钻孔灌注桩水下混凝土灌注施工要点

李莹 倪志华 刘双全

摘要：在施工中, 由于影响钻孔灌注桩质量的因素很多, 而水下混凝土灌注的施工方法也是重要的因素之一。我们必须在水下混凝土灌注的施工方法上严格把关, 确保钻孔灌注桩的工程质量。本文分析了钻孔灌注桩水下混凝土施工易出现的问题，探讨了钻孔灌注桩水下混凝土灌注施工要点。

关键词：钻孔灌注桩水下混凝土问题施工要点

中图分类号： U443.15+4文献标识码： A 文章编号：

国内采用钻孔灌注桩基础以来, 先是用人工转动钻头钻孔工艺, 后发展到冲抓锥、冲击锥、正反循环钻与潜水钻等钻孔工艺, 应用规模不断扩大, 目前在国内的基础工程领域中已占据重要地位, 在沿海地区工程中广泛使用, 工艺日趋完善。

灌注水下混凝土是钻孔灌注桩成桩的关键工序, 灌注过程应准备充分, 分工明确, 紧密配合, 统一指挥, 做到快速连续施工, 否则稍有疏忽, 极易发生质量事故, 造成损失。在工程实践中, 由于施工工艺不当, 断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量问题也时有发生, 因此, 运用科学、实用的水下混凝土灌注施工技术, 以确保工程质量显得极为重要。

一、钻孔灌注桩水下混凝土施工易出现的问题

1、导管轻微漏水。按照施工规范的规定，钻孔后要彻底清除孔底的淤泥，但在实际施工过程中，很难将淤泥彻底清除，于是在浇灌第一斗混凝土进行封底施工时，孔底沉积的淤泥必然混入混凝土中。由于用导管灌注的水下混凝土是从下往上顶升的，先灌入的混凝土顶升于孔的上面，这样就容易出现桩上段强度较低的现象。体深部沉积较多的骨料，加上振捣过程所造成的混凝土的离析，也容易导致桩体上部强度较低的质量问题。

2、孔壁坍塌。引起孔壁坍塌的原因很多，如供水管直接冲刷孔壁，或在松散砂土中快速钻进，或停在一处空钻的时间过长；冲击锥或捣渣筒倾斜撞击孔壁，或用爆破方法处理孔内孤石，以及成孔后混凝土浇注不及时等原因都有可能引起孔壁坍塌。但其主要原因是没有根据土质条件，采用合适的成孔工艺和相应的泥浆质量，尤其在砂性土中选用优质的护壁泥浆更为重要。

3、灌短桩头。灌注将近结束时，浆渣过稠，用测深锤探测难于判断浆渣或混凝土面，或由于测深锤太轻，沉不到混凝土表面，发生误测，以致拔出导管终止灌注而造成短桩头事故。还有些是灌注混凝土时，发生孔壁坍方，未被发觉，测深锤或测深仪探头达不到混凝土表面，这种情况最危险，有时会灌短数米。

4、埋管。导管无法拔出成为埋管，其原因是：导管埋入混凝土过深，或导管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间摩擦阻力过大，或因提管过猛将导管拉断。

5、桩身夹泥断桩。大都是以上各种事故引起的次生结果。此外，由于清孔不彻底，或灌注时间过长，首批混凝土已初凝，流动性降低，而续灌的混凝土冲破顶层而上升，因而也会在两层混凝土中夹有泥浆渣土，甚至全桩夹有泥浆渣土形成断桩。

二、钻孔灌注桩水下混凝土灌注施工要点分析

1、钻孔工艺

根据地质情况不同,选用不同的钻具和钻孔工艺。对砂卵及岩石地质,宜采用冲击锤或冲抓锥成孔,对粘土及亚粘土宜采用回旋钻机反循环成孔。对含砂土地质结构,宜采用回旋钻机正循环成孔。山西太原—旧关高速公路白马河一号大桥施工时,白马河一号大桥有钻孔灌注桩128 根,桩径1. 4 m ,桩长35 m ,上层20 m 左右为砂卵石层,下层15 m 左右为粘土层。开始使用冲击锤成孔,对上层砂卵石层很适合,进入粘土层就不适用了,出现吸锤现象,日进尺不到2 m ,及时进行调整,采用四部冲击锤钻上层砂卵层、配合以4 部回旋钻机反循环钻下层粘土层并辅助灌注水下混凝土,3 个月顺利完成128 根桩的施工任务,通过检测,128 根桩均为Ⅰ类桩。不管采用哪种钻具,都要严格控制桩位及垂直度,以免出现斜桩,影响灌注及成孔质量。

2、导管的选用及控制

导管对水下混凝土的灌注十分关键,采用法兰盘连接铁皮制作的导管因其顺直度不好、容易开裂漏水及拆装慢等缺点,已被很多施工单位淘汰,现在使用较多的是旋转丝扣型导管,但使用过程中也必须严格注意并锁定导管销,以免导管在提升过程中出现脱扣而产生断桩。在扶沟东关贾鲁河大桥施工中,就由于疏忽而出现过这种情况。该桥桥墩桩基桩径为1. 5 m、桩长28 m 钻孔灌注桩,在8 号墩2 号桩的水下混凝土灌注施工中,灌注结束后发现最后一节3. 8 m长的导管不见了,后经超声波无损检测,在距桩头2. 3 m 左右出现了夹泥现象,分析原因是水下混凝土灌注到最后两三米时,由于超压力变小而混凝土不易上翻,导管转动致使导管销脱落、导管脱节,后经挖开凿除补强,才没有影响工程质量。

控制导管埋深还必须严格测定测深基点的标高,使用精确的探测仪测定混凝土表面标高,精确计算导管埋深。导管埋深既不能低于施工技术规范规定的长度,也不宜埋深过多而增大提升阻力,造成不必要的麻烦。曾经有过混凝土灌注很顺利而没有拆卸掉导管、灌注结束导管提不出来的先例。

3、搅拌和灌注混凝土的各种机具

施工前,必须严格检查搅拌和灌注混凝土的各种机具,做到性能良好,有备无患,避免因机械故障、停电等因素影响水下混凝土的正常灌注。

4、水下混凝土的灌注

（1）水下灌注混凝土的性能参数

原料的选用:石料以卵石为宜,砂子不宜过粗,筛分以0. 5 mm以下为宜,提高混凝土的和易性,防止堵管。

一般混凝土初凝时间仅3 h～5 h ,只能满足浅孔小桩径灌注要求,而深桩灌注时间约为5 h～7 h ,因此,应加缓凝剂,使混凝土初凝时间大于8 h。

为使混凝土具有良好的保水性和流动性,应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后,先开动搅拌机并加入30 %的水,然后与搅拌料一起均匀加入60 %的水,最后再加入10 %的水(如砂、石含水率较大时,可适当调整加水量) ,最后加水到出料,时间控制在60 s～90 s 内。

坍落度应控制在180 mm ±20 mm 之间,混凝土灌注距桩顶约5 m 处时,坍落度控制在160 mm～170 mm ,以确保桩顶浮浆不过高。气温高,成孔深,导管直径在250 mm 之内,取高值;反之,取低值。

（2）水下混凝土灌注操作技术

①首批混凝土灌注。其灌注量和导管底口与桩尖标高、混凝土面至孔底高度、导管内径及桩径有关,应根据这几个指标,精确计算首批混凝土用量,以使首批混凝土灌注下去后,保证导管的埋管深度。由于混凝土量大,搅拌时间长,因此,可能出现离析现象,首批混凝土在下落过程中,由于和易性变差,受到的阻力变大,常出现导管中堵满混凝土,甚至漏斗内还有部分混凝土,此时应加大设备的起重能力,以便迅速向漏斗加混凝土,然后再稍拉导管,若起重能力不足,则应用卷扬机拉紧漏斗晃动,这样能使混凝土顺利下滑至孔底,下灌后,继续向漏斗加入混凝土,进行后续灌注。

②后续混凝土灌注。在灌注中,当出现非连续性灌注时,漏斗中的混凝土下落后,应当牵动导管,并观察孔口返浆情况,直至孔口不再返浆,再向漏斗中加入混凝土。

③后期混凝土的灌注。后期由于孔内压力较小,往往上部混凝土不如下部密实,这时应稍提漏斗增大落差,以提高其密实度。

（3）混凝土灌注速度

在控制混凝土初凝时间的同时,必须合理加快灌注速度,这对提高混凝土的灌注质量十分重要。因此,应做好灌注前的各项准备工作,以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。

5、钢筋笼上浮的预防

首批混凝土的集中灌注,可能导致钢筋笼的上浮,所以,宜采取连续灌注的方法加以避免,还可以将钢筋笼骨架用<16 mm 以上的钢筋与孔口护筒连接固定,加以预防钢筋笼的上浮。

综上所述，钻孔灌注桩有许多优点，但由于施工环节多，工艺复杂，成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约，严重时会导致桩身承载力的明显降低，甚至造成病桩、断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全，必须对钻孔灌注桩的水下混凝土灌注施工全过程进行严格的质量控制和检测，发现问题及时采取措施予以补救。

参考文献：

[1] 范小叶.凤凰桥水下C25混凝土灌注桩质量控制要点[J]. 山西建筑. 2009(04)

[2] 尚明.水下混凝土灌注事故预防及处理研究[J]. 内蒙古科技与经济. 2009(11)

[3] 陈文建.钻孔灌注桩施工中桩基础断桩问题的探讨[J]. 中国新技术新产品. 2009(14)