论水下灌注混凝土施工质量的控制

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摘要：本文结合工作经验，从原材料、施工设备、施工过程这几方面阐述了水下混凝土施工的质量控制措施。

关键词：水下混凝土导管法配合比初灌量断桩

1 前言

随着水利、公路工程建设的增多，水下混凝土灌注桩的施工也越来越多，就目前来看，导管法是国内水下混凝土灌注桩工程通常采用的施工方法，由于施工均在水下进行，隐蔽性很强，给施工质量增添了很多的影响因素，施工过程中稍有不慎就会引发质量事故，影响工程进度并造成经济损失，因此对每一个环节都必须进行严格的质量控制，确保工程质量。

2 水下混凝土原材料的质量控制

水下混凝土的质量是整个水下施工质量的保证，因此，水泥、骨料、外加剂等原材料的质量控制以及混凝土配合比的控制是水下混凝土质量控制的有效途径，要从水泥的选择、水泥及水的用量比例、骨料的选用和掺用外加剂等几个方面来保证混凝土的质量。

⑴ 水泥。水下混凝土一般采用普通硅酸盐水泥，标号不宜低于425#，初凝时间不早于1.5h，必需通过初凝时间和抗压强度试验才能选用，并保证水泥的用量符合设计要求，水灰比宜采用O.5-0.6。

⑵ 粗骨料。应选用坚硬的卵石或者碎石，颗粒级配选择应保证混凝土良好的和易性，粒径一般采用20-40mm，最大粒径不宜大于导管内径1/8-1/6和钢筋净度1/3。

⑶ 细骨料。细骨料宜选用级配合理、质地坚硬，砂质纯净的天然中、粗砂，含砂率一般为45％-50％ 。

⑷ 外加剂。为提高混凝土的和易性和强度，应掺入外加剂，常用的外加剂有减水剂、缓凝剂和早强剂等，使用前必须经过现场实验，以确定外加剂的使用种类、掺入量和掺入程序，严格按照配合比要求添加。

⑸ 严格控制混凝土的配合比。水下混凝土是在水下浇注完成的，因此对混凝土的配合比有严格的要求，一定要按照设计要求进行配制，配制出来的混凝土既要具有足够的可塑性和粘性，又要易于在导管中流动，并且不易产生离析，还要保证混凝土的级配强度满足设计强度的要求。

3 水下混凝土施工设备的质量控制

工欲善其事，必先利其器，施工设备优良的质量及其完好的配套是保证水下混凝土施工质量的基本条件。

⑴ 配置足够的发电机。为防止施工过程中突然发生的断电现象，要配置性能良好的备用发电机，确保工地水下混凝土灌注的连续性，避免造成断桩事故。

⑵ 选用大容量拌和机。拌和机在使用前要认真进行检查维修，保证混凝土浇筑过程的连续。

⑶ 选择适合的导管。要根据灌注强度来选择导管直径的大小，施工之前要进行水密、承压和接头抗拉试验。导管应具备足够的强度和刚度，且密封性良好，管壁光滑、导管平直、无穿孔裂纹，导管接口处应有弹性垫圈密封。

⑷ 合理配备运输机械。运输机械要根据施工现场平面来布置，使用前要进行维修检查，确保施工过程中不产生漏浆、离析现象，储料斗、漏斗、溜槽等在使用前也要进行检查，以保证施工安全和施工质量。

4 水下混凝土施工过程中的质量控制

灌注水下混凝土是混凝土桩施工的重要工序，混凝土桩质量的好坏很大程度上取决于水下混凝土施工过程中的质量控制。

⑴ 初灌的质量控制。导管法水下混凝土施工初灌量非常重要，第一罐混凝土必须达到三个目的：封底、置换、埋管，所以漏斗和储料斗及漏斗和输送机具的混凝土储存数量要充足。第一斗混凝土通过导管口迅速进入孔底并扩散充满桩孔底部空间，导管口埋入混凝土面下长度不小于1.5m，孔底的泥浆被置换出孔外，经导流槽流人泥浆池，孔内剩余泥浆全部漂浮在混凝土面上。如图1。

图1 导管正常埋入深度的初灌图

如果导管埋入混凝土面下长度不足，混凝土可能会出现急速下落，沿导管柱体出现隆起现象，混凝土体刺破上部保护层，在已浇注混凝土表面形成层流，导管外泥浆就会卷入混凝土内出现桩身不连续、断桩、夹泥，造成工程质量事故。如图2。

图2 导管埋入深度不足的初灌图

根据导管内混凝土压力与管外水压力平衡的原则，导管内混凝土必须保持的最小高度为:Hd=RwHw/Rc。而管中混凝土的体积就应为:Vd=πd2Hd/4(d为导管直径)。若首批混凝土埋深不足，混凝土下灌后不能埋没导管底口，会导致泥水从导管底口进入。出现这种现象应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌和物用空气吸泥机或抓斗机清出，然后重新下导管灌注。

⑵ 灌注中的质量控制。

①首批混凝土灌注正常后，必须连续进行灌注，不得中断，浇注过程中如需暂停作业的，间歇时间不能大于15min，并控制在4-6h浇注完成，以保证混凝土的均一性，否则先灌人的混凝土会达到初凝，将阻止后灌入的混凝土从导管中流出，造成断桩，起拔导管困难。浇灌时要保持孔内混凝土面均匀上升，且保证上升速度不大于2m/h，始终保持导管在混凝土中的插入深度不小于1.5m，严禁混凝土溢出漏斗流入孔内。

②要随时用探锤测量混凝土面的实际标高(至少三处，取平均值)，计算混凝土面的上升高度，导管下口与混凝土面的相对位置，统计混凝土的灌注量，及时做好灌注记录，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。此时要注意：混凝土灌到孔口不再返出泥浆时可以微向上提动导管，如果要提升导管至O.5-lm以上才能灌入混凝土时，就应该拆除部分导管。

③在混凝土后续阶段灌注时，由于导管内混凝土高度减小，压力降低，而导管外的泥浆及所含土渣稠度和比重增大，应适当防慢浇灌速度，以减少混凝土排除泥浆的阻力，必要时向孔内加入稀泥浆将孔内稠泥浆置换出来，保证灌注工作的顺利进行。

④混凝土拌制后，应尽量在1.5h之内灌注完毕，夏季气候干燥时，必须在1.0h之内灌注完毕，对于长途运输混凝土要根据实际条件掺入适量缓凝剂。

⑤在灌注过程中，当导管内不满含有空气时，后续混凝土宜通过溜槽徐徐灌人漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面倾入管内，避免在导管内形成高压气囊，形成桩内孔洞或气囊挤出导管节间橡胶垫而使导管漏水。

⑥在灌注将近结束时，如出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，将部分沉淀土掏出，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。

⑶ 防止断桩的质量控制。灌注施工过程中，发生导管堵塞、导管卡挂钢筋笼、埋导管、严重坍孔又处理不良时，都会演变为桩身严重夹泥、混凝土桩身中断的严重事故，为防止断桩，导管要有足够的抗拉强度，能承受其自重和盛满混凝土的重量，内径应一致，其误差应小于+2mm，内壁须光滑无阻，在浇灌前要进行试拼，并做好水密性试验，组拼后须用球塞、检查锤做通过试验，最下端一节导管长度要长一些，一般为4m，其底端不得带法兰盘，严格控制导管埋深与拔管速度，并经常检测混凝土拌和物，确保其符合要求。

5 结语

水下混凝土灌注桩属于隐蔽工程，影响施工质量的因素很多，施工队伍要认真抓好施工过程中每一个环节，原材料的选择、施工设备的配备、混凝土的配合比、初灌量和灌注过程都要实施严格的质量控制措施，尽量避免发生事故及减少事故造成的损失。注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。