浅析水下混凝土灌灌注桩施工工艺质量控制要点

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摘 要：钻孔灌灌注桩在桩基础中应用最为广泛，文章主要从施工的角度，结合工程实际对水下混凝土钻孔灌灌注桩基础施工进行分析和探讨，望能够对大家有所帮助。

关键词：水下混凝土；钻孔灌灌注桩；灌注；施工

1 前 言

无论什么建筑物，基础都是非常重要的，没有合格的基础就不可能建造出完美的结构物，桥梁、港口工程也不例外，常用的桩基础通常可分为沉入桩基础和灌灌注桩基础，按成桩的施工方法又可分为：沉入桩、钻孔灌灌注桩、人工挖孔桩三种。钻孔灌灌注桩作为基础的一种形式，是目前我国桥梁、港口工程的主要基础形式之一。我们在进行施工时，必须对基础的施工倍加重视。本文就对钻孔灌灌注桩施工中工艺以及技术要点进行以下系统的阐述。

2 水下混凝土灌灌注桩施工要点

2.1 施工准备

①场地准备。场地对工程施工的影响非常重要，必须保证场地的基础设施、规模符合工程施工需求。场地准备阶段，根据施工现场的实际情况，需要将场地的杂物清理干净，不平整的地方进行平整碾压工作；在施工工程的两边设置沉淀池、泥浆池；准备材料拌合场地，设置钢筋的加工棚，在加工棚中进行钢筋的切割、焊接等工作。②人员配置。为保证工程可以如期完成或提前完成，防止由于一线技术人员和施工人员不足而给整个施工造成损失，首先要预备充足的相关技术人员和施工人员，同时制定完善的、合理的组织管理机制，并严格执行。③材料准备情况。工程材料是关乎施工质量的关键，必须经过细致的预算、准备工作，所有工程材料在进场前都要经过严格的检查检测，达到工程的施工要求标准，对于不达标的材料，禁止进场。④机械设备和技术准备。工程施工离不开机械设备，很多环节只能依靠机械设备才能施工，为了防止由于机械故障导致的工期延误，在准备阶段，务必对要用到的机械设备进行严格的调试和检测。在技术准备阶段，首先针对工程实际施工中应用的技术，开展技术交底工作，同时通过书面的形式，将施工规范和施工技术逐层下达，并落实。

2.2 桩位测量及定位

①测量定位。保障桩柱的质量关键是保证精确的定位和施工桥桩柱钻孔角度和基面标准高度，要求在施工前期，就对孔位进行精确的定位、测量，务必做到把握精准，通常可以采用工程施工方和监理机构双重微量定位的方式，保证定位测量的准确性，分两个步骤进行，在挖井口埋设护筒阶段进行第一次的测量和定位，在钻机的安装阶段进行第二次的测量、定位，保证严格按照设计规范安装设备。②桩径及垂直度控制。桩直径的大小也是影响工程质量的重要因素之一。要求在施工操作前，根据灌注桩的直径选择与之相吻合的钻头，选择过程必须严格、细致，反复调控，要求建立相应档案加以记录。③精确测量和定位持力层、终孔的深度，是影响工程质量的一个重要环节，因为为桩基提供承载力的基础是端承桩，灌注桩的承载力直接受到持力层的影响。（该段话不通顺，且也有摩擦桩）

2.3 混凝土要点

灌注桩在钻孔阶段需要依靠泥浆来进行安全保护，同时也需要通过泥浆作为介质来携带、清理施工时所产生的残渣。因此泥浆对施工起着不可替代的作用，必须严格按着施工要求的指标进行泥浆制作的施工，必须保证泥浆符合施工对于粘度、密度以及含水量所指定的指标。泥浆的制作主要包括水、粘土、专用的外加剂，掺合过程中，注意含水量的添加，泥浆不能过于稀释或者过于粘稠，稀释则不能起到携带残渣的作用，粘稠则会致使泥浆黏贴在桩的壁外，导致桩径发生变化，造成损坏，影响工程质量。

2.4 钻孔机桩孔施工

（1）钻孔。钻孔主要包含将机架挺杆调直、对准桩位、钻进、达到控制深度、停钻、提钻等步骤。当钻到预定深度时，在钻孔底部进行必要的空转清土步骤，之后停止转动、提钻杆，注意（是否去掉）不得曲转钻杆。注意当钻进的土层如果含有的石块比较多，或者遇到软塑粘土层的含水量比较大的时侯，必须保持钻杆的稳定，防止由于钻杆晃动而导致扩大孔径，最终导致孔壁的扰动土和孔底部回落土的增多。钻孔之后用测深绳（锤）测量钻孔的深度和虚土厚度，同时进行成孔的质量检测。

（2）注意填写桩孔施工记录，做好孔口的遮盖保护工作，同时设置标识，禁止人和行车在盖板上通过，然后再将钻机移动至下一个桩位。

（3）混凝土的浇筑步骤。对孔径、孔壁、孔深、垂直度、孔底虚土厚度进行再一次的检查。注意将砂浆垫块（或塑料卡）绑好，吊放钢筋笼的过程中要注意对准孔位、缓慢的下沉、扶稳吊直，同时注意不要碰撞孔壁。在钻孔内的虚土厚度经过检测达到标准之后，进行放溜简浇筑混凝土的施工。

2.5 水下灌注混凝土的技术要求

第一批混凝土搅拌的数量根据导管首次的埋置深度和导管底部的填充需要来进行计算。混凝土的初灌量，必须确保首批混凝土入孔后导管埋入混凝土中的深度不小于1.0m。第一次混凝土灌注量的计算方法如下：

混凝土拌合之后，要针对其均匀性、坍落度等进行严格检查，必须达标，如果不符合使用要求，必须重新进行拌合，在经过第二次拌合后仍然不达标的，则禁止使用。

灌注施工中，导管埋置深度应控制在2～6m范围。注意探测混凝土面在井孔内的位置，保持探测频率，以便对导管埋深做出及时调整。由于灌注的过程中会造成钢筋骨架的上浮，所以当混凝土面距离骨架底部1m左右的时候，降低灌注的速度，并且保持至混凝土面上升到钢筋骨架底口4m以上，此时可提升导管，保持其底口超过钢筋骨架底部2m以上，即可以正常的速度进行灌注。如果在潮汐地区或者有承压力的地下水地区进行灌注，则需要注意保持孔内的水头。

水下混凝土灌注面宜高出桩顶设计高程不小于0.5m，当存在地质较差、孔内泥浆密度过大、桩径较大等情况时，应适当提高其灌注的高度；超灌的多余部分应该在承台施工前或者接桩前凿除，凿除后的桩头应该密实无松散层。

3 钻孔灌灌注桩常见病害及防治措施

3.1 孔壁坍陷

孔壁坍陷的症状表现为：钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。

防治措施：在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。

3.2 钢筋笼上浮

钢筋笼上浮变现为钢筋笼的位置高于设计位置的现象。主要原因是由于混凝土表面距钢筋笼底口较近，混凝土灌注的速度过快，混凝土自导管流出后冲击力很大，向上反冲，其顶托力大于钢筋笼的重力时所致。当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮；由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。

防治措施：钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5～2.0m。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。

3.3 堵 管

水中灌注混凝土过程中，无法继续进行的现象被称为堵管。出现堵管的原因有：大直径桩基体积过大，需灌注时间较长，而上部混凝土已接近初凝，形成硬壳，随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，不利于混凝土翻浆，进而出现堵管；另外，混凝土的质量常常也是导管堵塞的主要原因。

防治措施：使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。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18～22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内堵塞。

4 结 语

水下混凝土灌灌注桩施工过程每一环节都必须要严格要求，由于影响灌灌注桩施工质量的因素很多，为了防止在灌注中发生质量事故，以致影响工期并对整个工程质量产生小利影响，对如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等各种影响因素都必须有详细的考虑，预防事故的发生的同时候必须准备相应的对策以及发生事故及时采取补救措施。

参考文献

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[2]薛立军，蒋 维.钻孔灌灌注桩施工监理质量控制内容与方法[J].浙江水利科技，2010（03）.

[3]黄家瑜，黄志强.港口工程水上钻孔灌灌注桩的质量控制[J].科技资讯，2006（17）.

作者简介：张军（1971-），男，工程师，大专，从事工程管理工作。