淺析鉆孔灌注樁水下砼的灌注要點(diǎn)

軒景海

摘要：鉆孔灌注樁是利用樁機(jī)成孔后，先下鋼筋籠，再將導(dǎo)管逐節(jié)連接下至樁孔底部，最后將砼通過(guò)導(dǎo)管利用其流動(dòng)性能在自身重力作用下從孔底向上充滿樁孔同時(shí)將孔內(nèi)泥漿排出，經(jīng)過(guò)地下自然養(yǎng)護(hù)后形成的鋼筋砼樁。因其具有承載力高、可以穿越軟硬巖層及施工方便、造價(jià)低、節(jié)省等優(yōu)點(diǎn)，在沿海地區(qū)、地下水豐富地區(qū)的地基基礎(chǔ)工程中被廣泛采用。如豐潤(rùn)區(qū)動(dòng)車城外環(huán)大橋工程，總計(jì)112根樁基礎(chǔ)，樁徑為1.5米、1.8米兩種，樁長(zhǎng)在22-36米之間，由于其地質(zhì)情況復(fù)雜，地下水豐富，設(shè)計(jì)采用了水下灌注砼方法?，F(xiàn)結(jié)合我們?cè)诖藰痘A(chǔ)施工的實(shí)踐，對(duì)水下灌注砼的施工要點(diǎn)做如下分析：

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；水下砼；灌注；要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：U445.551文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674―3024（2016）07―42―02

1鉆孔樁水下灌注砼的性能指標(biāo)

灌注樁砼有其本身的特殊性，要求砼在灌注中具有較好的流動(dòng)性、和易性，因此需要控制好砼的性能指標(biāo)。

1.1砼原材料選擇

水泥可采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，采用礦渣硅酸鹽水泥時(shí)應(yīng)采取防離析的措施；細(xì)骨料宜選用級(jí)配良好的中砂；粗骨料優(yōu)先選用卵石，最大粒徑不應(yīng)大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，同時(shí)不應(yīng)大于37.5mm；以確保砼的和易性、流動(dòng)性，防止堵管現(xiàn)象。

1.2砼的初凝時(shí)間

砼初凝時(shí)間應(yīng)大于樁的砼灌注時(shí)間，一般砼初凝時(shí)間僅3～5小時(shí)，只能滿足淺孔小樁徑灌注要求，深樁灌注時(shí)間約為5～7小時(shí)，因此我們施工中往砼里摻入外加劑，使砼的初凝時(shí)間大于8小時(shí)，所摻加的外加劑不僅要具有緩凝作用，還應(yīng)具有減水、改善和易性及節(jié)省水泥等。

1.3砼的攪拌方法和攪拌時(shí)間

為使砼具有良好的保水性和流動(dòng)性，應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌設(shè)備，按合理的配合比將水泥、石子、砂子倒入料斗后，先開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)并加入30%的水，然后與拌合料一起均勻加入60%的水，最后再加入10%的水（如砂、石含水率較大時(shí)，可適當(dāng)控制此部分水量），最后加水到出料時(shí)間控制在60～90秒內(nèi)。

1.4坍落度的控制

砼拌和物應(yīng)具有良好的和易性，灌注時(shí)應(yīng)能保持足夠的流動(dòng)性，其坍落度當(dāng)樁孔直徑D<1.5m時(shí)，宜為180～220mm；D≥1.5m時(shí)，宜為160～200mm，且應(yīng)充分考慮氣溫、運(yùn)距及施工時(shí)間的影響；砼灌注距樁頂約5米處時(shí)，坍落度控制在160～180毫米，以確保樁頂浮漿不過(guò)高。

2鉆孔樁水下砼灌注前的準(zhǔn)備工作

2.1成孔檢查

成孔達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，對(duì)孔深、孔徑、孔壁、垂直度、沉淀層厚度等進(jìn)行檢查，不合格時(shí)采取措施處理。用測(cè)繩測(cè)量孔深并做記錄，鉆孔完成后應(yīng)采用探孔器檢測(cè)孔徑，鉆桿垂線法檢查傾斜度，用長(zhǎng)度符合規(guī)定的探孔器上下兩次檢查孔是否合格，合格后方可清孔。

2.2清孔及孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)的控制

泥漿護(hù)壁法施工的樁基，檢孔合格后采用換漿法清孔，稍稍提起鉆頭，保持原有的泥漿比重進(jìn)行循環(huán)浮碴，然后注入清水繼續(xù)循環(huán)置換，個(gè)別孔底沉碴采用泥漿泵吸出的方式進(jìn)行清孔。嚴(yán)禁利用超鉆深度代替清孔。

砼灌注前應(yīng)調(diào)控好孔內(nèi)泥漿的相對(duì)密度、粘度、含砂率三項(xiàng)性能指標(biāo)，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)清孔后泥漿比重控制為1.03～1.10、含砂率<2%、粘度在17～20Pa.s之間，膠體率>98%。因?yàn)槟酀{比重過(guò)小，泥漿護(hù)壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用，如果泥漿的比重過(guò)大、過(guò)稠會(huì)降低泥漿流動(dòng)性，增加澆注砼的阻力，使得置換砼產(chǎn)生困難，從而影響成樁的質(zhì)量。

2.3灌漿導(dǎo)管的選擇

水下砼灌漿導(dǎo)管宜采用鋼制導(dǎo)管，直徑根據(jù)樁孔的深度、鋼筋籠的設(shè)計(jì)直徑及導(dǎo)管的活動(dòng)范圍等因素來(lái)綜合考慮，一般導(dǎo)管直徑宜為200～350mm，導(dǎo)管每節(jié)長(zhǎng)度可視工藝要求、樁深來(lái)確定，一般為0.5m、1.0m、2.0m，底管長(zhǎng)度不小于4m。導(dǎo)管之間的連接采用高強(qiáng)螺栓，底管底端不得帶法蘭盤(pán)。在使用前應(yīng)試拼裝并進(jìn)行水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，水密試驗(yàn)的水壓力為0.6～1.0MPa，使用時(shí)將導(dǎo)管內(nèi)壁雜物清除，并檢驗(yàn)防水膠墊是否完好、有無(wú)老化現(xiàn)象，對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行丈量、編號(hào)，確保導(dǎo)管連接可靠、使用有序、易于裝卸及具有良好的密封性。

2.4設(shè)置隔水栓塞

隔水栓塞的選擇直接影響砼的初期灌注，所選用的隔水栓塞直徑應(yīng)與導(dǎo)管內(nèi)徑相匹配，同時(shí)具有良好的隔水性能，保證能順利排出。在實(shí)際施工中，一般選用籃球或排球膽栓塞，因?yàn)榍蚰懰ㄈ麉s具有良好的彈性、隔水性、可多次重復(fù)使用及排出順利等優(yōu)點(diǎn)。

3鉆孔灌注樁首批砼的灌注

導(dǎo)管底端距孔底高度可根據(jù)樁徑大小、隔水栓塞大小加以確定，一般控制在0.3～0.5m，樁徑小時(shí)取大值。導(dǎo)管頂部漏斗內(nèi)砼的初灌量與泥漿至預(yù)計(jì)砼面高度、預(yù)計(jì)砼面至孔底高度、泥漿的密度、導(dǎo)管內(nèi)徑及樁孔直徑有關(guān)，初灌量必須滿足初灌時(shí)導(dǎo)管底部被一次性埋入砼中1.0～1.5m，并能填滿導(dǎo)管底部間隙。初灌量過(guò)小會(huì)造成脫管現(xiàn)象、底管口砼離析，造成斷樁等事故，影響成樁質(zhì)量。開(kāi)始灌注時(shí)盡量準(zhǔn)備足夠的砼，砼下降產(chǎn)生的巨大沖擊力可將孔底泥漿泛起，從而帶動(dòng)孔底沉渣返出，減少樁底沉渣厚度，提高樁的承載力。在灌首批砼之前先在料斗內(nèi)放入0.1～0.3m3與砼同標(biāo)號(hào)的水泥砂漿，然后再放入砼，水泥砂漿起潤(rùn)滑導(dǎo)管作用。在首批砼順利下滑至孔底后，立即檢測(cè)導(dǎo)管內(nèi)外的砼高度，檢查導(dǎo)管是否埋入砼中，合格后應(yīng)繼續(xù)向漏斗加入砼，轉(zhuǎn)入中期灌注，要確保砼灌注的連續(xù)作業(yè)，使砼和泥漿一直保持流動(dòng)狀態(tài)。

4鉆孔灌注樁中期砼的灌注

在中期灌注過(guò)程中，應(yīng)勻速向漏斗內(nèi)灌注砼，若突然灌注大量的砼，導(dǎo)管內(nèi)空氣將不能立即排出，會(huì)導(dǎo)致堵管。當(dāng)出現(xiàn)非連續(xù)性灌注時(shí)，漏斗中的砼下落后，應(yīng)當(dāng)串動(dòng)導(dǎo)管，并觀察孔口返漿情況，直至孔口不再返漿，再向漏斗中加入砼，串動(dòng)導(dǎo)管時(shí)嚴(yán)禁碰撞鋼筋籠，以防鋼筋籠有上浮或下沉。

串動(dòng)導(dǎo)管有利于后續(xù)砼的順利下落，若砼在導(dǎo)管中存留時(shí)間稍長(zhǎng)，其流動(dòng)性能變差，水泥漿緩緩流墜，而骨料都滯留在導(dǎo)管中，使砼與管壁間摩擦阻力增強(qiáng)，砼下落困難，有可能導(dǎo)致斷樁；同時(shí)，由于粗骨料間有大量空隙，后續(xù)砼加入后形成的高壓氣囊，會(huì)擠破管節(jié)間的密封膠墊而導(dǎo)致漏水，有時(shí)還會(huì)形成蜂窩狀砼，嚴(yán)重影響成樁質(zhì)量；再者串動(dòng)導(dǎo)管使砼向周邊擴(kuò)散，加強(qiáng)樁身與周邊地層的有效結(jié)合，增大樁體摩擦阻力，加大砼與鋼筋籠的握裹力，從而提高樁基承載力。

在灌注過(guò)程中要及時(shí)拆卸導(dǎo)管，導(dǎo)管埋深過(guò)大，將導(dǎo)致已灌注砼流動(dòng)性降低，導(dǎo)管外砼對(duì)導(dǎo)管內(nèi)砼的負(fù)壓力增高，使砼在導(dǎo)管內(nèi)不易下落；一般導(dǎo)管埋入砼面深度以2～6m為宜，導(dǎo)管串動(dòng)的幅度以1m左右為宜。在灌注過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)用測(cè)錘探測(cè)砼面的上升高度，以正確判斷砼的埋管深度，從而準(zhǔn)確拆卸相應(yīng)長(zhǎng)度的導(dǎo)管，保持導(dǎo)管的合理埋深，以降低導(dǎo)管外砼對(duì)導(dǎo)管內(nèi)砼的負(fù)壓力，使砼在導(dǎo)管內(nèi)順利排出。拆卸導(dǎo)管的作業(yè)時(shí)間應(yīng)盡量縮短，以防堵管，已拆下的管節(jié)要立即清洗干凈，堆放整齊。

灌注過(guò)程中為防止鋼筋籠上浮，當(dāng)導(dǎo)管底口低于鋼筋籠3m至高于籠底1m之間，應(yīng)放慢砼灌注速度，以減小砼從導(dǎo)管向外翻出產(chǎn)生向上的沖擊力。當(dāng)砼拌合物上升到骨架底口4m以上時(shí)，提升導(dǎo)管，使其底口高于骨架底部2m以上再恢復(fù)正常灌注速度。

5鉆孔灌注樁后期砼的灌注

砼的灌注要連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。在灌注至樁頂部位時(shí)，由于導(dǎo)管內(nèi)砼柱高度減小、壓力降低，而導(dǎo)管外的泥漿及所含渣土稠度增加，相對(duì)密度增大，如在這種情況下出現(xiàn)砼頂升困難時(shí)，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順利進(jìn)行。在拔出最后一段長(zhǎng)導(dǎo)管時(shí)，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導(dǎo)管下形成泥心。為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上應(yīng)加灌一定高度（不小于樁徑），以保證在鑿除浮漿、樁頂達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，樁頂砼的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。在灌注將近結(jié)束時(shí)，應(yīng)核對(duì)砼的灌入數(shù)量，確定所測(cè)砼的灌注高度是否正確。

在鉆孔灌注樁水下砼灌注過(guò)程中，要合理控制好灌注速度，以確保砼灌注時(shí)間不超過(guò)首批砼的初凝時(shí)間，并按要求進(jìn)行坍落度、入模溫度等檢測(cè)并制取試件；要做好環(huán)境保護(hù)工作，保證孔內(nèi)溢出泥漿引流至適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)處理，不隨意排放，污染環(huán)境。

施工過(guò)程中我們對(duì)易發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題采取有針對(duì)性的事前、事中、事后控制措施，確保了灌注樁的質(zhì)量，未發(fā)生塌孔、堵管、浮籠、斷樁等質(zhì)量問(wèn)題，經(jīng)檢測(cè)單位檢測(cè)樁基Ⅰ類樁不低于95%，未出現(xiàn)Ⅲ類樁。

6結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)施工技術(shù)的重點(diǎn)討論，促進(jìn)了我國(guó)公路橋梁工程在鉆孔灌注樁水下混凝土灌注質(zhì)量控制技術(shù)的提高，同時(shí)也為其他類似工程提供了技術(shù)上的參考。

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