□田 冰 □李 猛（范縣水利局）

□張建勇（范縣審計局）

水下灌注樁的施工

□田 冰 □李 猛（范縣水利局）

□張建勇（范縣審計局）

鉆孔灌注樁是一種風險性較大的施工項目。鉆孔灌注樁的水下混凝土灌注施工是成樁的關(guān)鍵，為確保成樁質(zhì)量，提高生產(chǎn)效益，運用先進、科學、實用的水下混凝土施工工藝顯得特別重要。

灌注樁；水下施工

鉆孔灌注樁是一種風險性較大的施工項目。若準備不充分或某個環(huán)節(jié)出了問題都可能出現(xiàn)斷樁事故。斷樁事故的處理有兩種方法，一是打騎馬樁，即在斷樁兩側(cè)各打一樁。另一種是用沖擊鉆把斷樁處理掉，再重新進行施工。不論哪種處理方法，都會給施工單位造成極大的經(jīng)濟損失，并且嚴重影響工程工期。

根據(jù)工程實踐，鉆孔灌注樁的質(zhì)量問題大多集中在水下混凝土灌注過程中（即成樁階段），成樁階段發(fā)生的質(zhì)量問題主要與下列4方面有關(guān)：混凝土的質(zhì)量，成孔質(zhì)量，水下導管的控制，混凝土的頂升阻力及其它外界條件。而這些影響因素又多是難以控制的。

現(xiàn)結(jié)合在濮范高速濮陽段施工實踐，從混凝土、設備、成孔及灌注這4個方面，簡要介紹鉆孔灌注樁水下混凝土施工的要點。

一、水下混凝土配制

水下混凝土質(zhì)量的好壞，其關(guān)鍵決定因素是混凝土的配制。除檢查水下混凝土的強度、等級和材料應符合設計要求和《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定外,還應重點檢查以下幾點是否符合施工要求：

一是水泥可選用火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通水泥和硅酸鹽水泥，使用礦渣水泥時應采取防離析措施。水泥的初凝時間不宜早于2.5h,水泥的強度等級應≥42.5MPa，一般低標號如C20水下混凝土可采用32.5型水泥。不能采用早強型水泥。

二是粗集料，不宜采用單級配碎石，集料的最大粒徑應≤導管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋最小徑距的1/4，同時應≥40mm。

三是細集料宜采用集配良好的中砂。為使混凝土有良好的和易性，混凝土的含砂率宜采用40～50%。水下混凝土的水灰比可選用0.5～0.6。根據(jù)強度要求和選用水泥品種與標號及施工中是否使用外加劑等，可適當增大或減小水灰比。水灰比的確定必須經(jīng)過試驗，以保證符合設計的試配強度和滿足施工規(guī)定的和易性。

四是根據(jù)預定的混凝土灌注時間、氣溫、水泥種類、緩凝劑的性能等試驗決定混凝土摻加緩凝的品種和比例，要真正達到延長混凝土初凝時間和保證混凝土強度的目的，同時注意使用緩凝劑的品種和用量對鋼筋的腐蝕作用。

五是由于地下混凝土的整平和密實是靠混凝土自重下沉來完成的，因此，水下混凝土應有良好的流動性和粘聚性。為使混凝土的和易性滿足施工工藝技術(shù)要求，一般要求坍落度控制在180～220cm，施工開始時可略小，結(jié)束時酌量放大，以使混凝土表面能自動坍平。

六是水下混凝土的強度與耐久性有密切聯(lián)系。一般來說，當水下混凝土的強度高時，其耐久性也好。水下混凝土的強度主要取決于水泥的標號、水泥的用量、粗集料的種類和性質(zhì)及有無摻用外加劑等。根據(jù)有關(guān)資料和實踐證明，水下施工混凝土成品強度要比空氣中的低。有取芯法取樣檢驗，水下混凝土強度為空氣中的50～90%。因此，水下混凝土的試配強度應高于混凝土設計強度的20～30%。

二、水下混凝土運輸

水下混凝土攪拌站距離施工現(xiàn)場一般都有一段距離，水下混凝土的運輸必須采用可攪拌的混凝罐車，以確?；炷恋暮鸵仔?。特別是在夏季施工時，要盡量縮短運輸時間，混凝土進入現(xiàn)場后必須再進行一次坍落度檢測。如果坍落度低于180cm，則要適當加水攪拌，合格后方可進行灌注。

三、設備檢修

機械設備的完好、配套，是保證水下混凝土灌注質(zhì)量的前提。機械設備的檢查重點在于：

（一）鉆孔樁灌注混凝土施工中，工地應備有性能良好的備用發(fā)電機，防止因斷電而延誤灌注時間，甚至造成斷樁事故。

（二）攪拌站要滿足混凝土連續(xù)灌注和控制灌注時間的需要。混凝土攪拌機每次使用前應進行住址的檢查維修，確保灌注期間的正常使用?；炷涟韬蜋C宜采用強制式，其容量應≥400L。

（三）水下混凝土一般用鋼導管灌注，導管內(nèi)徑為200～350mm，可根據(jù)樁徑大小而定。導管使用前必須進行水密承壓和接頭抗拉試驗，不得用壓氣試壓。進行水密試驗的水壓≥孔內(nèi)水深1.3倍的壓力，也≤導管壁和焊縫可能承受灌注混凝土時最大內(nèi)壓力p的1.3倍，可按式⑴計算：

式中：p為導管可能承受的最大壓力，kPa；γc為混凝土攔和物的重度，一般取24KN/m3；hc為導管內(nèi)混凝土柱最大高度，m，以導管全長或預計的最大高度計；γw為樁孔內(nèi)水或泥漿的重度，kN/m3；Hw為樁孔內(nèi)水或泥漿的深度，m。

（四）專用灌料架或起重機配吊斗提灌混凝土，以及其他有關(guān)灌注機具（如扳手、鋼絲繩吊鋼管）用前都要進行檢查，確認可靠后方可進行混凝土灌注。

四、成孔檢測

在進行鉆孔施工時，特別是第1棵樁鉆孔時，進展速度要稍慢一些，并不時在出渣泵口清渣，以確定鉆孔的地質(zhì)情況是否于地質(zhì)勘察的結(jié)果相符，從而確定鉆進方法及鉆進速度，包括鉆進的泥漿比重，是否需要加粘土或膨潤土。

鉆孔達到設計標高后，應根據(jù)鉆進方法對孔深、孔徑、孔位及傾斜度等項目進行檢查，符合設計及施工規(guī)范要求后，方可進行清孔；清孔方法有換漿、抽漿、掏渣、空壓機噴射等多種方法，現(xiàn)在常用的是正反循環(huán)換漿法。不論采用何種方法，必須保證孔內(nèi)水頭避免坍孔；清孔后應從孔底、孔中、孔上分別提取泥漿試樣，進行性能指標試驗，確定清孔后的泥漿比重、含砂率、粘度等。

五、水下混凝土灌注

根據(jù)首批混凝土量選用合適的料車，并選用貯量滿足首批混凝土的罐車，料斗定在導管上，料斗下口長度為20～30cm，并比導管稍細，確保料斗穩(wěn)定及在灌注首批時不產(chǎn)生氣阻。灌前先用專用閥門封閉住料斗下口，再把料斗存滿混凝土，并使罐車配合好，在提開閥門的同時罐車加足馬力，快速灌注，使首批混凝土一氣呵成,確保封口成功。實踐證明，這種方法比傳統(tǒng)的球塞法操作簡便。

首批灌注后，就開始持續(xù)灌注，要適當控制灌注速度，并適當升降導管高度，使混凝土順利通過導管壓入孔內(nèi)，避免滿管下放，使起重能力不足，造成事故，并隨時探測混凝土面。

灌注水下混凝土是鉆樁施工的重要工序，在灌注混凝土前及灌注過程中，應重點檢查以下幾個方面。

（一）鋼筋籠加工及安裝要準確、牢固，分節(jié)焊接要豎直，籠和樁孔的中心要對應，孔的中心用兩條交叉線固定在護筒上，并用紅漆標記，同時設置定位筋，牢固定位。特別是設計未放到孔底的鋼筋籠，要注意吊環(huán)與吊鉤的強度及牢固性。1根樁的鋼筋籠若因焊接不豎直或縮孔等原因下放，必須查明原因，進行處理后再下籠，嚴禁沖擊下放。

（二）灌注混凝土前，應再次測量孔底沉渣厚度、泥漿含沙和泥漿比重，做到符合設計及施工規(guī)范要求。首批灌注混凝土數(shù)量應能滿足導管首次埋深≥1.0m和填充導管底部的需要，首批灌注混凝土的數(shù)量可按式⑵計算：

式中：Vs為灌注首批混凝土所需數(shù)量，m3；D為樁孔直徑，m；H1為樁孔底至導管底端間距，一般為0.2～0.4m；H2為導管初次埋深，m；d為導管內(nèi)徑，m；h1為樁孔內(nèi)混凝土達到埋深H2時導管內(nèi)混凝土柱平衡導管外（或泥漿）壓力所需的高度（m），即h1=Hwγw/hc；Hw、γw、hc為意義同式（1）。

（三）灌注混凝土的第1步是在導管中下入球塞，球塞初始位置應是其頂面與導管內(nèi)的泥漿液面平齊。低于液面，則倒入的混凝土會有泥漿；高于液面，會產(chǎn)生氣阻或形成高壓氣囊而破壞管接頭的密封圈造成泥漿泄漏。

第2步倒入少量的泥漿沙漿，數(shù)量視樁徑而定，緩緩下放球塞使沙漿全部進入導管內(nèi)，停止下放球塞并向料斗內(nèi)倒?jié)M混凝土，待吊運料斗也裝滿并吊至半斗上方后，剪斷固定球塞的鐵絲，開始灌注首批混凝土。吊支料斗內(nèi)的混凝土放完后，繼續(xù)裝料、向孔品料斗內(nèi)倒料過程中，要控制倒料速度，避免滿管下放，而在導管內(nèi)形成氣囊。

為防止灌注過程混凝土沖擊鋼筋籠上升，當灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架底部約1.0m時，應降低灌注速度。當灌注的混凝土頂面上升至骨架底部約4.0m，提升導管，使導管下口高于骨架底部2.0m以上，即可恢復正常的灌注速度?；炷撩嫣綔y錘重隨孔的深度而定，但應≥4kg。

（四）為正確控制導管埋深，必須不斷測量混凝土面的上升位置，決不能憑經(jīng)驗和灌注體積主觀判斷混凝土面上升位置。如果在某個位置出現(xiàn)了較大擴孔現(xiàn)象，草率拆卸導管可能將導管提出混凝土面或埋深太小，拔出水面導管進水，必然造成斷樁；埋深太小易造成夾泥層甚至斷樁。正確的方法是在拆卸導管前后都要測量混凝土的位置。拆卸前測量是確定是否可以拆卸導管；拆卸導管后測量混凝土面位置以確定現(xiàn)有埋深，從而控制繼續(xù)灌注時導管的升降幅度。導管埋深正常應控制在2～6m。在摻緩凝劑，灌注速度快，起重能力足夠的條件下，可酌情加大埋深，增加拆管次數(shù)，1次可拆2節(jié)甚至以上的導管。拆除導管要迅速，一般控制在10min以內(nèi)。

（五）在灌注將結(jié)束時，由于導管內(nèi)混凝土柱高度小，管內(nèi)壓力降低，從而導致導管外的泥漿及所含的渣土稠度增加，相對密度增大。若在此時出現(xiàn)混凝土頂升困難，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注順利進行。拔出最后1次導管時，應緩慢進行，以防樁頂沉淀的泥漿沿導管外壁擠入混凝土內(nèi)形成夾泥。

（六）為了保證樁頂質(zhì)量，灌注的樁頂標高應比設計高出一定高度（0.5～1.0m）。為減少以后鑿除樁頭的工作量，待灌注結(jié)束后，及時清除多余的一段樁頭，但應保留0.1～0.2m，以便隨后修鑿、澆筑墩臺或承臺。

2010-04-28