水上钻孔灌注桩施工工法
1 前言
水上钻孔灌注桩在建造桥梁、码头中应用较广，整个施工过程均在水上作业，难度较施工陆上的钻孔灌注桩要大。施工时必须密切注意桩的质量和作业安全问题。
2 特点
水上钻孔灌注桩施工的特点首先要根据地质、潮汐及水深的资料，搭设工作平台，在工作平台上安放桩架，设置钢护筒，然后用泥浆护壁成孔，放置钢筋笼，灌注砼，养护成桩，其中成孔工艺全部实现机械化。
3 适用范围
本工法适用水上软、硬土层泥浆护壁成孔灌注桩工程。桩径一般在Φ500～Φ1200mm,桩长30～50m。
4 工艺原理
旋转钻成孔是指旋转钻头在钻孔底部旋转钻入，同时把钻渣排出孔外，以形成钻孔。采用钢护筒泥浆护壁，依靠泥浆排渣。
4.1 泥浆护壁原理：采用钢护筒使钻孔内泥浆水位高于钻孔外水位而形成水头差，该水头差值一般为1～2m。在该水头差的作用下，钻孔内的泥浆粘土经渗透作用，吸附在孔壁的表面形成泥皮，隔断孔内外水的渗透，从而防止孔壁的坍塌，抑制地下水的渗出，达到维护孔壁稳定的目的。
4.2 依靠泥浆排渣原理：钻孔中的泥浆的重度比水的大，粘滞性也大，于是泥浆具有浮起钻渣使其难以下沉的作用。在旋转钻成孔时，泥浆的浮渣作用使钻渣易于排出。
5 施工准备 5.1 材料及主要机具 5.1.1 确认合格商品砼厂家。
5.1.2 粘土:可就地选择塑性指数IP≥17的粘土。
5.1.3 钢筋:钢筋的级别、直径必须符合设计要求，有出厂证明及复验报告。 5.1.4 主要机具:回旋钻孔机、泥浆泵、泥浆船、卷板机、砼导管、钢筋机械等。
5.2 作业条件
5.2.1 根据图纸要求搭设操作平台。并确保船舶通航要求。 5.2.2 制作好钢护筒。
5.2.3 制作好钢筋笼。
5.2.4 要选择和确定钻孔机和钻孔顺序,制定施工方案,做好技术交底。 5.2.5 正式施工前应做成孔试验。 6 施工工艺 6.1 工艺流程
搭设工作平台→制作安装钢护筒→钻孔桩就位→钻孔→注泥浆→继续钻孔→排渣→清孔→吊放钢筋笼→射水清底→插入砼导管→浇筑砼→拔出导管→砼养护→拆操作平台。
6.1.1 搭设工作平台
根据承台轴线搭设工作平台,并在承台之间用便桥连接。从两岸向中间方向施工，确保中间约30m宽船舶通航航道。
平台基桩：使用Φ133，壁厚6mm厚钢管，用重锤施打入土，入土深度在5～6米,并使用大规格角钢使之相互焊连,确保平台稳定,上部用18#槽钢与之相互焊接。
6.1.2 钢护筒制作、安装
护筒的直径：根据规范要求，护筒内径比桩身直径大10cm，由6～8mm厚的钢板卷成,每只桩配置一只护筒。
护筒长度：根据地质及潮汐、水深的资料，确定每个护筒长度。护筒入土深度为5m左右，打入淤泥质亚粘土中，护筒比当日水位高出1米，护筒长度一般在10m～12m左右。护筒分三节，每节控制3～5m，电焊连接。
护筒的沉放：护筒的沉放是在作业平台上进行，作业平台上先架设定位器，定位器先由陆上经纬仪交会定位后作临时固定，用桩架将护筒吊起，对准定位孔后缓缓放下，当护筒接近和碰到河床时，再用2台经纬仪校直，在经纬仪的引导下缓慢沉入河底，先以自重沉入，当自重不能沉入时，用起重锤压至规定标高，然后检验护筒沉入质量，并做好记录。
6.1.3 钻机就位:钻机移动采用钢丝绳牵拉。就位后复测天车钢绳滑轮中心、转盘中心、桩中心三点是否一线。并将水平尺放在转盘中心以便检测桩机水平。
6.1.3.1 钻孔就位时,必须保持平衡,不发生倾斜、位移，为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上做出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。
6.1.3.2 钻孔及注泥浆:调整机架挺杆,对好桩位,开动机器施钻、出土,达到一定深度(视土质和地下水情况)停钻,孔内注入事先调制好的泥浆,然后继续进钻。
6.1.4 继续钻孔:防止表层土受振动坍塌,钻孔时不要让泥浆水位下降,一般
泥浆水面比护筒外水面高出1m左右,当钻至持力层后，设计无特殊要求时，可继续钻入1m左右作为插入深度。施工中应经常测定泥浆相对密度。
6.1.5 孔底清理及排渣
在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆护壁。泥浆的相对密度控制1.1—1.2。
在砂土和较厚的夹砂层中成孔时,泥浆相对密度应控制在1.1～1.3；在穿砂夹卵石层容易坍孔的土层中成孔时,泥浆的相对密度应控制在1.3～1.5。
6.1.6 吊放钢筋笼：钢筋笼吊放前应绑好砂浆垫块；吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，钢筋笼放到设计位置时，应立即固定，防止上浮。
6.1.7 射水清底，在钢筋笼内插入砼导管（管内有射水装置），通过软管与高压泵连接，开动高压泵水即射出。射水后孔底的沉渣即悬浮于泥浆之中。
6.1.8 浇筑砼：停止射水后，应立即浇筑砼，随着砼不断注入，孔内沉渣将浮在砼上面，并同泥浆一同排回泥浆船内。
6.1.8.1 水下浇筑砼应连续施工；导管底端应始终埋入砼中0.8m～1.3m；导管的第一节底管长度应≥4m。
6.1.8.2 砼的配合比应根据试验确定，水灰比不宜大于0.6；具有良好的和易性，在规定浇筑期间内，坍落度应为16～22cm；在浇筑初期，为使导管下端形成砼堆，坍落度宜为14～16cm。
6.1.9 拔出导管：砼浇筑到桩顶时，应及时拔出导管。但砼的上顶标高一定要符合设计要求。
6.1.10 同一配合比的试块，每班不得少于1组，每根灌注桩不得少于1组。 7 质量标准 7.1 保证项目
7.1.1 灌注桩的原材料和砼强度必须符合设计要求和施工规范的规定。 7.1.2 实际浇灌砼量严禁小于计算的体积。
7.1.3 浇灌砼后的桩顶标高及浮浆处理,须符合设计的要求和施工规范的规定。
7.1.4 成孔深度必须符合设计要求。以摩擦力为主的桩，沉渣厚度严禁大于30mm，以端承力为主的桩，沉渣厚度严禁大于100mm。
7.2 允许偏差项目
钢筋笼长度:±100mm 桩位偏移：
垂直于桩基中心线：单排桩及群桩基础边桩:d/6且＜200mm
沿桩基中心线：群桩基础中间桩: d/4且＜300mm 桩垂直度: ＜1% 8 质量保证
8.1 泥浆护壁成孔时,发生斜孔、弯孔、缩水和塌孔等情况，应停止钻进。经采取措施后，方可继续施工。一般3小时测一次泥浆比重。
8.2 钻进速度,应根据土层情况、孔径、孔深、供水或供浆量的大小，钻孔负荷以及成孔质量等具体情况确定。
8.3 水下砼面平均上升速度不应小于0.25m/h。浇筑前，导管中应设置球塞等隔水措施；浇筑时，导管插入砼的深度不小于1m。
8.4 施工中应经常测定泥浆密度,并定期测定粘度、含砂率和胶体率。泥浆粘度18～22s,含砂率不大于4%～8％，胶体率不小于90%。
8.5 清孔过程中,必须及时补给足够的泥浆,并保持水面稳定。
8.6钢筋笼在堆放、运输、起吊、入孔等过程中，必须加强对操作工人的技术交底，严格执行加固技术措施。防止钢筋笼变形。
9 主要机具配备 设备名称 钻孔 运输船（泥浆船） 泥浆泵 泥浆泵 潜水设施 型号 GPS20 3PNL 2PNL 数量 2 2只 2台 2台 1套 备 注 循环泥浆用 排污用 10 劳动组织
10.1 钢护筒:加工厂制作成半成品,现场电焊组装2～3人。 10.2 工作平台搭设:专业搭设人员4～5人。
10.3 成孔作业:主要操作人员为钻孔机上人员2～3人,机下操作人员4～5人,电工1人。宜采用混合编组，混合作业队承包方式。
10.4 砼作业:商品混凝土、泵送，接管前台浇筑6～8人。 10.5 钢筋由加工厂加工成型运到现场。 11 安全措施
应遵守国家颁发JGJ59《建筑施工安全检查标准》、《建筑安装工程安全技术规程》及国家、省、市有关安全规定。
因水上作业施工人员特别要注意穿救生衣，遇大风时停止任何水上作业，工作平台以及通航航道应做出标记，以保证夜间行船安全。
12 工程实例
宁波长丰热网过奉化江钻孔灌注桩工程。热力管线过江处江面宽194m，江面平均水深约7.0m,在江中设五个墩子,每个墩子,由3只钻孔灌柱桩组成,直径1200mm,桩深38米。用Φ133钢管桩搭设工作平台(8×12m)；钢护筒采用厚6mm钢板卷成，长度约12米。该工程按上述工法施工，已于2000年2月竣工，效果良好。
