浅谈水下混凝土灌注桩的施工质量控制

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摘要：笔者结合工程实践经验，以某工程为例，对水下混凝土灌注桩的施工质量控制进行探讨。

关键词：公共建筑；水下混凝土；灌注桩施工

1工程概况

某大型公共建筑主楼工程，总建筑面积38.7万平米，南北方向总长953m，东西方向总长756m，其地基处理，根据当地的地质条件，设计采用的是水下混凝土灌注桩。桩基工程划分为B1、B2、B3三个施工区域，其中B1区766根桩，B2区约756根桩，B3区1545根桩，总桩数为3067根。

本工程采用泥浆护壁钻孔灌注桩，桩身直径为800mm、1000mm两种，根据当地的地质情况，设计最小桩长为26m、29m、44m，桩长＜40m的桩身混凝土强度等级C35，桩长≥40m的桩身混凝土强度等级C40；桩身主筋采用HRB335（Ⅱ级钢），加筋箍筋、桩身箍筋HPB235（Ⅰ级钢）；桩身主筋保护层厚度50mm，桩身主筋的连接采用直螺纹机械连接，等级为Ⅰ级，接头位置错开，每一截面的接头数量不大于钢筋截面面积的50%；桩身混凝土超灌高度不得小于0.5m，桩位偏差边桩不大于10cm、中间桩不大于15cm；桩身垂直度偏差不得大于L/100，桩底沉渣厚度不大于100mm，基础桩充盈系数不得小于1.05，不得大于1.15。

2施工工艺流程

混凝土灌注桩施工工艺流程为：测量放线挖泥浆坑埋设护筒反循环钻机钻头对正桩中心成孔钻进至设计桩底第一次清孔合格吊装钢筋笼下导管二次清孔灌注混凝土拔导管钻机移位回填土

3水下混凝土灌注桩施工过程的质量控制

3.1测量定位

由测量人员内业计算出桩的中心坐标，经测量主管验算合格后，利用现场外控网的首级或二级控制网点，用全站仪放出桩的平面位置，并复核到另一控制点上进行检查；标高采用水准仪，测出护筒顶标高，以控制孔深和钢筋笼长度、顶标高及混凝土面标高。

3.2泥浆制备

反循环钻机开始钻孔前需要挖好泥浆池，尺寸为8m×6m×1.8m，（数量或者布置的间距要求明确）在泥浆坑内提前储备清水。挖好泥浆排放沟；在钻进过程中由桩基专业试验人员严格控制泥浆稠度、比重，及时向孔内注入符合表一要求的泥浆，保证孔内泥浆液面保持稳定，孔内泥浆液面比地下水位水面高2m左右，以防止塌孔。排出孔口的泥浆、清孔后的泥浆技术指标必须满足表二、表三所示要求，专业分部试验人员及时跟踪检查。

3.3.钻孔施工

⑴施工顺序。各区基础桩同时施工。采用单机跳打法（隔一打一或隔二打一），相邻两钻机的安全距离不小于5倍桩径，或最少时间间隔不小于12小时。

⑵埋设护筒。①钻孔前应在测定的桩位，准确埋设护筒，护筒长度为1.5～2m，保证护筒底端坐在原状土层。准确固定钻孔位置，隔离地面积水，稳定孔口土壤和保护孔壁不塌，以利钻孔工作进行；②采用钢护筒，护筒直径大于钻头直径150-300mm，护筒顶标高应高于施工面20-30cm，并确保筒壁与水平面垂直。③护筒定位时应先对桩位进行复核，然后以桩位为中心，定出相互垂直的十字控制桩线，并作十字栓点控制，挖护筒孔位，吊放入护筒，同时用十字线校正护筒中心及桩位中心，使之重合一致，并保证其护筒中心位置与桩中心偏差小于2cm。

⑶钻机钻孔。①钻机就位，将钻头对准桩位，复核无误后调整钻机垂直度；②.开钻前，用水准仪测量孔口护筒顶标高，以便控制钻进深度。③钻进过程中，采用水平尺随时观测检查，调整和控制钻杆垂直度；边钻进边补充泥浆护壁，反循环同时排渣土；④成孔深度要求进入持力层深度不小于1m（持力层落于⑾层）或2m（持力层落于⑼层）。

⑷清孔。①.反循环钻机钻进孔深达到图纸规定深度后，进行第一次清孔，让钻机空转不进尺，同时射水清孔，清孔后沉渣厚度不得大于100mm，泥浆指标达到要求；②.清孔时，孔内水位应保持在护筒下0.5m左右，防止塌孔；③第二次清孔在钢筋笼和导管安装完成之后进行，方法是在导管上端加一个封口帽，用压力泵向孔内导管底端输送泥浆（沉渣过厚时，应上下抽动导管），吹起底部沉淀物，沉淀物随泥浆流出孔外，同时进行泥浆置换，达到沉渣厚度不大于100mm。

⑸成孔检验。钻孔清孔完毕后钢筋笼安装之前，检查成孔的孔径（允许偏差：±50mm）、孔深和垂直度（允许偏差：L/100），桩位及泥浆指标测试，孔底沉渣厚度等，做好钻进施工记录和泥浆质量检查记录，合格后进行下一道工序。

3.4钢筋笼加工及吊装

⑴钢筋笼加工。①.进场钢筋有出厂合格证等质量证明文件，并按规定现场取样进行复试或见证复试；②平整钢筋笼加工场地。钢筋进场后保留标牌，按规格分别堆放整齐，下部用方木垫高，防止污染和锈蚀；③钢筋笼加工时，钢筋在同一节内接头采用直螺纹连接，等级为Ⅰ级，接头位置错开35d(d为钢筋直径)；④对于长度超过40m的钢筋笼，分两节加工。两节长度分别为24m、20m（18m）。钢筋笼上下两节连接采用绑条焊焊接，单面焊，焊接长度为10d；⑤钢筋笼在加工完毕后，应根据规范要求进行自检、隐检和交接检，内容包括钢筋外观、品种、型号、规格，焊缝长度、宽度、厚度、有无咬肉、表面平整等；⑥钢筋笼主筋保护层厚度50mm，采用2Ф10钢筋作为限位钢筋保护层，沿钢筋笼周围水平均布4个，纵向间距2m，限位钢筋保护层焊在主筋上，焊缝长度50mm。

⑵直螺纹连接要求。①.对于钢筋直螺纹连接，接头的性能应符合《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2003）中I、II类接头的要求；②连接套筒要求：钢筋连接套筒尺寸应满足产品设计要求，钢筋连接筒表面不得有裂纹，表面及螺纹不得有锈蚀。③丝头加工要求：钢筋丝头尺寸应满足设计要求，中径、牙形角、螺距必须符合设计规定，并与连接套筒的牙形、螺距相一致，有效丝扣数量不得少于设计规定，并用相应的环规和丝头卡板检测合格；④施工要求：在进行钢筋连接时，钢筋规格应与连接套筒规格一致，并保证钢筋和连接套筒丝扣干净、完好无损。

⑶吊装钢筋笼。①钢筋笼吊装采用50t履带吊或25t履带吊起吊。钢筋笼起吊时，24米钢筋笼采用4点起吊，大于29米钢筋笼采用6点（8点）起吊，吊点沿钢筋笼长度均匀分布；②对吊点部位加强焊接，确保吊装稳固。对准孔位后，缓慢下沉，避免碰撞孔壁；③40m以上钢筋笼分两节吊装，第一节入孔后要求下节钢筋笼下放至护筒口处，接头处露出地面50cm-150cm，用方木或钢管将钢筋笼固定，固定应在固定箍处，再吊起上节；④钢筋笼的连接：⑤.用水平仪测量护筒顶高程，确保钢筋笼顶端到达设计标高。

3.5水下混凝土灌注施工

⑴导管和漏斗。①选择直径为25cm的导管；②.导管组装时接头必须密合不漏水（要求加密封圈）；③在第一次使用前应进行闭水打压试验，试水压力0.6MPa,20分钟不漏水为合格；④导管底端下至孔底标高上30cm-50cm左右。

⑵浇注水下混凝土。①.对混凝土的技术要求。桩设计要求混凝土强度为C35、C40，W/C不得大于0.50；每立方米水泥用量不得少于350kg/m3；粗骨料（碎石）最大粒径不得大于25mm，坍落度180～220mm，扩散度为34cm～45cm，最大容许含盐量0.5％，碱含量小于3Kg/m3；②混凝土浇注前，检查现场混凝土出罐坍落度并记录，混凝土在运输、浇筑过程中不能产生离析现象，如发现混凝土拌合物上述技术指标不合格，则令其退场；③导管内使用的隔水塞球胆大小要合适,安装要正,应位于水面以上；④混凝土首灌量应灌至导管下口2m以上，保证首灌导管埋入混凝土为3m左右。混凝土浇注时，导管下口埋入混凝土的深度不小于2m，不大于6m，设专人及时测定，以便掌握导管提升高度；⑤混凝土灌注过程中,应始终保持导管位置居中,提升导管时应有专人指挥掌握,不得使钢筋骨架倾斜、位移,如发现骨架上升时,应立即停止提升导管,使导管降落,并轻轻摇动使之与骨架脱开；⑥混凝土灌注到桩孔上部5m以内时,可不再提升导管,直到灌注至设计标高后一次拔出。

⑶剔凿桩头。桩后及时利用空压机和风镐等设备凿除桩头混凝土至设计标高，并对有试验要求的桩按检测单位要求进行桩头加固施工。

4施工试验

⑴.护壁泥浆：本工程地质水文情况较复杂，因此为保证基础桩成孔质量，应首先进行试钻调整护壁泥浆的配合比，选定适合本工程的最佳泥浆配合比，用以在基础桩施工中。

⑵.混凝土试块：每根工程桩预留1组试块，并适当选取10%留置7天强度试块。选用试模150×150×150mm3或100×100×100mm3。试块在试模中养护36小时后，取出用墨汁在试件上注明试件编号、日期、部位、试块类型等，送现场试验室进行标准养护。

⑶.钢筋原材检验：从每批钢筋中抽取两根钢筋，每根取两个试样，分别进行拉力和弯曲试验，如一项试验结果不合格，应取双倍试件进行各试验项目的重新复试，如仍有一个试样不合格，则该批钢筋为不合格品，及时办理不合格手续，不合格钢筋严禁投入使用；

⑷.直螺纹检验：施工现场检验前，滚轧直螺纹钢筋连接技术的提供单位应向使用单位提供有效的型式检验报告；钢筋连接接头的现场检验按验收批进行，同一施工条件下采用同一批材料的同等级同形式同规格接头，以300个为一个验收批进行检验和验收，不足300个的也作为一个验收批。

⑸.施工中所使用的商品混凝土，每辆罐车应派专人测量混凝土坍落度和观察商品混凝土的外观质量。发现不符合技术要求的商品混凝土要退回，坚决不准使用；

⑹.按照设计及规范要求对基础桩进行桩身质量的测试。