马宁特大桥深水钻孔灌注桩施工技术的探讨
1 工程概况
马宁特大桥是佛山市北至均安公路主干线高赞至均安南沙段二标关键控制工程项目，为佛山市干线公路网中规划“纵五”公路主干线的一部分。全长1707米，桥梁下部结构为钻孔灌注桩基础、高桩承台、空心薄壁墩，上部结构及跨径组合为：16×30m[简支转连续小箱梁]＋3×50m[现浇连续箱梁]＋（76＋2×130＋76）m[续刚构]＋3×50m[现浇连续箱梁]＋17×30m[简支转连续小箱梁]。主桥上跨容桂水道，为广东省一级通航航道，桥位处水面宽约400m，水深10m～23m，三个主墩20#、21#、22#均为20m左右的深水桩基。
主桥主墩左右幅分开设置，每幅墩布置有6根D220钻孔灌注桩，桩顶标高0.2m、桩长45m～47m，为嵌岩桩，桩底嵌入微风化岩不小于5m。
2 施工方案及工艺研究
主墩水中桩基采取在墩位处搭建钢平台的方式施工，按照栈桥及平台设计图，于墩位处搭建平台，将20#墩平台与北岸相联、将21#、22#墩平台与南岸相联，预留20#至21#墩间水道通航，每个平台上布置2～3台冲孔桩机进行钻孔桩施工，钢筋笼在岸上集中制作、用驳船运至桩位处、用50吨浮吊起吊安装。钻孔灌注桩施工流程如图1所示。
2.1 施工场地准备
施工前应将场地平整好，以便安装钻机进行钻孔。在场地平整好后，按照设计图纸利用全站仪测放各钻孔灌注桩桩孔位置，并在桩周设置护桩。
2.2 钢护筒定位沉放
2.2.1 施工流程
平台搭建后，于平台上加工制作钢护筒定位导向架，用50吨浮吊起吊钢护筒置于导向架内，用振动锤振动下沉。
2.1.2 振动锤选择
按激振力(P)大于土的动摩阻力(R)减去钢护筒与振动锤自重(G)的和进行计算分析（即P>R-G），确定选择BDH-25型振动锤。
2.2.3 导向架制作与安装
导向架上下层导向之间的间距不小于5m，具有足够的刚度，在测量人员的指挥下，将导向架安装在平台上，并以电焊固定。
2.2.4 钢护筒下沉
钢护筒全长35m，于岸滩加工，上船运至桩位处，以50吨浮吊起吊送入导向架内，使其自由下沉，起吊船脱钩，起吊船吊起振动锤至钢护顶口，校正钢护平面位置和垂直度符合要求后起振下沉。
钢护筒下沉至上层导向口时停振，拆除上层导向口，再次振动下沉至下层导向口，拆除导向架，继续振动下沉直至设计标高处，并再次测量复核护筒位置。
2.3 钻孔灌注桩成孔
2.3.1 钻机选型
由于钢护筒入河床深度达14m，可有效抵抗钢护筒处局部冲刷，且入粘土层有1m，做好冲孔时泥浆制备与循环，可保证护筒底不至塌孔。根据在珠三角地区钻孔灌注桩施工经验，选择冲击成孔钻机进行桩基施工。
2.3.2 钻孔编号与施工顺序
各墩桩基编号详如图2所示，每墩布置3台冲孔钻机，按先左幅后右幅进行施工，各墩单幅桩基施工时，首轮三台桩机分别对Z20-1、Z20-4、Z20-5三根桩进行施工，而后再对Z20-2、Z20-3、Z20-6桩 基进行施工，其它各幅桩基施工顺序同此进行。
2.3.3 泥浆制备及循环
钻孔施工前首先在泥浆船上采用泥浆搅拌机搅拌膨润土泥浆,泥浆纯搅拌时间不得少于3分钟,新制泥浆经膨化24小时后方可使用,达到要求的泥浆利用3PNL泵泵送至钢护筒内,当钢护筒内泥浆性能满足施工要求后即可开孔冲进。
选用膨润土、分散剂、降失水增粘剂和聚丙烯酰氨等制浆材料制备符合表1所要求。
采用泥浆净化器进行除渣处理后的泥浆,满足指标要求的可进行重复利用,经多次重复使用的泥浆,如果指标降低,应采取措施进行调整,严重超标的应废弃更换。进行泥浆消耗量统计,测试出单根桩和每立方米成孔工程量的泥浆消耗量,以便更准确的为钻孔施工准备泥浆。
以邻近钢护筒作泥浆池，将待钻孔钢护筒与相邻钢护筒通过钢板制作的流槽相连，在作泥浆池的钢护筒内安装泥浆泵，将泥浆抽入待钻孔钢护筒内，钻孔内的泥浆经流槽流入相邻钢护筒内如此形成泥浆循环。
在泥浆流槽处安置存渣平台，冲孔进行中，安排专人在泥浆流槽内捞取钻渣，将钻渣存在平台上，待到一定量时再转入泥浆船上，从各孔内钻出来的钻渣必须经运输船运到指定地点处理。
2.3.4 钻机安装、调试及移位
钻机经船泊运至桩位处，用浮吊起吊安置在钢平台上，经测量、对中、调平后，将钻机固定在平台上。
在平台上放出桩中心护桩，钻孔过程中，每间隔一定时间要进行校核，发现偏位立即纠正。
2.3.5 钻进成孔
主墩桩基处，表层河床均为砂层，钻进前须在钢护筒内注满符合指标的泥浆，以小冲程冲进，随着进尺不断检查泥浆指标，当泥浆指标不符合要求时，要及时调整。
当钻进在钢护筒内进行时，要经常校正钢丝绳中心与桩中心偏差，及时纠正，防止冲锤碰撞钢护筒。
冲孔中要注意渣样的捞取，一般地质每进尺一米要取一次渣样留存，在进入不同地层交界处附近时要加大取样频率，通过渣样与地质勘探资料比对，绘制实际地质柱状图。尤其要加强接近进入弱风化或微风化岩时的取样工作，一旦进入弱风化或微风化岩，要及时通知监理工程师现场核实，并报设计单位，以共同确定桩基入岩深度，为下一步终孔提供依据。
2.3.6 清孔
孔深达到设计标高，孔径、竖直度符合设计及技术规范要求。终孔后立即进行清孔，清孔时以低稠度泥浆逐渐替换孔内泥浆，同时使用滤砂器，并以人工配合清除泥浆内岩渣，并确保清孔后泥浆性能符合表2。
2.4 钢筋笼制作与安装
主墩各桩基单根钢筋笼总重25吨左右，钢筋笼主筋由80根HRB400φ28mm钢筋构成，并且每二根沿纵向间隔180cm点焊成一束。钢筋笼螺旋筋为HRB400φ12mm。主筋可采用搭接焊、绑条焊、直螺纹连接、机械连接，但不论采用哪种方式都要符合技术规范要求。每个断面的接头数量不大于50%，相邻断面间距不小于150cm，在钢筋笼主筋数量发生改变的断面上下各150cm范围内避免出现接头。
钢筋笼经船运至孔位处，用浮吊起吊，按从底节到顶节的顺序逐一接长，在钢护筒两侧堆码砂包，砂包高出护筒10cm，砂包顶横置一条28号槽钢，先将底节钢筋笼放入孔内，用两根钢扁担将底节钢筋笼搁置在槽钢上，再吊起上一节钢筋笼，缓慢下放并通过人工转动使之与孔内钢筋笼主筋对齐，然后逐一连接，连接完成后连同底节钢筋笼吊起，取出钢扁担，将钢筋笼下放，如上法连接各节钢筋笼。钢筋笼是悬吊在孔内，钢筋笼底距孔底20cm，为保证钢筋笼在孔内居中，除在钢筋笼周围安装有定位钢筋外，在钢筋笼顶部加筋箍四周对称焊8根φ28mm钢筋，使之支撑在钢护筒壁上。
2.5 水下混凝土施工
2.5.1 灌注混凝土
水下混凝土灌注是钻孔灌注桩的主要工序，也是影响桩身质量的关键，要通过试配确定满足强度、和易性、流动性及胶凝等要求的混凝土配合比,灌注前要仔细测量沉渣，只有沉渣厚度满足设计及规范要求时，才能进行灌注施工。
导管采用壁厚12mm、内径280mm的无缝钢管，螺纹连接，且导管须经水密试验验证不漏水，考虑扩孔因素，主墩单根钻孔灌注桩混凝土方量约200m3，采用泵送混凝土灌注，预计灌注时间7小时。
经计算首盘混凝土方量10m3，为避免首盘混凝土灌注时孔内泥浆上涌，污染江水，灌注前将孔内泥将抽出15m3左右。
采用剪球法灌注水下混凝土，用双层编织袋包裹混凝土、用8mm铁丝捆绑牢固，成圆球形，外径比导管内径略小，空隙用编织袋堵塞，阻水球安置在导管口下30cm左右，铁丝绑扎在上方吊钩上，与导管口同轴。
利用冲孔桩机卷杨机提起灌浆斗，将灌浆斗与导管相连，连同灌浆斗与导管一起放入孔内，确认导管底接触孔底，做好标记，再将导管提高40cm，拉紧卷杨机手刹。
将储料斗安置在灌浆斗一侧，出料口对准灌浆斗，先将混凝土注满储料斗，再注满灌浆斗，用钢丝钳剪断阻水球铁丝，待灌浆斗内混凝土面下降1/3时打开储料斗出料口闸门，使储料斗内混凝土快速流入灌浆斗内，并连续不间断地灌入孔内。
灌注过程中，导管埋深不大于6m，每次拆管后导管埋深不小于3m，以确保导管不至被拔出混凝土面。
主墩钻孔灌注桩顶设计标高位于承台底面上20cm，为保证桩顶质量，混凝土灌注高度要高出桩顶设计面不小于150cm。
平台上灌注混凝土示意图如图3所示。
2.5.2 水下混凝土灌注过程中应注意的问题
（1）混凝土灌注前，料场合格的砂、碎石、水泥、外加剂等材料不少于设计用量的2倍。
（2）对混凝土拌合机械、输送泵进行检查、维护，保持性能良好。
（3）严格控制进行储料斗内混凝土的坍落度，坍落度太小，混凝土流动性差，易造成堵管。坍落度太大，混凝土易泌水离析，也会造成堵管。
（4）严格按设计配合比投放外加剂，避免混凝土提前初凝造成堵管。
（5）灌注过程中，应不时上下缓慢提升导管，避免导管埋置太深混凝土初凝后提不动或混凝土假凝而堵管。
（6）供电设备、混凝土拌合设备和泵送设备必须是双套，防止机械故障造成断桩。
结语
钻孔灌注桩技术以其适应强、抗震性能好、操作方便、施工安全等优点被广泛地应用于跨径桥梁建设工程中。然而，钻孔灌注桩施工工序繁多，隐蔽性强，且大多在水下施工，这进一步增加了钻孔灌注桩施工的难度。因此，对钻孔灌注桩的施工工艺要求和质量控制显得尤为重要。
参考文献
[1]高大钊,赵春风,徐斌.桩基础的设计方法与施工技术[M]．北京：机械工业出版社.
[2]黄楚周.桥梁工程中钻孔灌注桩基础施工技术探讨[J].山西建筑.
[3]林兴刚,郝伟,韩夏冰等.某高架桥大孔径钻孔灌注桩施工技术研究[J].施工技术.
[4]刘耀东,余天庆等.深水超长大直径钻孔灌注桩施工关键技术研究[J].华中科技大学学报(城市科学版).
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