浅谈港口工程水下钻孔灌注桩技术及质量通病防治

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摘要：本文从港口工程水下钻孔灌注桩灌注技术入手，详细剖析了常见问题和防治措施。

关键字：港口工程；水下钻孔；灌注桩；施工；质量控制

Abstract: This article start from the port works underwater bored piles perfusion technique put forward a detailed analysis of common problems and prevention measures.Key words: port projects; underwater drilling; pile; construction; quality control

中图分类号：U615文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

近年来，伴随着我国港口工程建设的快速发展，钻孔灌注桩以其承载力高、施工方便、工期短、造价适中等优点被广泛地应用于港口工程。但由于钻孔灌注桩工程的施工无论是陆上还是水上进行钻孔灌注桩作业,大部分都是在水下进行, 因此施工过程无法观察,成桩后也难以进行开挖验收，给施工质量监督与防治提出了较高的要求。因此，对钻孔灌注桩施工过程出现频率较高的质量问题进行分析研究, 进而总结出相应的防治方法,有利于保证工程质量。

1.水下钻孔灌注桩灌注技术

在钻孔灌注桩的施工过程中，混凝土的水下灌注是关键的环节之一。混凝土水下灌注是否顺利直接影响桩基质量的好坏。因此，运用科学、实用的混凝土灌注工艺以确保工程质量显得尤为重要。

1.1首批混凝土灌注

混凝土首灌注量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，以便迅速向漏斗加混凝土，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使混凝土顺利下落到孔底，下灌后继续向漏斗加入混凝土，进行后续灌注。

1.2后续混凝土灌注

后续混凝土灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的混凝土下落后．应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入混凝土，牵动导管的作用有：

1.2.1有利于后续混凝土的顺利下落，否则混凝土在导管中存留时间稍长．其流动性能变差．与导管问磨擦阻力随之增强。造成水泥浆缓缓流坠，而骨料都滞留在导管中，使混凝土与管壁摩擦阻力增强，灌注混凝土下落困难，导致断桩。同时，由于粗骨料间有大量空隙。后续混凝土加入后形成的高压气囊，会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水，有时还会形成蜂窝状混凝土．严重影响成桩质量。

1.2.2牵动导管增强混凝土向周边扩散，加强桩身与周边地层的有效结合．增大桩体摩擦阻力。同时加大混凝土与钢筋笼的结合力．从而提高桩基承载力。

1.2.3后期混凝土的灌注

在混凝土灌注后期。由于孔内压力较小。往往上部混凝土不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。

1.2.4混凝土灌注速度

灌注水下混凝土应迅速进行，防止坍孔和泥浆沉淀过厚。每根桩的灌注太长，尽量控制在8小时内完成；为防止顶层混凝土失去流动性．灌注的合适时间。

2.常见问题及防治措施

2.1护筒冒水

2.1.1护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。

2.1.2原因：埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞。

2.1.3防治措施：在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0-1.5m的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或位移时，则应重新安装护筒。

2.2孔壁坍陷

2.2.1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。

2.2.2原因：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。

2.2.3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。搬动和吊装钢筋笼时，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。成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。

2.3 水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及防治措施

2.3.1卡管

2.3.1.1水中灌注混凝土过程中，无法连续进行的现象。

2.3.1.2原因：初灌时，隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管；导管进水造成混凝土离析等。

2.3.1.3防治措施：使用的隔水栓直径与导管内径相配，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，试水压力为0.6-1.0Mpa，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，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。

2.3.2钢筋笼上浮

2.3.2.1钢筋笼的位置高于设计位置的现象。

2.3.2.2原因：钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大，钢筋笼被混凝土拖顶上升；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，其上层混凝土因浇筑时间较长，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心上，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。

2.3.2.3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。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼小浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。

2.3.3断桩

2.3.3.1混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。

2.3.3.2原因：由于导管底端距孔底过远，混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充；受地下水活动的影响或导管密封不良，冲洗液浸入混凝土水灰比增大，形成桩身中段出现混凝土不凝体；由于在浇注混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象；浇注混凝土时，没有从导管内灌入，而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段出现疏松、空洞的现象。

2.3.3.3防治措施：成孔后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。帮扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次混凝土灌入量的多少而定，严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管见外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。结束语

3.结束语

总之，港口工程钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度。必须防治在钻孔过程中及水下混凝土操作过程中经常出现的施工质量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。

参考文献

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