浅谈旋挖成孔水下混凝土灌注桩施工工艺

浅谈旋挖成孔水下混凝土灌注桩施工工艺

摘 要：水下砼钻孔灌注桩被广泛应用在建筑工程中，因而提高水下混凝土灌注桩的施工质量是一个值得探讨的问题，本文对旋挖成孔水下混凝土灌注桩的施工工艺、混凝土的性能指标、对灌注前的准备、初期灌注、中期灌注、后期灌注等方面容易出现的问题进行了分析，以确保水下混凝土灌注的质量。

关键词：水下混凝土灌注桩 混凝土性能指标 成孔

一、成孔

1．埋设护筒

护筒用8～10mm厚钢板卷制而成，内径比桩径大10～20cm，顶部焊接两个吊环，供提拔护筒时使用。

护筒埋设前先根据桩位引出四角控制桩，控制桩一般采用Φ10钢筋制作，打入土中至少30cm。 护筒埋设深度根据地层情况而定，护筒周围要用粘土捣实，避漏浆。护筒埋设完毕后应使护筒中心与桩位中心重合。 2．钻进

钻机对位以控制桩根据四角桩拉十字线控制，钻头对准十字线交点，以确保桩位准确性。成孔设备就位时必须平正、稳固，防止钻进过程中沉陷。钻进前应调整钻塔的垂直度，并且在钻孔过程中随时关注设备垂直度，以保证钻孔的垂直度不大于1%。成孔垂直度直接影响其承载力。

钻进过程中，钻杆加压保持转动，保证钻头底部土体不被挤压破坏，顺利进入斗体中，确保钻进过程中土体不形成失稳的滑弧面，有利于钻孔护壁。钻进过程中应及时更换适合于不同地层的钻头。钻机施工时要注意控制钻具的提起和下放速度，尤其是在出入孔口和初提钻时，减少对泥浆的扰动，加快泥浆中钻屑的沉降，同时还可以减少对孔壁的扰动，保证孔壁稳定。每次起下钻要尽可能满的打捞泥沙和钻屑，保证钻头中充填满泥沙，从而减少在泥浆中分散的钻屑，减少沉渣的产生。

钻进过程中如泥浆有损耗、漏失，应予补充并按规定按时检查泥浆指标。遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标，整个钻进过程中液面不得低于护筒底口。钻进至距设计孔底50～100cm时停止钻进，待泥浆稳定后再钻至设计孔深。

二、灌注

1．水下混凝土性能参数及指标的控制 1.1砼原材料质量

粗骨料宜选用卵石，石子含泥量小于2％，以提高混凝土的流动性，防止堵管。 1.2混凝土的初凝时间

应使砼的初凝时间大于8小时。 1.3 坍落度选择

坍落度应控制在180±20毫米之间，这样的砼具有良好流动性。 2．水下灌注混凝土的技术要求 2.1灌注前的准备

2.1.1孔内泥浆性能指标的控制

砼灌注前应调控好泥浆性能指标，泥浆比重过小，泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用，如果泥浆的比重过大、过稠会降低泥浆流动性，增加浇注砼的阻力，使置换砼产生困难，从而影响成桩的质量，根据施工经验泥浆比重控制为1.05～1.15，含砂率小于等于2%、粘度小于等于20s。 2.1.2灌浆导管的选择

导管的选择应根据桩孔的深度、钢筋笼的设计直径及导管的活动范围等因素来综合考虑，选择合适导管直径。一般大直径导管可以缩短砼灌注时间。导管每节长度可视工艺要求、桩深来确定。导管之间的连接采用高强螺栓，在使用前应试拼装、试压。使用时将导管内壁杂物清除，并检验防水胶垫是否完好、有无老化现象，对导管进行量长度、编号，确保导管连接可靠、使用有序、易于装卸及良好的密封性。 2.1.3设置隔水栓塞

隔水栓塞的选择直接影响砼的初期灌注。所选用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。隔水栓塞一般有预制砼圆柱塞、球胆及橡胶栓塞，球胆栓塞采用篮球或排球胆。在实际施工中，一般选用球胆栓塞，因为砼活塞极易因导管细微变形而卡死在导管内，易造成砼灌注的困难，而球胆栓塞却具有良好的弹性、隔水性、可多次重复使用及排出顺利等优点。 2.2初期灌注

导管底端距孔底高度可根据桩径大小、隔水栓塞大小加以确定，一般控制在30～50cm，桩径小时取大值。漏斗内砼的初灌注量必须满足初灌时导管底部一次性埋入砼中1.0～1.5m。初灌量过小会造成脱管现象、底管口砼离析，造成断桩等事故，影响成桩质量。开始灌注时尽量准备足够的砼，砼下降产生的巨大冲击力可将孔底泥浆泛起，从而带动孔底沉渣返出，减少桩底沉渣厚度，提高桩的承载力。根据岩土有关理论说明：孔底的沉渣厚度少许的减少，则桩承载力将大幅度的增加。在首批砼顺利下滑至孔底后，立即检测导管内外的砼高度，检查导管是否埋入砼中，合格后应继续向漏斗加入砼，转入中期灌注，要确保砼灌注的连续作业，使砼和泥浆一直保持流动状态。 2.3中期灌注

在灌注过程中，应匀速向漏斗内灌注砼，若突然灌注大量的砼，导管内空气将不能立即排出，会导致堵管。在灌注时需适当提升串动导管，串动导管时严禁碰撞钢筋笼，以防钢筋笼有上浮或下沉，串动导管有利于后续砼的灌注。因为砼在导管内停留时间长，骨料滞留在导管中，使砼与管壁摩擦阻力增强，其流动性将变差，易造成上部砼下落困难，从而发生堵管；有利于提高砼密实度，保证成桩质量。串动导管可将砼挤入桩周围孔壁中，起到提高桩侧阻力的作用，另外也加大了砼与钢筋笼的握裹力。为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

在灌注中若发生堵管，在埋管深度不大时，在导管底不拔出混凝土面的情况下可采用适当增加导管的上下串动高度及速度，使管内砼受力排出。如无效，可用大锤锤击导管或用钢管插入管内上下串动，仍无效应提出导管做事故处理，并做好记录备案。

在灌注过程中要及时拆卸导管。因为若导管埋深过大，将导致已灌注砼流动性降低，导管外砼对导管内砼的负压力增高，灌注超压力降低，使砼在导管内不易下落，若埋管过浅易造成断桩。灌注过程中，应经常用测锤探测砼面的上升高度，以正确判断砼的埋管深度，从而准确拆卸相应长度的导管，保持导管的合理埋深，以降低导管外砼对导管内砼的负压力，提高其超压力，使砼在导管内顺利排出。拆卸导管时应尽量缩短作业时间及砼在导管内的停留时间，以防堵管。拆卸下的导管应立即清洗干净。 2.3后期灌注

在灌注砼的后期，由于导管内砼柱高度减少，超压力降低，而导管外泥浆的稠度、比重却增大，容易出现砼上升困难，因为砼必须以大大超过泥浆的反作用压力才能将孔内的泥浆挤压出孔口，在实际施工时，可采取在孔内加水稀释泥浆或人工扒拨部分沉淀物等方法，使砼灌注顺利。要控制好最后一次砼灌注量，避免浪费砼材料。砼超灌高度应符合设计要求，确保凿除浮浆后桩顶砼达到设计强度。为防止桩顶空心，在灌注结束后，导管拔出砼之前应串动导管，幅度不超过50cm，并且导管提升速度要慢。 3．控制好灌注速度

在钻孔灌注桩水下砼灌注时，一定要合理控制好灌注速度，确保砼灌注时间不超过砼的初凝时间，这对于保证桩的灌注质量十分重要。

三、结语

钻孔灌注桩质量事故的原因较多,各个环节都可能会出现重大质量事故。因此,在桩基工程开工前应做好各项准备工作,认真审查地质勘探资料和设计文件,实行会审和技术交底制度,做好现场试桩工作。施工过程抓好泥浆和砼质量,详细做好各项施工记录,牢牢把好钻孔、清孔和砼灌注等关键工序的质量关,是防止质量事故发生的行之有效的措施砼的密度。因此需要不断总结经验，加强对砼灌注的

各环节的科学管理及控制，以确保钻孔灌注桩水下砼的质量。

参考文献

[1] 王欣泉,高振铎. 《钻孔灌注桩的质量事故》黑龙江科技信息,2010年第2版 [2] 刘作林,张键,李春满. 《钻孔灌注桩施工中常见问题》辽宁交通科技,2005年第8版