基于鉆孔灌注樁水下混凝土施工分析

黃烈雄

摘 要：通過某工程的鉆孔灌注樁水下混凝土施工實踐，對鉆孔灌注樁水下混凝土施工工藝控制，討論常見異常情況處理，并提出相應的措施。

關鍵詞：鉆孔；骨料；水下混凝土；施工技術

鉆孔灌注樁承載力高、施工方便、設備簡單、能適應各種土質、能夠承受較大橫向荷載和增加杭震能力，在水利水電、土木建筑、交通等工程中得到廣泛應用。水下混凝土灌注樁工程的施工通常采用導管法進行，施工技術要求相對嚴格。下面就施工準備、混凝土配合比、施工工藝、檢測以及混凝土施工中常見異常情況的處理進行簡要探討。

1 施工準備

首先研究工程地質勘察報告、樁位平面布置圖、樁基結構施工圖，然后進行樁位、標高放樣與復核。每個樁位必須獨立坐標復核及位置復測后方可開孔。結合現場水源、運輸、地質情況和工程安全，統籌開挖泥漿池、沉淀池，準備水源和合格赫土或膨潤土。

對設備以及工器具，優先采取較大容量的攪拌機，其生產能力應滿足灌注時問不長于首批混凝土初凝時間。保證混凝土的連續灌注，防止灌注時問延誤，避免造成斷樁事故。導管直徑大小要根據灌注強度要求進行選擇。導管應具備足夠的強度和剛度，且密封性良好，管壁光滑、導管平直，無穿孔裂紋，導管接口處應有彈性墊圈密封。施工前必須進行水密、承壓和接頭抗拉試驗。

2 混凝土配合比

2.1 基本要求

水下混凝土是在水下特殊條件以及不使用振動器的情況下施工，并在地下和水中環境下凝結硬化，混凝土拌和物必須具有優質的勃聚性能，使水下混凝土質量均勻，并經受一定距離下落后不產生或少生產離析現象。由于受水的影響，一般會比同條件下的陸上混凝土低一個強度等級，因此應提高一個強度等級。

2.2 施工要求

2.2.1 骨料。粗骨料宜選用堅硬的卵礫石和碎石，應優先采用符合要求的卵石。石子含泥量小于2%，骨料最大粒徑不應大于導管直徑的1/8～1/6和鋼筋最小凈距的1/4，同時粒徑在40mm以內。粗骨料的級配應保證混凝土具有良好的和易性。細骨料宜采用級配良好的中、粗砂，以提高混凝土的流動性，防止堵管。

2.2.2 外加劑?；炷脸跄龝r問一般僅為3～5h，只能滿足淺孔小樁徑灌往要求，而深樁灌注時間為5一7h，因此需根據實際情況加緩凝劑，使混凝土初凝時間大于灌注時間。為提高和易性，混凝土中宜摻人外加劑，且摻人外加劑前，必須經過試驗確定外加劑的使用種類、摻人量和摻人程序。

2.2.3 拌和。保證足夠的攪拌時間，使混凝土具有良好的保水性和流動性。坍落度應控制在（180± 20）mm之間，混凝土灌注距樁頂約5m處時，坍落度控制在160～170mm，以確保樁頂浮漿不過高。氣溫高，成孔深，導管直徑在250mm之內，取高值；反之取低值。

3 工藝控制

3.1 工藝流程

泥漿護壁鉆孔灌注樁施工工藝流程為：場地平整→樁位放線→開挖漿池、漿溝→護筒埋設→鉆機就位、孔位校正→成孔、泥漿循環、清除廢漿、泥渣→清孔換漿→終孔驗收→下鋼筋籠和鋼導管→澆筑水下混凝土→成樁。

3.2 混凝土施工工藝控制重點

3.2.1 泥漿。配置高質量的泥漿，使孔壁形成一層鞘性好、密度大、滲透性差的泥皮，確?？妆诜€定。灌注水下混凝土前，應檢測孔底泥漿沉淀厚度，如大于規范規定的清孔要求，應再次清孔。

3.2.2 鉆孔。鉆進過程中，經常進行孔徑和鉛度檢查，根據撈取渣樣判斷地層變化和采用相應的鉆進方式，以確保成孔質量。

3.2.3 下籠。鋼筋籠和鉆孔的中心要對應，定位要準確。如果是不放到孔底的鋼筋籠，要特別注意吊環、吊鉤的強度及牢固性。鋼筋籠吊放時要保持軸線順直、位置居中，嚴禁碰撞孔壁，以免產生坍孔。鋼筋籠安放到位后應立即安設導管。

3.2.4 混凝土檢測?；炷涟韬臀镞\至灌注地點時，應檢查其均勻性和坍落度，如不符合要求，應進行第二次拌和，二次拌和仍達不到要求，則作廢棄處理。

3.2.5 過程控制。首批混凝土灌注正常后，必須連續進行。出現非連續性灌注時，牽動導管增強混凝土向周邊擴散，加強樁身與周邊地層的有效結合，加大混凝土與鋼筋籠的結合力。在灌注后期，孔內壓力較小，應稍提漏斗增大落差，以提高其密實度。同時，灌注過程中應經常用測錘探測混凝土面的上升高度，并適時提升、逐級拆卸導管，保持導管的合理埋深。灌注過程中，當導管內混凝土不滿含有空氣時，后續混凝土宜通過滑槽緩慢流人漏斗和導管，不得將混凝土整斗從上面傾人管內，以免在導管內形成高壓氣囊，擠出管節間的橡膠墊而使導管漏水。

3.2.6 封頂。灌注的樁頂標高應比設計高出一定高度，一般為0.5～1.0m.待樁頂混凝土強度達到設計強度70%左右時，可以將其鑿除。

4 檢測

隨著工程質量要求的提高，現在一些項目要求對樁基進行100%的聲波自檢，確保了工程質量。一般在混凝土強度達到70%以上進行聲波透射法無破損檢測，通過在樁身內預埋聲測管之間激發并接收高頻彈性脈沖波，根據波的初至到達時間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特性，獲得樁身各橫截面混凝土的聲學參數，經過對這些聲學參數的處理、分析和判斷，確定樁身等級。樁基檢測要求：基本為I類樁，Ⅱ類樁不大于2%，無Ⅲ類樁和Ⅳ類樁。

5 常見異常情況處理

在水下混凝土施工中，由于各種原因，不可避免地會出現一些質量問題，應針對施工中出現的問題進行原因分析后采取合理措施處理，以保證工程質量。當然，施工過程中制定切實有效的防范措施，盡可能杜絕事故發生是根本。

5.1 封底

首批混凝土數量過小、孔底沉渣厚度大等原因導致封底失敗時，應立即暫停灌注；如地質較好，可采取導管內安裝高壓風管進行二次清孔，將已灌注的混凝土清理干凈，或者馬上拆除導管、拔除鋼筋籠，采用沖擊鉆清除已灌注的混凝土。endprint

5.2 速度控制

水下混凝土灌注澆筑必須具有連續性，有效防止因混凝土初凝而造成的斷樁。但速度不能太快，太快容易使導管埋人混凝土中過深，從而造成埋管、鋼筋籠上浮等事故。灌注過程中出現鋼筋籠上浮，應立即停止灌注。盡量縮短混凝土灌注時間，減小混凝土對鋼筋骨架的浮力；當混凝土接近和進入鋼筋骨架時保持較深埋管，緩慢連續灌注以減小混凝土向上的沖擊力；保證導管合理埋深時及時提升導管。對于鋼筋籠上浮較小，采取有效措施使鋼筋籠復原后繼續灌注；鋼筋籠上浮比較嚴重的必須拔出鋼筋籠，比照斷樁處理。

5.3 堵管

混凝土質量造成的導管堵塞，在保證導管最小安全埋深的前提下先提升再快速下落導管，沖擊疏通導管；如果是混凝土沖擊力不足導致導管堵塞，應加長上部導管，加大一次性混凝土量，輔以快落導管疏通導管。

5.4 過程斷樁

灌注過程中發生斷樁事故后，應立即停止繼續灌注，提拔導管和盡可能拔出鋼筋籠，根據斷樁長度、埋深、地質情況合理處理：采取沖擊鉆清除已灌注部分重新澆筑；進行孔壁加固、樁面處理后旱樁接長；進行計算，采取將樁基直徑進行修改或進行加樁等設計變更處理。

5.5 成樁后常見質量缺陷處理

5.5.1 接樁。樁頂高程小于設計要求，開挖后露出樁頂，風鎬等清理干凈浮渣和松散混凝土，人工鑿修平整后采取接長的方法處理。保證接長部分樁孔直徑大于設計鉆孔直徑?？椎撞砍练e物未清理干凈造成的樁全長小于設計，一般采取樁底部壓漿或者高壓注漿處理。

5.5.2 斷樁。經檢測，某6跨大橋有一樁身中部50cm范圍一側有夾泥現象，從樁頂布設3個鉆芯孔鉆至缺陷部分以下50cm，將注漿管通過鉆孔設置到夾泥區，用泵壓大于20MPa的高壓水流對缺陷段自下而上進行清洗，直至鉆孔連通、夾泥和廢渣排出樁身，然后進行高壓注漿處理。樁內夾層或混凝土不連續情況較嚴重，樁徑lm以上的樁基，可以采取在鉆孔樁中心處先探明缺陷范圍，從樁中心采用沖擊鉆開徑75～l00cm的孔，人工人孔清理，灌注高強混凝土。

5.5.3 其他。不宜采取上述方法的，采取沖擊鉆進行鉆頭加固后重新沖孔，將鋼筋籠及樁底混凝土砸人樁四壁及樁底再重新澆筑。

6 結語

鉆孔灌注樁水下混凝土施工影響因素多，但作為一種成熟工藝，本文結合現場實際證明，只要在思想上重視，淘汰落后設備，保證材料質量，加強現場技術交底和嚴格施工工藝控制，分工明確、密切配合、統一指揮，避免人為錯誤操作因素等影響，對水下混凝土灌注過程中出現的問題從施工的實際中進行探討分析并加以解決，輔以高密度的聲波無損檢測，工程質量完全能夠保證，應用也具有廣闊的前景。endprint