水下接桩施工探讨

水下接桩施工探讨

陈经强

中交一公局路桥华祥国际工程有限公司

摘要：根据笔者近年的相关施工经历，结合试验检测等数据对水下接桩施工的可行性进行探讨，对相关施工注意事项做一般性总结，为今后类似工程的决策与实施提供参考。

关键词：水下接桩，可行性，注意事项

引言

桩基施工是桥梁施工的重中之重。特别是在有水作业的施工环境下，如水下灌注桩基混凝土施工，必须从组织上、技术上给予保证，确保桩基灌注的连续性。但在实际施工中可能会因为种种原因导致施工不能连续，断桩也就随之发生。接桩要综合考量施工条件、地质条件、接桩位置等因素，选取可行的处理方案，必须首先保证接桩成桩质量，其次要兼顾经济合理的原则。无水条件下人工挖孔接桩在理论及实践上已然成熟，本文结合实例探讨有水条件下的接桩。此类接桩一般的施工条件为：断桩面以上位置可通过采用人工挖孔清孔等方式予以清理，断桩面松散混凝土可凿除干净，但无法通过孔内直接抽水等方式彻底抽干水体。

1、初步理论分析：

山区桥梁施工因为地形、地质等因素的制约，桩基施工经常会采取人工挖孔的成孔方式。普遍认知人工挖孔一般是不适用于有水的环境下的。在山区挖孔过程中也会遇到有水的情况，一般水流会沿孔壁四周或孔底流（涌）入孔内，给施工带来困难，但因为山区的地质条件（岩石多、整体性好），采用桩孔内抽水的方式，桩基是可以成孔的。成孔后的桩基水头上升并逐渐趋于稳定，在灌注混凝土时，往往因孔内积水无法抽净而采取水下灌注混凝土的施工方式，即我们通常说的清水桩灌注。类似水下浇注钻孔灌注桩，清水桩灌注通常采用安装导管的浇筑方式对桩底进行封底灌注，但与钻孔灌注桩不同的是浇筑时若桩内的水头高度与导管长度相差较大，混凝土会夹杂着空气流动到桩底部位，随着水体的进入、填充，进而会造成桩底混凝土的“水洗”离析，从而导致检测波形不明显。施工中为解决此种问题一般采取的措施是：孔内水基本能抽干时采用投入一定量的干水泥后马上灌注；孔内涌水严重无法排干时，采用向孔内注满水后灌注的方法。

对比分析水下接桩与山区水下灌注混凝土的施工条件，在理论层面上采用类似于清水桩水下灌注混凝土的方式来进行水下接桩是可行的。

2、工程实例：

某桥梁桩基桩长20m左右，采用冲击钻冲击成孔，水下灌注桩基混凝土。浇筑过程中因混凝土供应不及时，在离护筒11m位置处发生断桩。后决定采用人工挖孔的方式清理孔内杂物进行接桩。因断桩面以上地质为土夹砂石，地下水位较高，挖孔过程中出现流沙现象。为顺利下挖，在桩基钢筋笼外侧吊放桩基同直径大小的钢护筒，顺利下挖到断桩面，并彻底清除了表面松散的混凝土，但因护筒连接处不密闭，水流通过缝隙进入孔内无法抽净，同时有少量砂随水流流入，采用导管灌注水下混凝土的方式进行接桩，灌注前尽可能抽水并清理孔底，并投入一定量干水泥，灌注开始时孔内水深40cm左右，灌注过程中水流不断，灌注至桩顶。

灌注完成后，达到混凝土龄期要求进行桩检，声测波形见下图：

图一：桩基声测结果

后对桩基进行了取芯验证，取芯处混凝土存在一定程度的离析，需对桩基进行补强处理。分析混凝土离析出现的原因：孔内水不能抽净，流沙也一直进入孔内，为保证孔底干净来不及往孔内加满水。浇筑混凝土时，因为存在较大的水头差，而造成封底混凝土夹杂空气，造成混凝土离析。

在实际施工中，受各种条件的制约，现实施工往往是复杂多变的，纯粹的理论条件在目前施工水平下有时是难以实现的。具体到水下接桩，施工过程中的不确定因素总结如下：

1）地质条件往往是复杂的，桩内一般不只有清水流入，往往还夹泥带砂，需要保证孔内清洁，甚至需要不停的清理，因此在灌注混凝土时不能减少水头差，不能完全达到清水桩的灌前要求。

2）灌桩的原理源于清水桩灌注，但目前对清水桩灌注研究不甚明了，施工中缺少具体数据的支撑，更多的依靠定性分析和施工类比经验。

3）目前的施工组织、施工精度等均达不到快速、准确施工的要求，主要体现在机械化水平不高、工序衔接时间长、施工监测测量手段较为原始等。

考虑到以上不利因素的制约，在目前的施工水平条件下，除非是在施工条件简单、有充足的施工把握的情况下，否则建议不要直接采用清水桩灌注的水下接桩工艺。

3、有水桩基接桩方法探究：

既然清水桩灌注的接桩方法在实际使用中风险较大，我们来探讨其他的接桩方法。鉴于无水接桩施工的可靠性，有水接桩的一个思路为：通过对水流（泥、砂）进行疏导、引排，尽量将水下灌注转换为无水灌注。根据桩周的水流、地质情况，可选取以下处理方法：

3.1桩外降水井（坑）

若水流方向较为单一，则可以考虑在桩基外部水流的上游设置降水井的方法来引排桩内水流。

3.2钢板桩+降水井

若桩内四周多个方向有流水，且多伴随有流沙、流泥发生时，一般在桩周围布设钢板桩和降水井，对桩周的土壤进行疏干，然后实施开挖。此种方法适应于桩周为土质、沙质的情况，在江浙等省已有成功运用的工程实例，但要综合考虑其经济成本。

3.3钢护筒栓塞法

对山区特别是石质地质条件来说，可采用钢护筒封闭止水（砂）的处理方法：在钢筋笼外侧加设钢护筒,用锤击辅以人工配合的方法压入断桩处混凝土面上,然后灌注混凝土至断桩面以上1m形成混凝土栓塞,待其有一定强度后,人工凿除混凝土至断桩面下新鲜混凝土面,清孔、重新灌注混凝土。本文所举案例，可采用此种方法进行处理，需要在原来基础上加强护筒之间的焊接连接。

4、结论

1、虽然理论上可行，但清水桩灌注混凝土接桩的方法在现场实际操作中存在较大的施工风险，施工中慎用。

2、为保证接桩质量，施工中应采取一种或多种措施，尽量将水下接桩施工转化为无水接桩。

5、结语

需要注意的是从数理学统计的原理来看，单个数据结果存在较大的离散型，不足以形成一般性结论。而且鉴于水下接桩本就是小概率事件，对此需要进行进一步的研究。而本文以作者的工作经历为基础形成的一些看法、见解难免有所偏颇，甚至可能存在较大疏漏，所形成的结论等结果也仅供参考，同时恳请专业人士予以批评指正，共同提高。

参考文献

[1]《人工挖孔桩及清水灌注技术》，中国高新技术企业，2012年09期，刘德福

[2]《清水条件下桩基灌注施工体会》，房地产导刊，2013年24期，谢彬

[3]《介绍一种钻孔灌注桩接桩办法》，水利天地，2001年09期，张守民，于冬，张干武

作者简介：陈经强，男，1986年11月生，大学本科，助理工程师