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深水基础施工技术
研究报告

铁道建筑研究设计院

2001年2月

目 录

一、前言
二、国内深水桥梁发展概况
三、桥梁深水基础施工的关键技术
（一）水上施工运输方式
1、施工栈桥运输方式
2、船运方案
3、综合运输方案
4、水上施工运输方式总结
（二）钻孔平台
1、固定工作平台
2、浮动工作平台
3、钻孔平台总结
（三）钻孔桩施工
1、钻机选型
2、护筒
3、泥浆的配制
4、成孔工艺
5、灌注工艺
6、钻孔灌注桩施工工艺流程
7、深水钻孔桩施工控制措施
8、钻孔桩的质量检验
9、钻孔桩基础施工小结
（四）围堰施工
1、低桩承台的围堰施工
2、高桩承台的围堰施工
3、围堰施工总结
（五）封底及承台的大体积混凝土施工
1、水下大体积封底混凝土的施工
2、承台大体积混凝土的施工
四、深水基础施工所需要的主要机具设备
五、我系统深水基础施工存在的问题和建议
（一）我系统深水基础施工状况
（二）存在的问题
（三）建议
附：两个深水基础墩施工的方案及设备

深水基础施工技术

一、前言

在我国，随着经济的发展，大型深水桥梁建设逐渐增多，深水基础的施工技术水平亦有了突飞猛进的发展。深水基础的施工一直是深水桥梁施工中的重点和难点，是深水桥梁施工中制约工期的主要因素。发达国家，由于施工设备先进，深水基础的施工技术得到不断发展。但由于我们中铁建系统深水桥梁施工技术研究相对较少，在桥梁深水基础施工中没有形成一套完整的体系。随着我国基础建设投资的增加，跨越长江、海峡的铁路、公路桥梁会越来越多，进行深水基础施工技术的研究是非常必要的。我们中铁建系统近十几年来也进行了许多深水桥梁的施工，但由于各自为政，在深水基础的施工中没有形成一套完整的技术体系和配套设备，因此通过对深水基础施工技术的研究，制订水上施工设备的配套计划，对于我们中铁建系统修建大型深水桥梁的施工技术水平具有重要的意义。

二、国内深水桥梁发展概况

我国深水桥梁大多数分布在长江中、下游及其支流，以及沿海海峡等流域。国内的深水桥梁的基础设计形式多数为桩基础，沉井基础已很少采用。根据桩基础形式按施工方法可分为钻孔桩基础和打入桩两种，桩基础按承台的位置又分为低桩承台桩基础和高桩承台桩基础。
进入90年代，由于长江经济带和沿海经济的发展，我国跨长江、海峡的大型桥梁建设逐渐增多，特别是由于长江中、下游的水文、地质特点，其桥梁的建设基本代表了我国的桥梁建设的最新水平和发展趋势，下表为近十几年来长江中、下游及跨海部分大桥建设及深水基础施工情况和发展趋势。
长江中、下游部分桥梁建设及深水基础施工概况
桥名
竣工年份
结构形式及跨径
基础形式
基础施工方案
重庆长江二桥
1991
169+444+169m双塔双索面PC梁斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ280cm
钢套箱围堰
犍为岷江大桥
1991
118+240+118m双塔双索面PC梁斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ250cm
钢套箱围堰
云南中旬县伏龙桥
1992
主跨110m混凝土拱桥
低桩承台钻孔桩Φ250cm
钢套箱围堰
九江长江大桥
1993
主跨216m连续钢桁梁桥
低桩承台钻孔桩Φ280cm
钢套箱围堰
江苏扬中桥
1994
主跨100m预应力混凝土T形刚构
低桩承台钻孔桩Φ200cm
钢套箱围堰
黄石长江公路大桥
1995
162.5+3×245+162.5m连续刚构
低桩承台钻孔桩Φ300cm
外径28m、内径25m双壁钢套箱
铜陵长江大桥
1995
主跨432m斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ280cm、Φ400cm、Φ460cm
外径31m、内径28m双壁钢围堰钻孔平台及承台施工
武汉长江二桥
1995
180+400+180m斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ250cm、Φ200cm
双壁钢围堰钻孔平台及承台施工
丰都长江大桥
1996
主跨490m双铰钢桁梁悬索桥
低桩承台钻孔桩Φ280cm
钢套箱围堰
湖北西陵长江大桥
1996
主跨500m悬索桥
低桩承台钻孔桩Φ250cm
钢套箱围堰
万县长江大桥
1997
主跨420m钢筋混凝土拱桥
低桩承台钻孔桩Φ250cm
钢套箱围堰
涪陵长江大桥
1997
149+330+149m双塔双索面PC梁斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ280cm
钢套箱围堰
江津长江大桥
1998
主跨240m连续刚构
低桩承台钻孔桩Φ280cm
钢套箱围堰
江阴长江公路大桥
1999
369+1385+369m悬索桥
低桩承台钻孔桩Φ300cm
双壁钢围堰钻孔平台及承台施工
南京长江二桥
2000
628m斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ300cm
双壁钢围堰钻孔平台及承台施工
芜湖长江大桥
2000
180+312+180m双塔双索面钢桁梁斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ300cm
钢套箱围堰
泸州长江二桥
在建
145+252+49.5m连续刚构
低桩承台钻孔桩Φ250cm
钢套箱围堰
杭州钱塘江下沙大桥
在建
127+3×232+127m连续刚构
低桩承台钻孔桩Φ280cm
钢套箱围堰
湖北荆州长江公路大桥
在建
200+500+200m双塔双索面PC梁斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ250cm
钢套箱围堰
湖北鄂黄长江公路大桥
在建
55+200+480+200m双塔双索面PC梁斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ300cm
钢套箱围堰
湖北军山长江公路大桥
在建
48+204+460+204+48m双塔双索面钢箱梁斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ250cm
钢套箱围堰
新长铁路长江轮渡靖江岸栈桥
在建
5×48m简支钢桁梁
低桩承台打入桩Φ55cm
钢套箱围堰、钢板桩围堰承台施工、专业打桩船、拼装式打桩船

部分跨海桥梁建设及深水基础施工概况
桥名
竣工年份
结构形式及跨径
基础形式
基础施工方案
汕头海湾大桥
1996
154+452+154m混凝土箱梁悬索桥
高桩承台钻孔桩Φ250cm
钢吊箱围堰承台施工、固定支架平台钻孔
朱家尖海峡大桥
1997
80+128+80m连续梁桥
高桩承台钻孔桩Φ250cm
钢吊箱围堰承台施工、固定支架平台钻孔
南澳跨海大桥
1998
130+205+130m连续刚构
钻孔桩Φ250cm
钢套箱围堰
珠海琪淇澳大桥
1999
40.5+136+320+136+40.5m斜拉桥
钻孔桩Φ250cm
钢套箱围堰
岑港大桥
在建
50+50+50m简支梁
高桩承台Φ120cm预应力管桩
钢吊箱围堰
响礁门大桥
在建
80+150+80m连续梁
高桩承台钻孔桩Φ250cm
钢吊箱围堰承台施工、固定支架平台钻孔
桃夭门大桥
在建
2×48+50+580+50+2×48m斜拉桥
低桩承台钻孔桩Φ220cm
钢吊箱围堰承台施工、固定支架平台钻孔

从以上表中可以看出，深水桥梁的发展趋势是：由于通航要求、梁部技术以及桩工机械的进步，使得为减少深水基础施工的工程量和满足通航要求而设计的大跨度深水桥梁得以不断发展。
自90年代以来，随着桩工机械的不断研制，钻孔桩已朝着大直径、多样化、变截面、空心桩方向发展，目前，钻孔灌注桩的最大直径已达500cm。伴随着桩基的应用，为通航需要和抗冲刷而设计的低桩承台正在普遍应用。

三、桥梁深水基础施工的关键技术

随着我国大型桥梁建设的跨径增长，深水基础的施工技术已成为大型桥梁建设的关键技术。深水基础施工包括桩基础和承台的施工，分析深水基础的施工，其关键技术包括水上施工运输方式、水上施工平台的结构形式、水上钻孔桩的施工、围堰的施工以及土封底及承台大体积混凝土的施工等方面。
（一）水上施工运输方式
水上施工的关键就是如何进行设备、材料的运输以及混凝土的施工，目前水上施工运输的方式主要有三种：施工栈桥运输方案、船运方案、综合运输方案。
1、施工栈桥运输方案
一般情况下，深水基础施工的环境多为大江大河，其风大浪大，自然条件对施工影响较大，施工多采用栈桥方案。搭设临时栈桥作为深水基础施工的便桥，利用栈桥进行钻孔灌注桩的施工的材料及机械设备的运输通道。另外，水中墩越多，跨度越小，水深越浅，落潮时大船难以进入的深水基础施工，采用栈桥作为陆上运输方案越合理。
栈桥的形式有如下几种：浮式栈桥和固定式栈桥，浮式栈桥和固定式栈桥均可分为单线或双线栈桥两种。
（1）浮式栈桥方案
在水位较深、流速较小、不受台风影响的深水基础施工中，可采用浮式栈桥作为交通运输便道。浮式栈桥施工避免了风险性较大船只运输，施工进度快，减少了临时工程的时间。但由于使用水上设备较多，一般较少采用。
我系统的浮式栈桥一般采用铁路六四式标准舟节组拼作为浮体，在浮体上架设铁路六四式军用梁作为桥跨结构承受上部运输荷载，利用锚碇锚固定位。
（2）固定式栈桥方案
在水深流急、河床覆盖层较厚、受台风及潮汐影响的深水基础施工时，可搭设固定式栈桥作为交通运输便道。搭设临时施工栈桥所用的时间虽然较长，但可为后续工程的施工提供一劳永逸的交通运输便道，较安全经济。
固定式栈桥一般采用钢管桩打入覆盖层一定深度作为临时支墩，在临时支墩上安装横梁和上部桥跨结构，上部桥跨一般采用六四式铁路军用梁等制式器材。（固定栈桥结构图示见附图一）
无论浮式栈桥还是固定式栈桥，均要根据工程量的大小和工期的长短以及运输时的大小选择采用单线或双线栈桥。具体采用何种方式的栈桥还要根据具体的自然条件、河床地质条件和工程情况确定。
（3）栈桥施工方法
浮式栈桥施工与铁路浮桥的施工相似，需专业的水上施工队伍进行，此不赘述。
固定式栈桥施工时，先利用打桩船将钢管桩按设计的桩位打入河床覆盖层足够承载的深度，根据桥跨的不同可以采用浮吊架设和悬臂法架设桥跨结构。根据河床地质情况布置钢管桩的长度、根数和桥跨的跨径。根据施工能力确定栈桥的桥跨结构和施工方法。
2、船运方案
在深水基础施工中，船运方案主要采用大型水上设备，如浮吊、混凝土拌和船、运输船、方驳等，使水上施工更加机动灵活，此方案需要的水上设备昂贵，需要一套技术完整和设备齐全的专业化施工队伍。
3、综合运输方案
深水基础工程中，在通常情况下，不仅有深水区基础还有浅水区基础，在施工中，单独采用一种水上施工运输方式难以满足施工要求。一般情况下，在浅水区采用施工栈桥运输方案，在深水区采用船运方案，采用两种运输方式的相互配合是深水基础桥梁建设的最佳方案。但要根据设备的配备情况酌情处理。
4、水上施工运输方式总结
从我国长江流域及跨海桥梁建设情况看，一座大桥的深水桥梁建设，都会涉及到深水区与浅水区桥梁施工运输方式组织问题，一般情况下采用综合运输方案。在浅水区由于水深较浅，大型水上设备容易搁浅，难以进入，通常在浅水区采用施工栈桥运输方案进行浅水区基础施工。利用栈桥延伸至深水区，作为船运码头，在深水区采用大型水上设备进行基础施工。
（二）钻孔平台
在深水基础钻孔施工时，必须在桩位设置为钻机设置工作平台。深水基础钻孔桩施工工作平台的形式可分为固定工作平台和浮动工作平台两种。
1、固定工作平台
固定工作平台即工作平台支撑于河床的覆盖层或基岩之上，平台的稳定性及刚度较大，抗潮水和台风的能力较强。在受潮水及台风影响的深水基础施工中，河床的覆盖层较厚的情况下，一般采用固定平台。
固定工作平台多种多样，从支撑形式可分为支架工作平台和围堰工作平台两种。支架工作平台形式多种，大多是在打入的临时桩上部架设梁体作为工作平台，包括木桩工作平台、钢筋混凝土桩工作平台或型钢、钢管桩等工作平台。围堰工作平台包括钢套箱围堰工作平台、钢板桩围堰工作平台、浮运薄壳沉井工作平台。
（1）支架工作平台
常见的支架工作平台是利用已下的钢护筒加少量临时钢管桩作为支撑的钻孔平台。
在受潮水及台风影响的深水基础施工中，河床的覆盖层较厚的情况下，在水中墩、台位置处，用锤击或振动法沉入若干根露出水面的木桩、钢筋混凝土桩或型钢、钢管桩等作为支架桩。将各桩连接起来，并在桩顶设置纵、横梁，铺上木板或薄钢板，在水面上造成一个工作平台。工作平台的高度应高出施工最高水位50cm以上。工作平台的平面尺寸根据桥墩的桩孔数量和排列进行规划按施工需要确定。支架桩的入土深度应根据土层的支承能力和对钻孔操作时的稳定要求决定，一般不小于3m。
按组成平台的构造可分为型钢平台、桁架平台和型钢与桁架组合平台。常用的桁架有万能杆件、贝雷梁或六四式军用梁，根据钻机设备大小和已有设备情况选用。桁架与型钢组合形式以桁架做纵梁，型钢做横梁，应用较广。
按流水方向、钻机布置可分为：横置形式，其钻机布置方向与水流方向垂直；直置形式，其钻机布置方向与水流方向平行。钻机直置形式防船碰撞的能力和平台稳定性较好，一般采用平台上钻机直置形式为宜。
钢管桩直径一般为60～120cm，常用6～10mm厚的钢板卷制，管的最大长度可达30m，钢管桩一般打入河床深度8～15m。如承载力不够，一般用增加根数来满足。（钢管桩支架工作平台结构图示见附图二）
工艺流程：
测量定位→插打支架桩→安装支架桩的联接系→安装钢护筒导向架→安装支架上钻机工作平台→插打钢护筒→安装钻机及配套设施→钻孔。
（2）利用围堰设置工作平台
①钢套箱围堰工作平台
在深水基础施工中，因流速较大（3m/s以上），如不先设围堰，则下沉钢护筒十分困难。因此，在墩位处设置围堰，使围堰内的水成为静水。围堰的种类很多，其中钢套箱围堰坚固，整体性好，刚度较大，抗冲刷、抗撞击的能力很强，对于抗台风和潮水有利。一般在河床覆盖层较厚、低桩承台的深水基础施工中，利用钢套箱围堰作为承台施工的防水设施的同时，利用钢套箱围堰和钢护筒作为支承，上面安装钻机钻孔的工作平台进行钻孔桩的施工。
钢套箱围堰的构造形式一般根据承台的形式确定，可分为矩形、圆形及圆端形等。钢围堰构造形式的确定受多种因素的制约，如水文、地质、起重设备等。平面形状的确定主要受承台平面尺寸的影响以及水深的影响。当承台的平面尺寸长宽比小于1.5时，采用圆形围堰更为合理，但水深大于15m的情况下，若采用矩形围堰，需加设多层内支撑，施工空间难以保证，同时也大大增加了钢材的用量，此时采用圆形围堰更为合理。钢套箱围堰的结构形式按大龙骨的形式可分为桁架式和型钢组焊形式。围堰上的平台形式与支架平台的形式相同。（钢套箱围堰工作平台结构图示见附图三）
工艺流程：
测量定位钻孔桩→下沉钢套箱围堰→安装钢护筒导向架→插打钢护筒→浇注钢套箱围堰封底混凝土→安装钢套箱围堰上钻机工作平台→安装钻机及配套设施→钻孔。
②浮运薄壳钢筋混凝土沉井工作平台
若河床基岩裸露，钢套箱及钢板桩围堰无法使用，可采用钢筋混凝土薄壳沉井，将几个桩孔一起围在沉井内，井顶设工作平台逐个钻孔，代替单个安设护筒的做法。沉井可重复利用，进行多个桥墩基础钻孔施工。由于沉井体积大，所以比较稳定，适合在水深流急、河床无覆盖层的深水上基础钻孔施工。浮运薄壳钢筋混凝土沉井工作平台需用的材料较多，技术也较复杂，在一般情况下，深水桥墩基础较少时采用此法很不经济，很少采用。（浮运薄壳钢筋混凝土沉井工作平台结构图示见附图六）
工艺流程：
沉井河边岸滩预制→滑道及临时码头修建→沉井浮运就位→沉井韧脚下堵漏→沉井抛锚定位→沉井上铺设工作平台→钻机及配备设施安装→钻孔。
2、浮动工作平台
浮动工作平台是利用船体、六四式标准舟节以及浮箱等浮体拼装而成的平台，利用锚碇进行定位，在平台上安装钻机进行钻孔桩的施工。浮体的大小根据水流和荷载的情况而定。它主要适用于风浪、流速小，水位变化不剧烈的深水基础施工中。
浮动工作平台形式：浮船、六四式标准舟节、浮箱等工作平台。（浮动工作平台结构图示见附图四）
工艺流程：
拼装浮动工作平台→平台就位锚碇→插打钢护筒→安装钻机及配套设施→钻孔。
3、钻孔平台总结
水上工作平台主要是为钻孔施工创造平台，从长江流域深水桥梁建设的情况来看，其深水基础施工平台都采用固定工作平台形式，目前，由于深水基础的低桩承台基础施工基本都采用钢套箱围堰，因此，对于基础、桩径较小，钻机荷载较小的基础可以直接在围堰上搭设钻孔平台；对于基础、桩径较大，钻机荷载较大基础可利用围堰和下沉钢护筒共同作为支承搭设钻孔平台。
（三）钻孔桩施工
随着深水基础大直径钻孔桩越来越多的采用，由于大直径钻孔桩断桩后补桩相当困难，使得深水钻孔桩施工的难度越来越大。施工中的难点就是钻机的选型和钻孔桩的施工中的关键技术控制，其中施工关键技术包括钻机的选型、护筒的埋置深度、泥浆配制、成孔工艺、成桩工艺、质量监控技术等。
1、钻机选型
根据不同的河床地质情况、钻孔直径及深度选择合适的钻机型式是钻孔桩施工成败的关键。深水基础钻孔桩施工通常所选用的钻机型式有：正循环钻机、反循环钻机、潜水钻机、冲击钻机，不同型式的钻机有其不同的特点和适用范围。
正循环钻机：
钻进和排渣同时连续进行，成孔速度较快，最大钻孔深度100m；但需设置泥浆槽、沉淀池、储浆池等，施工场地占地面积较大，需要大量的水和泥浆原料；所需泥浆较稠，孔壁泥浆护壁层厚度常达5cm～7cm，桩周摩擦力较低。
反循环钻机：
排渣连续性好，速度较正循环钻机快，功效较高；钻进岩层的岩石强度可达180MPa左右，排渣不需泥浆，在孔壁十分稳定的地层中甚至可用清水；在孔壁不稳定的地层中，必须调制相对密度小于1.10的优质泥浆，泥浆用料远远小于正循环钻机；最大特点是孔壁保护膜较薄，不减弱桩的摩擦力；其缺点是：扩孔率大于正循环，钻机结构复杂，造价偏高。反循环钻机被广泛应用。
潜水钻机：
分正反循环钻机两种，其钻孔效率较一般正反循环回转钻机高；钻具简单、轻便、易于搬运、噪音小；成孔垂直度好于其他类型的钻机。铁道建筑研究设计院已成功研制生产了QZ-1500型工程潜水钻机，QZ-2500型多钻头钻机也早已设计完成。
冲击钻机：
分为实心锥和空心锥（管锥）两种。
实心锥冲击钻机：适用的地层和土质广泛，特别是在坚硬的大的卵石、漂石及岩石地层，该钻机更能发挥出其冲击特点。但钻普通土时，进度比其他方法都慢；不能钻斜孔。
空心锥冲击钻机：较实心锥冲击钻机钻孔速度快，但因锤重较轻，故不能用于漂石和岩层；钻大直径的孔时，需采用先钻小孔逐步扩孔的方法。
施工中，应根据桩径的大小、地质的不同等特点选择合适的钻机。
深水基础钻孔桩施工常用的钻机型式
钻机型式
适用范围
泥浆作用
土层
孔径（cm）
孔深（m）
正循环钻机
粘性土、粉砂、细中粗砂含少量砾石、卵石（含量少于20%）的土、软岩
80～300
30～100
浮悬钻渣并护壁
反循环钻机
粘性土、砂类土、细中粗砂含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径小于钻杆内径的2/3）的土
80～350
用真空泵＜35，用空气吸泥机可达65，用气举式可达120
护壁
潜水钻机
淤泥、腐殖土、粘性土、单轴抗压强度小于20MPa的软岩
非扩孔型：80～300扩孔型：80～655
标准型：50～80
超深型：50～150
正循环浮悬钻渣；反循环护壁
冲击钻机
实心锥：粘性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石；空心锥：粘性土、砂类土、砾石、松散卵石
实心锥：80～200空心锥（管锥）：60～150
50
浮悬钻渣并护壁

国产正循环回转钻机
钻机
型号
钻孔直径（cm）
钻孔深度（m）
转盘扭矩（KN·m）
提升能力(KN)
驱动动力功率（KW）
钻机质量（Kg）
生产厂家
主卷扬机
副卷扬机
GPS-10
40～120
50
8.0
29.4
19.6
37
8400
上海探机厂
GJC-40H
50～150
40
13.9
30
20
35
15000
天津探机厂
(1-2.5)m/60m
100～250
60
20.6
60

石家庄煤机厂
XY-5G
8～120
40
25
40

45
8000
张家口勘机厂
ZJ-150
150～200
40
20

55

郑州勘机厂
BRM-08
60～120
40～60
7.8
30

22
13600
铁道部大桥局桥梁机械制造厂
BRM-1
80～150
40～60
12
30

22
9200
BRM-2
80～150
40～60
28
30

28
13000

国产反循环回转钻机
钻机
型号
钻孔
方式
钻孔直径(cm)
钻孔深度(m)
转盘扭矩（KN·m）
转盘转速(r/min)
加压给进方式
驱动动力功率（KW）
钻机质量(Kg)
生产厂家
KP3500
气举或泵吸反循环
350～800
80～120
210
0～24
自重或
加压
4×30
46706
郑州勘机厂
KP2000
正反循环
200～300
100
7.0～43.8
10～63
自重
45
12000
郑州勘机厂
KP1500
正反循环
150～200
100
4.5～23.5
15～78
自重
37
11000
石家庄煤机厂
QJ250-1
气举或泵吸正循环
300～600
100
117.6
7.8～26
自重
95
17000
石家庄煤机厂
ZJ150-1
正反循环
150
70～100
3.5～19.6
22～120
自重
55
10000
张家口勘机厂
XF-3
正反循环
150
50
40
12
自重
40
7000
郑州勘机厂
GPS-25
泵吸反循环
250
80
30
6.11～20

37
28800
上海探机厂
GPS-20
泵吸反循环
200
200
30
8.14～56

37
10000
上海探机厂
HTL-300
气举反循环
120～300
40～120
5～54
5.9～44

75000
湖南路桥公司河南耐磨材料公司
KPY-400
气举反循环
400
120
220
3,9

375
42500
湖南路桥公司武汉内河港机厂
QZY-300
气举反循环
150～300
100
100
8,16

210
140000
洛阳矿机厂
BRM-4
正反循环
300
40～100
15～80
6～35
配重
75
32000
武汉桥机厂
BRM-4A
正反循环
150～300
40～80
15～80
6～35
配重
75
61877
武汉桥机厂
GJD1500
正反循环冲击钻机
150～200
50
39.2
6.3～30

63
20500
张家口勘机厂
KPG300
气举反循环
150～300
130
80,100
3～14

10
166000
武汉桥机厂

2、护筒
钻孔桩施工采用护筒起到固定桩位，引导钻头方向，隔离水源免其流入井孔，保持孔口不坍塌，并保证孔内水位（泥浆）高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力（水头），以保护孔壁免于坍塌等作用。
（1）护筒的制作要求
①用钢板或钢筋混凝土制成的埋设护筒，应坚实不漏水；护筒入土较深时，宜以压重、振动、锤击或辅以筒内除土等方法沉入。
②护筒的内径应比桩径稍大：当护筒长度在2～6m范围内时，有钻杆导向的正、反循环回转钻护筒内径比桩径宜大20～30cm；无钻杆导向的正反潜水电钻和冲抓、冲击锥护筒内径比桩径宜大30～40cm；深水处的护筒内径至少应比桩径大40cm。
③护筒的制作：卷制护筒钢板厚度按实际受力情况和振动锤作业需求确定，一般用6～14mm的钢板卷制而成，每节长度2.5～3.5m，底节长度一般为4～6m，护筒节段顶、底端内侧各焊一道水平加劲肋，肋板厚大于20mm，以保证护筒圆度。上部肋板与顶面齐平，下端肋高于筒底30cm。当护筒直径大于4m，长度大于24～30m时，在上、下水平肋之间需另加4～8条竖肋于护筒内侧。
（2）护筒的埋设和沉入
①护筒顶端高度：护筒顶端应高于最高水位1.5m～2.0m以上，并须采用稳定护筒内水头的措施。
②护筒的埋置深度：
深水及河床软土、淤泥层较厚处，应尽可能深入到不透水层粘质土内1m～1.5m；
河床下无粘质土层时，应沉入到大砾石、卵石层内0.5m～1.0m；
河床为软土、淤泥、砂类土时，护筒底埋置深度要能防止护筒内水头降低（如桥位处于潮水区或河流水位上涨时）产生的涌沙（即流砂）现象，从而使护筒倾陷。具体埋置深度按如下公式计算：

式中：—护筒埋置深度，m；
—施工水位至河床表面深度，m；
—护筒内水头，即护筒内水位与施工水位之差，m；
—护筒内泥浆容重，KN/m3；
—水的容重，KN/m3；
—护筒外河床土的饱和容重（多层土的平均饱和容重），KN/m3；
按公式计算后的结果小于3m时，采用3m。处于潮汐影响和水流冲刷影响处，护筒埋置深度应考虑其影响。
由于河床上不均匀质而引起局部渗透，为防止护筒底端向外发生流动、管涌，而使护筒倾斜、沉陷，按公式计算的应乘以安全系数1.5～2后作为埋置深度，即护筒的实际埋置深度为。
式中：—护筒的实际埋置深度，m；
—按公式计算护筒的埋置深度，m；
从公式中可以看出，护筒内水头越高，河床中水越深，泥浆容重越大，则护筒的埋置深度就越大。
③护筒埋设工作要求护筒平面位置与竖直度准确，护筒周围和护筒底脚紧密、不透水。埋设护筒时，护筒中心轴线应对正测量标定的桩位中心，其偏差不得大于5cm，并应严格保持护筒的竖直位置。
④在深水（3m以上）,由于钻孔桩的直径大，泥浆护壁更加困难，对桩的质量要求更高，因此，一般将钢护筒下沉基岩。应在工厂分节加工护筒，经试连接检验合格后运送至钻孔平台上，安装护筒导向架，吊装第一节护筒至导向架内后按起重能力吊装已连接好的护筒，确保护筒连接处不漏水，循环此操作吊装护筒直至河床表面，采用高压射水、空气吸泥机吸泥、抓泥、加压、反拉、锤击、振动等方法使护筒沉入河床所要求的深度。
3、泥浆的配制
泥浆起到在钻孔中，保护孔壁免于坍塌，浮悬钻渣的作用。在冲击和正循环回转钻进中，悬浮钻渣的作用更为重要；在反循环回转、冲抓钻进中，泥浆主要是起护壁作用。
泥浆由水、粘土（或膨润土）和添加剂组成。
泥浆应根据不同地质和钻孔方法的需要配制，确保泥浆护壁在钻孔过程中不塌孔。泥浆配制应满足以下主要性能指标：相对密度、粘度、静切力、含砂率、胶体率、失水率、酸碱度等的要求。
泥浆性能指标
钻孔方法
地层情况
泥浆性能指标
相对密度
粘度(s)
含砂率(%)
胶体率(%)
失水率(ml/30min)
泥皮厚(mm/30min)
静切力(Pa)
酸碱度(PH)
正循环
一般地层
1.05～1.2
16～22
≤4
≥96
≤25
≤2
1.0～2.5
8～10
易坍地层
1.2～1.45
19～28
≤4
≥96
≤15
≤2
3～5
8～10
反循环
一般地层
1.02～1.06
16～20
≤4
≥95
≤20
≤3
1.0～2.5
8～10
易坍地层
1.06～1.10
18～28
≤4
≥95
≤20
≤3
1.0～2.5
8～10
卵石土
1.10～1.15
20～35
≤4
≥95
≤20
≤3
1.0～2.5
8～10
推钻冲抓
冲击
一般地层
1.10～1.20
18～24

≥95
≤20
≤3
1.0～2.5
8～10
易坍地层
1.20～1.40
22～30

≥95
≤20
≤3
3～5
8～10
注：（1）地下水位高或流速大，指标取高限，反之取低限；
（2）地质较好、孔径或孔深较小，指标取低限，反之取高限；
（3）用推钻、冲抓、冲击方法钻进时，可用粘土碎块投入孔内，由推钻自行造浆固壁；
（4）当地缺乏优质粘土、不能调制合格泥浆时，可掺用添加剂以改善泥浆性能，最好经试验决定；
（5）在不易坍塌的粘土层中，使用推钻、冲抓、反循环回转方法钻进时，可用清水提高水头（≥2m）维护孔壁；
（6）对遇水膨胀或易坍塌的地层如泥页岩等，其失水率＜（3ml～5ml）/30min；
（7）泥浆性能各种指标测定按试验要求进行。
4、成孔工艺
（1）成孔工艺流程：
测量孔位→下沉（埋设）护筒→复测孔位→安装钻机调平钻机底座并对正桩位→钻进→到位后清孔→测量孔深并检查成孔质量→提钻、钻机移位。
（2）减压钻进：为保证钻孔的垂直度减小扩孔率，须采用重锤导向减压钻进。钻头、配重、钻杆总重的一半左右作为钻压，其余由钻架承担，使钻杆始终处于受拉状态，配重应根据不同的地质恰当地选取。
（3）钻机钻速：钻机一般配有多种档次的转速。一般在粘性土中采用高转速以防糊钻，砂层中采用低转速以防坍孔。
（4）泥浆循环量：应尽量采用大排量的泥浆循环，增大孔内泥浆流速，以利有效排除钻渣。
（5）埋设或下沉护筒：应控制护筒的位置和倾斜，并要求与原状稳定土层牢固接合，保证钻护筒底土壤不坍塌。护筒内的浆面应高出地下水位或施工水位1.5～2.0m，使孔壁保持一定的侧压达到护壁的目的。护筒为多节时，连接处应电焊密实、严防漏浆。
（6）钻探测量：钻进过程中每进尺5～8m，应检查钻孔直径、垂直度及孔深，并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。达到设计孔深后，及时清孔提钻，清孔时以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度。
（7）钻孔深度与气室：当采用反循环时需配空压机和气室，一个气室的最大吸程为55m，当吸程小于50m时，仅在钻杆底部设置气室，超过50m时，需在钻杆中部加设气室。
（8）成孔质量检查：成孔后，应对孔径、钻深、孔深、孔底沉渣厚度、倾斜率等逐项检查并记入钻孔记录和检查证中。
5、灌注工艺
（1）水下混凝土灌注工艺流程：复测孔深→放置钢筋笼→搭设水下混凝土封孔平台→放置水封导管→砍球、灌注水封混凝土→边灌注水封混凝土边拆除导管至灌注完毕→凿除桩头浮浆、保持混凝土至设计标高。
（2）安置钢筋笼：两节钢筋笼间应顺直连接，不得有突弯。
（3）依据孔深放置水封导管，水封前应复测孔深，当沉淀厚度超过规定时应再次清孔。达标后，经质检人员签发检查证方可灌注水封混凝土。
（4）水封混凝土：水封前，将隔水球放置在导管上，首批混凝土将导管内水排出实现水封。首批混凝土量应使导管埋入混凝土的深度不少于0.8m，水封全过程中拆除导管时应保证导管埋入混凝土的深度保持在0.8～3m之间，严禁中途将导管提出混凝土面。
（5）水封混凝土应连续灌注，中途不得停顿，每小时灌高应大于8m。混凝土的坍落度采用18～22cm，初凝时间不小于16小时。
（6）水封前应对混凝土工厂、运输机具和导管进行检查、维修、保养和试压，确保正常运转。
（7）水封时应根据清孔情况适当多灌注一些混凝土使之高于设计桩顶0.5～1.0m，使凿除桩顶浮渣、浮浆和松弱层后，设计桩顶以下全部混凝土的质量能够得到保证。
（8）水封过程中，由专人将水封混凝土的数量、每次灌注的时间、拆除导管的长度、导管埋入混凝土的长度等情况列入水封记录。
（9）成桩后须对桩进行无破损检测，并记入质检记录。
6、钻孔灌注桩施工工艺流程
制泥浆池、沉淀池
↓
设立施工平台→桩位放样→下沉、埋设护筒→制粘土泥浆、设置泥浆→钻机就位→钻进→清孔→测量钻孔深度→
制作钢筋笼、运至桩位 二次清孔→测量混凝土面高度及埋管深度
↓ ↓
吊放钢筋笼→安装导管→拌和站→灌注水下混凝土→拔除护筒
↑ ↑
导管拼装、作密封试验 输送混凝土
↑
制备混凝土
7、深水钻孔桩施工控制措施
（1）钻孔桩基础应根据图纸标明的桩径及地质资料选择钻机类型。
（2）钻孔时为防止孔壁坍塌应根据不同地质以及桩长采取相应的措施：
①根据不同的地质配制恰当的护壁泥浆；
②采用护筒跟进措施，边钻进边跟进下沉护筒；
③护筒埋置不易塌孔的岩层或全护筒。
（3）钻进过程中要经常检查钻机的水平、垂直度，当检查发现有钻孔不直、偏斜、孔径减小、井壁有探头石等，应马上向监理工程师报告，同时提出补救措施，并以监理工程师同意后实施。
（4）钻孔到设计深度时，应根据钻进记录情况提取钻渣，自检合格后报监理工程师检查，合格后方可进行下道工序。
（5）钢筋笼入孔后应牢固定位，以防发生浮笼事故。
（6）灌注桩身混凝土，要备好发电机和备用拌和机，以防灌注中因停电或拌和机损坏而导致间隔时间过长，发生断桩事故。
8、钻孔桩的质量检验
（1）钻孔桩水下混凝土的质量要求
①强度须符合要求；
②无夹层断桩；
③桩身无混凝土离析层；
④钻孔桩桩底不高于设计标高，桩底沉淀层厚度不大于设计规定；
⑤桩头凿除预留部分后无残余松散层、薄弱混凝土层，无空洞、缩径等缺陷。
（2）钻孔桩的质量检验方法
桩的检验主要是采用对桩身无破损的动力检测法检验桩的承载力和桩本身混凝土质量是否符合要求。动力检测法又有高应变与低应变之分。对桩顶施加锤击，使桩身下沉应变达到0.5～2.5mm以上的称为高应变动力检测法，否则称为低应变动力检测法。高应变动力检测法对检测桩的承载力效果较好，其冲击系数要求大于0.08～0.2以上；低应变动力检测法对桩身混凝土的匀质性效果较好。钻孔灌注桩应以低应变动力检测法对桩的匀质性进行检测，检测时应符合下列要求：
①对各墩台有代表性的桩用低应变动力检测法进行检测。重要工程或重要部位的桩应逐根进行检测。无条件用低应变动力检测法检测钻孔桩的柱桩时，应采用钻芯取样法，对总根数的至少3%～5%（同时不少于2根）桩进行检测；对于柱桩并应钻至桩底0.5m以下。
②对质量有怀疑的桩及因灌注故障处理过的桩，均应进行低应变动力检测法检测桩的质量。
9、钻孔桩基础施工总结
针对大跨度、大直径深水钻孔桩基础的施工，合理的施工方案，是施工顺利进行的保障。在深水基础大直径钻孔桩的施工中，针对多样化的地层、水深3m以上、自然条件比较差的深水基础施工中，首先因地制宜选择最佳钻孔平台方案，然后选择多种地层兼顾的钻机及根据不同的地层选用相对比较合理的钻头，最后是护筒的设置深度及泥浆的性能指标配置。按前述的钻孔桩施工总结的方法，制定经济合理的深水钻孔桩基础施工方案、严密的组织管理体系。
（四）围堰施工
水上基础的承台形式按承台的位置分：有高桩承台（高承台桩基）和低桩承台（低承台桩基），宏观世界决定于承台底面埋在地面或冲刷线以下是否够一定深度，即低桩承台的台底面埋在冲刷线以下若干深度。