桩基的水下混凝土灌注的施工工艺
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摘要：水下混凝土灌注桩的作用主要是：由于其能够减少建筑物的不均匀沉降以及能够承受较大的荷载，并且，在水流冲刷下不会受到影响，同时，具备施工方便以及容易掌握等提点。所以，水下混凝土灌柱桩基础在水利工程中得到了广泛的应用。本文就对桩基的水下混凝土灌注的施工工艺进行阐述分析。
关键词：水下混凝土；桩基础；灌注；施工工艺
中图分类号： TU37文献标识码： A
一、导管的安装和就位使用起重机设备，一吊钩供提掉导管，另一吊钩供提漏斗用。安装导管时，先将检验合格的导管每几节连成一段，将起吊导管的钢丝绳两端头用卸扣对称地套在最下节导管（即在孔底的那一节）的法兰下方。用起重机吊起最下一节导管放入孔中，待导管法兰到达空口上方30-40cm时，停止下降。用钢丝绳吊起第二段导管。扶正并对准最下段导管法兰螺栓眼，放好橡皮垫，把它们用螺栓连接好，把起吊钢丝绳扎于导管掉耳，然后下降导管。重复上述操作，把全部导管安装好。安装好的导管应置桩孔中心，它的下端一般要高出孔底沉淀土表面30-40cm，以便隔水栓顺利冲出。导管就位后，插上漏斗，安好隔水栓。为了减少下降时隔水栓的帆布或橡皮垫与导管壁的的摩阻力，帆布或橡皮可涂油。隔水栓位置应在导管中的水面以上20-30cm。导管在使用前，须做并接、过球和水压（或风压）试验，水压试验时的压力应不小于灌注混凝土时导管可能承受的最大压力的1.3倍。
二、灌注灌注水下混凝土的水泥可采用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥或硅酸盐水泥、普通水泥等,当采用矿渣水泥时应采取防离析措施。水泥的初凝时间不宜早于2.5h，水泥的强度等级不应低于42.5级。粗骨料优先选用卵石，当采用碎石时，宜适当增加含砂率。骨料最大料径不应大于导管内径的1/6 ～1/8和钢筋骨架最小径距的1/4，同时不应大于40mm。细骨料宜采用级配良好的中砂。混凝土含砂率宜采用40-50%，水灰比为0.5～0.6。塌落度18～22cm水泥用量不少于350kg。
(一)首批砼灌注
首批混凝土灌注：首批混凝土的灌注与泥浆至混凝土面高度、混凝土面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。孔径
越大，首批灌注的混凝土量越多，由于混凝土量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批混凝土在下落过程中，由于和易性变差，
受的阻力变大，常出现导管中堵满混凝土，甚至漏斗内还有部分混凝土，此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加人混凝土，然
后再稍提导管，这样能使混凝土顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗中加人混凝土，进行后续灌注。
(二)提升导管随着混凝土的继续灌注，钻孔内混凝土不断上升，宜每隔若干分钟测量一次混凝土面的标高，记录导管的长度和已灌注的混凝土数量，记入灌注记录表中，并校核混凝土面高度是否同计算的高度相符。当导管在混凝土中的埋入深度等于容许的最大进入深度以致导管内混凝土不易借其自重顺利流出导管时，就应及时提升导管。提升后的导管埋入混凝土内的深度以不小于1.5米为宜。测量混凝土面标高的测锤可按它在混凝土面上的压力为20克/CM2左右确定其重量。(三)拆除导管当提升导管到法兰接头露孔口以上有一定高度时，要拆除导管。此时，暂停灌注，先取走漏斗，然后松动导管法兰的螺栓，同时将起吊管用的吊钩穿过待拆的导管上端法兰的螺栓孔、并稍提紧以稳定导管。待螺栓全部拆除后，校正好位置并将起吊钢丝绳绑在漏斗的吊耳上后，继续灌注。拆除导管的动作要快，要防止螺栓、橡皮垫等掉进孔中。
(四)控制灌注标高
由于接桩或浇筑承台时，要将桩顶混凝土表面积积存的沙浆和泥浆、混凝土混杂层除掉，所以灌注的混凝土表面应高于桩顶设计标高，一般应视孔深、成孔方法、清孔方法等，高出50—100CM，以保证混凝土强度。所以当混凝土灌注到设计的桩顶标高以下约1米时，施工负责人要计算还需灌注的混凝土数量，计算时应将导管内的混凝土数量估计在内。
(五)拔出护筒当采用整体式钢护筒时，在结束灌注并拆除漏斗、导管后，可用卸扣把提升钢丝绳系于护筒两边的吊环，用起重机将护筒拔除。拔除时，起重机可提一下停一下，经几次拔除，若已拔松，即可一次拔出。(六)破桩头若桩头位于无水土层时，为了减少破桩头的工作量，可在混凝土初凝后终凝前，挖除积存在桩顶的砂浆或泥浆、混凝土混杂层，控制高于桩顶设计标高10—20CM处，以待随后修凿，接灌承台。(七)模板制作、安装和拆除对高承台桩基地面或施工水位以上的桩段可设置模板并浇筑普通混凝土。模板的制作安装和拆除等步骤和方法同一般混凝土施工相同。水中部分的桩段可用钢护筒内设木模法安装制作。具体操作如下：把事先作好的弧形散块木板若干块，围成圆形木筒，外面用薄铁皮箍箍几道。把它放护筒内。它与护筒之间的空隙用砂填塞，使木筒位稳定。为阻止砂的流失，木筒脚不部钉有一道象法兰那样的环形木（其外直径与护筒内径相等）。在此木筒内灌注水下混凝土。待混凝土达到一定强度后，射水冲掉所填的砂，并用铁钎插入木筒预留的一道缝隙内，戳断铁皮箍，弧形木板就可逐块撬取出来，最后撤走护筒。
(八)混凝土的养护和承受荷载水下灌注混凝土露出地面部分要养护，其养护方法要求和普通钢筋混凝土相同。在一般情况下，当孔桩混凝土强度达到设计强度的70%以上时，才容许承受荷载。
三、水下混凝土的灌注质量控制
(一)水下灌注混凝土的参数及性能
混凝土原材料：粗骨料宜选用坚硬的卵石或碎石，以提高混凝土的流动性，防止堵管。
混凝土初凝时间：一般混凝土初凝时间仅3。5h，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5—7h，因此应加缓凝荆，
使混凝土初凝时间大于8h。
混凝土搅拌方法和搅拌时间：为使混凝土具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒人料斗后，先开
启搅拌机并加人30％的水，然后与拌合料一起均匀加入60％的水，最后再加入10％的水，最后加水到出料时间控制在60-90s内。
混凝土运输：混凝土拌和物运距较近时可采用无搅拌器的运输工具，当运距较远时必须采用搅拌运输车运输。
坍落度选择：坍落度应控制在180±20毫米之间，砼灌注距桩顶约5米处时，坍落度控制在'160--170毫米。以确保桩顶浮浆不过高。
(二)混凝土灌注速度
在控制混凝土初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高混凝土的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准
备工作，以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。
四、常遇问题、原因和处理方法
(一)导管漏水
(1)导管连接处密封不好：检查后重新设置或更换垫圈均匀上紧法兰螺栓
(2)初灌量不足，未埋住导管，冲洗液从导管底口侵入：提出导管，清除灌入的混凝土．重新开始灌注
(3)导管提升过多，埋深太小，随浮浆侵入管内：若孔内已灌人少量混凝土，应清除干净后，方可灌注：灌入混凝土较多时，应暂停灌注，重新钻进到一定深度并高压水将混凝土面冲洗干净，并将沉渣吸干净，将导管下至中间恢复灌注。
(二)堵管(混凝土在导管内不出去)
(1)混凝土配比合理、搅拌质量不符合要求：按要求的配合比，重新拌合，并检查坍落度，按规定要求拌合、运输
(2)灌注时间过长．表层混凝土已初凝：各施工步骤魄确分工，协凋工作．确保灌注连续。
(3)导管内进水未及时发现，造成混凝土严重稀释，水泥浆与砂石分离：上下提动导管或振捣，使导管疏通；若无效，提出导管进出清理后．重新插入混凝土内足够深度，用潜水泵或空气吸泥机，将管内泥浆、浮浆、杂物等吸除干净，恢复灌注
(4)混凝土混杂水泥块或杂物：清除之
(5)管内结皮，形成堵塞：夏天施工注意避开高温灌注混凝土，通常宜在下午四时以后灌注，冬天施1二可用喷灯或其它方法给导管加温或保温
(三)断桩
(1)灌注时导管提升过高，以致底部脱离混凝土层：灌注中，严格遵守操作规程．导管提升应匀速平稳，慢慢起升。勤探测混凝土面，正确指导导管的提升。
(2)灌注作业因故中断过久，表层混凝土失去流动性，而继续灌注的混凝土顶破表层而上升，将有浮浆泥渣的表层覆盖包裹，形成断柱或出现堵管而未能及时排除造成断桩：严格遵守操作规程，保证灌注作业连续紧凑．加强混凝土质量的管理。混凝土初凝前可采用冲刷法、沉管法(水泥塞密封法和包扎密封法)等接桩法；混凝土初凝后可采用冲刷法和嵌入接桩位。
结语
通过多年来的施工实践, 得出这样一个结论: 要保证钻孔灌注桩的施工质量, 加强桩基工程检测只是一个手段, 其关键还在于现场管理人员要有高度责任心, 以防为主, 对桩基各个施工环节充分重视并精心施工, 这样桩基的质量才能得到保证。
参考文献
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[2]秦瑞祥.桩基础水下混凝土灌注施工工艺与质量控制[J].中国新技术新产品,2010,16:140.
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