城市桥梁桩基水下混凝土灌注工艺浅析

【关键词】城市桥梁桩基；水下混凝土灌注工艺；施工 

　　1 清孔 

　　桩基终孔后，清孔及水下混凝土灌注是决定桩基础施工质量的决定因素。 

　　1.1 清孔的方法 

　　1.1.1 抽浆法清孔：抽浆清孔比较彻底，适用于各种钻孔方法的摩擦桩、支承桩和嵌岩桩。但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时，操作要注意，防止坍孔。 

　　1.1.2 换浆法清孔 

　　当使用正循环回转钻钻进时，终孔后，停止进尺，稍提钻头离孔底10～20cm空转，并保持泥浆正常循环，以中速将相对密度1.03～1.10的较纯泥浆压入，把钻孔内悬浮钻碴较多的泥浆换出。 

　　当使用冲击钻时，清孔分两次进行，第一次，终孔前将泥浆池中的泥浆全部放掉，投入粘土重新造浆替换原来的泥浆，泥浆指标满足相对密度1.05～1.1，粘度17～20s，含砂率<2%之后，即可下钢筋笼和砼灌注导管，然后进行第二次清孔，直到孔底检测沉淀厚度满足规范要求。 

　　1.2 清孔的质量要求 

　　1.2.1 孔底沉淀土的厚度不大于设计规定。 

　　1.2.2 清孔后的泥浆性能指标：含砂率不大于2%，相对密度为1.03～1.10，粘度为17s～20s，胶体率≥98%，各项指标在钻孔的顶、中、底部分别取样检验，以其平均值为准。 

　　2 钻孔桩水下砼灌注 

　　水下砼工程一般采用直升导管法施工。用直升导管法灌注水下砼时，砼拌和物是通过导管下口，进入到初期灌注的砼（作为隔水层）下面，顶托着初期灌注的砼及其上面的泥浆上升。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，坚持连续作业，使灌注工作在首批砼初凝以前完成。 

　　2.1 灌注机具设备的准备 

　　2.1.1 导管：导管是灌注水下砼的重要工具，用钢板卷制焊成或采用无缝钢管制成。其直径按桩长、桩径和每小时通过的砼数量决定，可按下表选用。 

　　导管在使用前需进行拼接、承压、水密和接头抗拉试验。水密试验时水的压力不小于井孔内水深1.3倍的压力，进行承压试验时的水压力不应小于导管管壁可能承受的最大内压力。 

　　2.1.2 漏斗、溜槽、储料斗 

　　⑴ 漏斗：导管顶部应设置漏斗，其上设溜槽，储料斗和工作平台。 

　　⑵ 储料斗：它的作用是储放灌注首批砼必需的储量。 

　　漏斗和储料斗的容量（即首批砼储备量）应使首批灌注下去的砼能满足导管初次 埋置深度的需要。钻孔灌注桩漏斗和储料斗最小容量可用下式计算： 

　　式中： V—首批砼所需数量（m3） 

　　H1—井孔内砼高度达到Hc时，导管内砼抗平衡导管外水（或泥浆）压所需要的高度，即H1≥Hwrw/rc 

　　Hc—灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底高度 

　　Hc=h2+h3（m） 

　　Hw—井孔内砼面以上水或泥浆深度（m） 

　　D—井孔直径（m） 

　　d—导管直径（m） 

　　rc—砼拌和物容量，取24KN/m3 

　　——井孔内水或泥浆容重 

　　—导管初次埋置深度（ ） 

　　—导管底端至孔底的间隙约0.4m 

　　2.2 水下混凝土配制要求 

　　水下砼的配制除应符合设计要求外，并应符合下列要求： 

　　2.2.1 水泥可选用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通水泥或硅酸盐水泥，水泥的初凝时间不宜早于2.5h；水泥的标号不宜低于32.5，每方砼水泥用量一般不应少于350kg，掺有适宜数量的减水剂或粉煤灰时，不可少于300kg。 

　　2.2.2 粗骨料宜优先选用卵石，如选用碎石，宜适当增加含砂率，骨料最大粒径不应大于导管内径1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于40mm。 

　　2.2.3 细骨料宜采用级配良好的中砂，为使砼有较好的和易性，砼的含砂率宜采用40%～50%，水灰比宜采用0.5～0.6。有试验根据时，含砂率和水灰比可酌情加大或减小。 

　　2.2.4 砼拌和物从拌和机卸出到进入导管时的坍落度为18cm～25cm。为提高和易性，砼中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料。首批灌注的砼初凝时间不得早于灌注桩全部砼灌注完毕时间，当砼数量较大，灌注需要时间较长时，可通过试验，在首批砼中掺入缓凝剂，以延迟其初凝时间。 

　　2.3 水下砼的灌注 

　　2.3.1 灌注砼表面测深和导管埋深控制 

　　测深：灌注水下砼时，应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的砼面高度，以控制沉淀层厚度、导管埋深和桩顶标高。 

　　测深目前多采用锤法，就是用绳系重锤吊入孔中，使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面，根据测绳所示锤的沉入深度作为砼的灌注深度。 

　　探测时应仔细，并以灌入的砼数量校对，防止错误。 

　　2.3.2 导管埋深控制 

　　灌注砼时，导管埋入深度一般宜控制在2m～6m之内，灌注时做好记录，通过计算管节段数及测量混凝土顶面高程计算导管埋深。 

　　2.3.3 水下砼的灌注 

　　⑴ 灌注前，对孔底沉淀层厚度应在进行一次测定，如厚度超过规定，可用喷射法向孔底喷射3～5min，使沉渣悬浮，然后立即灌注首批水下砼。 

　　⑵ 拔球或开阀后，将首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算出导管埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。 

　　⑶ 灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。灌注过程中，应注意观察管内砼下降和孔内水位上升情况，及时测量孔内砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，避免导管法兰盘卡住钢筋管架。 

　　⑷ 在灌注过程中，当导管内砼不满，含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，而使导管漏水。 

　　⑸ 当砼面升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被砼顶托上升，可采取以下措施： 

　　① 尽量缩短砼总的灌注时间，防止顶层砼进入钢筋骨架时砼的流动性过小，使用缓凝剂、粉煤灰等增大其流动性。 

　　② 当砼面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并徐徐灌注砼，以减小砼从导管底口出来后向上的冲击力。 

　　③ 当孔内砼进入钢筋骨架4m～5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度。 

　　⑹ 为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌一定高度，以便灌注结束后将此段砼清除。一般不宜小于0.5m，长桩不宜小于1.0m。 

　　⑺ 有关砼的灌注情况，各灌注时间、砼面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象，应指定专人进行记录。 

　　通过对以上几个方面的适当控制，即可大大提高水下混凝土灌注的一次成功率，确保桩基成桩质量。通过现场实地24根桩基的检测，桩基合格率达到100%，均达到一类桩标准。 

　　参考文献： 

　　[1]邢朝阳，浅谈水下混凝土灌注桩施工技术控制[J]；治淮；2011年08期 

　　[2]史佩栋，桩基工程手册[M].北京：人民交通出版社，2008 

　　[3]秦瑞祥，桩基础水下混凝土关注施工工艺质量控制[J].中国新技术产品.2010（16）