钻孔桩与护筒间缝隙漏水堵漏技术

中铁十三局集团第一工程有限公司    郭崇

【内容提要】：吴忠黄河公路大桥13#为主桥桥墩，位于黄河主河道中，下部结构为混凝土灌注桩群桩基础，共15根桩径1.8m，桩长67m钻孔灌注桩。桩基础施工时，采用搭设水上钢平台，水上钻孔施工，钢护筒为Φ2.2m，δ10mm，长度9m。钻孔桩施工完成后，下沉钢套箱并浇筑封底砼，封底后，对套箱内抽水，并割除封底顶面以上钢护筒，发现钢护筒与钻孔桩桩身间的缝隙处存在严重漏水现象。本文主要介绍了漏水原因分析，以及采用抗离散剂砼，由潜水员对缝隙处进行堵漏的施工技术。

【关键词】：钻孔桩   钢护筒   间隙   漏水   堵漏    抗离散剂   潜水员    

1.情况介绍

吴忠黄河公路大桥13#为主桥桥墩，位于黄河主河道中，下部结构为混凝土灌注桩群桩基础，15根桩径1.8m，桩长67m钻孔灌注桩。桩基础施工时，采用搭设水上钢平台，水上钻孔施工，钢护筒采用Φ2.2m，δ10mm钢板卷制。施工时采用的是直接在原河床面搭设钻孔桩施工钢平台并埋设钢护筒，钢护筒长度为10.6m，其中河床面以下为4m（平台顶面高程为1123.6m，护筒底脚高程为1113m，河床面高程为1117m）。钻孔桩施工完成后，下沉钢套箱，下沉钢套箱时，先将套箱位河床开挖至封底底标高即1113m，也为钢护筒底脚标高，套箱下沉到位后浇筑封底砼，封底砼顶面标高为1115m，即护筒埋入封底砼中2m，封底完成后对套箱内抽水，抽水后割除封底顶面以上钢护筒，发现共有5根桩基存在严重漏水现象，护筒无法割除，水位不能控制，下一步的承台施工不能继续进行。

2.原因分析

由于出现了严重漏水现象（其中有两根桩基的钢护筒已经割开了1.5×1m的出水口，水量很大，另外三根钢护筒只割开了一条缝隙，但也出现了漏水现象），套箱内水位得不到良好控制（共采用了12台6寸离心泵抽水），严重影响了下一步的承台施工。出现上述情况后，项目部组织技术人员对漏水情况进行了仔细探测（漏水情况详见图1），并做了详细分析：

图1：漏水情况探测

2.1桩身质量不合格

即出现了短桩或虚桩头，水由桩身中进人护筒。但通过钻孔桩灌注值班主管工程师回忆及仔细核对原始灌注记录后，混凝土灌注过程中并未出现上述情况，所有桩头预留长度均满足要求，况且是同时有5根桩基出现同样问题，这个分析结果得到排除。

2.2桩身与钢护筒间的缝隙存在漏水

钻孔桩的直径为1.8m，钻头直径为1.78m，而钢护筒的直径为2.2m，桩身、钻头与钢护筒间有40cm空间，即每侧20cm。13#墩孔位处的上层地质为原河床的卵石层，钻机为掏渣式冲击钻，这种冲击钻泥浆护壁较厚，护壁效果较好，并且开钻时先在护筒中造浆，然后慢速进尺，钻至护筒底脚时还要反复造浆冲击成孔。通过分析，这种钻机在钻进时很可能将护筒间与孔身间间隔的卵石层留在了护筒壁上，并没有完全打落，并可能存在一部分打落，而另一部分留存的情况。因此，在护筒与灌注好的混凝土桩身间存在了一层卵石夹层，但由于施工工艺控制的不尽相同，其它10根桩基并未保留这部分夹层，因此只有这五根桩基出现了漏水情况。从现场探测的已经割开的两个护筒情况看，就是存在这个夹层，而这个夹层并不是完全均匀的分布在桩身周围，只是局部存在，封底混凝土下的地下水从这个夹层中大量涌入套箱，并已将夹层中的卵石冲散，同时还把河床中的卵石带入了套箱。 

3.处理方案比较

3.1强行降水，继续施工

从现场只割开了两个护筒的漏水量来看，12台水泵已经不能控制水位到封底砼顶面，况且还有三根桩基也同样存在漏水现象，若将五根钢护筒全部割除，则五根桩基的漏水量将非常大，完全靠水泵强行降水肯定是行不通的。

3.2孔位压浆，封闭卵石夹层

由于出现的漏水情况为护筒与灌注好的混凝土桩身间存在了一层卵石夹层，夹层的局部漏水，也可以采用地质取样小钻机先在夹层部位按护筒圆周钻孔，然后采用管内压浆的办法将卵石夹层封闭。但采取这种方案时，由于桩身下部的卵石层全部是开放的，压浆位置及数量均不好控制，压浆的方量将非常大。同时，由于钻孔孔位较多，还需搭设钻孔小平台，处理时间较长，将严重影响工期。

3.3潜水员水下施工抗离散剂砼，封堵漏水点

水中作业是潜水员的强项，用潜水员来解决水中出现的问题应该是最合适不过的。在与潜水员联系后，并通过探讨研究，根据以前其他工程类似的水下堵漏情况，由潜水员水下作业，采用抗离散剂砼封堵是完全可行的。

4处理方案

4.1割除护筒，找出漏水点

通过仔细研究及探讨，采用潜水员水下封堵的方案，必须先找出漏水点，由于潜水员水下切割护筒时间较长，不方便施工，可先降水至封底以上20cm（先封堵已经割开护筒的两个桩基，另外三根桩基再完成这三根桩基后再处理，这样可保证用水泵降水的效果），整体割除护筒，然后由施工人员利用钢钎探测桩身与护筒间的夹层情况，探明漏水位置并做好标记，同时采用风镐将所有漏水点及其他部位的虚浮卵石夹层凿除（凿除深度控制在1m以上），保证堵漏砼的厚度，确保一次封堵成功。

4.2回水，水下清理

探明两根桩基的漏水情况后，先将套箱内的水位回注到与套箱外侧水位相同，这样可以控制漏水点处的水流，使漏水点处不再涌入卵石及淤泥。然后潜水员下水清理漏水点处的卵石及泥浆（回水时，漏水点会不断地带入卵石及泥浆，必须先这部分杂物清理干净后，才能保证封堵质量），杂物清理干净后即可进行水下封堵施工。

4.3水下封堵

4.3.1封堵用抗离散剂砼配合比

采用掺有抗离散剂的砼，通过现场试配（水中凝固效果，强度提升速度等指标），选取了合适的抗离散剂砼，这种掺有抗离散剂的砼具有水下可迅速凝固，强度提升快（两天强度即可抽水施工）等特点，适合在水下施工，具体配合比为：

抗离散剂A（粉料）：掺量1.5%

抗离散剂B（液料）：掺量3%

水泥：砂：石子：A：B：水=500：740：955：7.5：15：80

4.3.2搅拌方法：

a.按配比将水泥、砂子与抗离散剂A投入强制式搅拌机内搅拌1分钟；

b.加入配比量的抗离散剂B与水，搅拌2分钟；

c.加入配比量的石子搅拌1分钟；

d.静停5-10分钟；

e.再搅拌1分钟左右即可浇灌。

4.3.3封堵作业

封堵作业完全由潜水员完成。先将搅拌好的抗离散剂砼装入具有防水效果的蛇皮袋中，由潜水员带入水下，在漏水点处割开蛇皮袋将砼直接倒入漏水点，并挤压密实（尽量减少搅动及与水的接触面），将两根桩基的所有漏水点灌注至护筒顶，并压实后，潜水员出水。

5.注水正压，保证强度

由于黄河中的水位是不断变化的，可能会出现套箱外侧水位高出内侧情况，将会对刚封堵好的砼产生负压力，降低封堵砼强度甚至会压漏封堵砼。因此保证套箱内水位始终高于外侧水位是必须要控制好的。安排专人观察水位变化情况，及时向套箱内注水，保证套箱内水位为正压力。

6.等强，抽水

封堵时拌制一袋同样配合比的封堵砼，放入13#墩套箱水中，等强两天后，检查袋中封堵砼强度，满足要求后，即可抽水进行下一步施工。从实际施工情况看，两天强度达到后，抽水的效果已经完全控制住了漏水情况。同样方案处理完成剩余三根漏水桩基。

7.结论

采用这种方案处理钻孔桩与护筒间缝隙处的漏水情况是完全可行性。其有几点优势：处理时间短（五根桩基两次处理时间共计7天）；成本较小，主要是潜水员的作业台班费，不需要其他机械设备配合；原材料采购简单。并可用于其它部位的水下堵漏施工，但封堵时必须将漏水点的杂物清除干净，并保证封堵砼厚度，封堵后要始终保持水位的正压力。

但出现的这种漏水情况同时也提醒我们在施工同样的桩基础时，应在钻孔过程中就要避免这种情况发生，钻孔时可采用在钻头外圈加焊大直径（与护筒内径相同）的钢筋圈，将可能存在的夹层清除掉，完全可以避免这种情况发生。另外项目部施工的10#墩位也为同样的钻孔工艺，并完成了钻孔桩施工，但未施工钢套箱。因此在施工钢套箱时就对所有桩基进行了处理，即在开挖套箱下沉位置的河床时就对每根桩基的护筒底脚处超挖（超挖至护筒底脚以下1m，将桩身周围的卵石层全部清除），同时把已经松动的钢护筒拔除，并清除掉夹层卵石，这样可以在封底时将桩基周围用封底砼包裹住，避免了地下水从夹层中涌入，实际施工效果良好，未出现漏水情况。

【参考文献】:

   《路桥施工计算手册》  人民交通出版社   （ISBN 7-114-03855-0）

《公路桥涵施工技术规范》  （JTJ041-2000）