中心與鋼筋籠中心的重合。對于需要設置聲測管的樁基，按設計要求預埋聲測管，確保聲測管的暢通無阻，固定在鋼筋籠架立筋內側，焊接牢固密封。

導管的拼裝和吊裝需在鋼筋骨架定位后立即進行。導管經過試拼和水密承壓試驗合格后，按標注的尺寸和序號拼裝，并由下向上吊放至孔內。導管底端距離孔底約30 cm，導管的總長度根據孔深和澆筑平臺的高度計算確定。使用鉆機上副卷揚機進行導管的提升和下降，并在導管吊裝定位后立即安裝儲料斗，以確保首批混凝土能夠確保導管埋深超過1 m。

2.6 混凝土灌注

混凝土灌注流程包括首批混凝土下料、連續灌注和導管提升等步驟。首批混凝土的下料量需滿足導管底部封堵的要求，一般不少于6 m3，導管底部應充滿混凝土并形成穩定的底部封堵層。灌注過程中，保持混凝土的連續供應，避免因停頓導致的冷縫或混凝土分層現象，灌注速度按4～6 m3/h控制，防止過慢導致的混凝土初凝。

首批混凝土灌注后埋深在1 m以上，提拔導管時，應逐步提升，提升高度控制在20～30 cm，導管底部始終埋于混凝土中至少2 m，且不大于6 m，以避免泥漿或水進入混凝土內部導致質量問題。導管的拆除順序需根據灌注量和導管埋深的實際情況調整，確?；炷脸涮铒枬M且無空隙。

在整個灌注過程中，實時監測混凝土的坍落度、泵送壓力和導管埋深，確?；炷恋倪B續性和密實性。每次灌注的混凝土數量和時間需準確記錄，以防止過量或不足。導管提升應緩慢、均勻，避免混凝土中斷。鉆孔樁頂面灌注應超出設計高程0.8～1 m，以便在成樁后進行截樁處理。灌注完成后，需及時進行樁頂面修整，去除多余的混凝土和浮漿，確保樁頂面平整、密實。表3為西沙河中橋樁號ZP-1、ZP-2和ZP-3三處混凝土灌注過程的監測結果。

3 結語

綜上所述，該研究系統探討了水中鉆孔灌注樁的施工工藝，通過對鋼護筒的選擇與安裝、泥漿性能的控制，以及鋼筋籠和導管的正確安裝等方面的分析，驗證了該工藝在復雜地質條件下的有效性。研究結果表明，合理的施工設計和嚴格的質量控制能夠顯著提高樁基的穩定性和承載力，減少施工過程中的風險。

參考文獻

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[6]蔡明智.橋梁水中墩鉆孔灌注樁施工質量控制措施分析[J].工程建設與設計， 2023（11）：199-201.

收稿日期：2024-08-01

作者簡介：施振國（1987—），男，本科，工程師，研究方向：道路與路橋施工技術。