導管法水下灌注混凝土成樁橋梁施工實踐

陸李生

（深圳市啟光建設監理有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

公明玉律至光明碧眼道路工程1標段玉田水橋：起點樁號K1+145.431，終點樁號為K1+170.471，全長25.04m。橋梁上部結構采用預應力混凝土空心板，下部結構基礎采用鉆孔灌注樁，C30水下商品混凝土灌注。沿線無明顯大斷裂構造與之相交，局部有小斷裂帶發育，成為地下水的良好通道，表現為涌水量大、分布集中且具承壓性。構造裂隙水的復雜情況對橋梁工程影響較大。混凝土樁成品質量檢驗十分重要，特別是其內在的質量直接影響著工程整體的質量與安全。因此，水下灌注柱施工成為施工質量控制的重點。

2 水下混凝土灌注工藝要點

2.1 混凝土初灌量

首灌混凝土是水下混凝土灌注的關鍵環節，直接影響到成樁質量及豎向承載力。在灌注首批混凝土之前最好先配制0.1-0.3m3水泥砂漿放入滑閥(隔水塞)以上的導管和漏斗中，然后再放入混凝土。確認初灌量備足后，即可剪斷鐵絲，借助混凝土重量排除導管內的水，使滑閥(隔水塞)留在孔底，灌入首批混凝土。

計算首批灌注混凝土的量要充分考慮樁底的擴徑程度、導管底口距孔底的懸置距離、埋管深度、泥漿比重、孔底沉渣厚度等，導管內混凝土由十首批混凝土量大，混凝土在孔內上托速度快，因此必須將鋼筋籠焊接牢固，防止浮籠，此外，孔內由于出漿量也大，需要有相應的排漿溝和足夠大的混漿池。根據公式計算混凝土初灌量，確保導管埋深大于1.0米以上。

2.2 連續灌注水下混凝土

第一步是在導管中下入球塞，球塞初始位置應是其頂面與導管內的泥漿液面平齊，低于液面，則倒入的混凝土會有泥漿，高十液面，會產生氣阻或形成高壓氣囊而破壞導管接頭的密封圈造成泥漿泄漏。

第二步是倒入少量水泥砂漿，數量視樁徑而定，緩緩下放球塞使砂漿全部進入導管內，停止下放球塞并向孔口料斗內倒滿混凝土，待吊運料斗也裝滿并吊至孔口料斗上方后，剪斷固定球塞的鐵絲或拔出，開始灌注首批混凝土。吊運料斗內的混凝土放完后，繼續裝料、向孔口料斗內倒料，倒料過程中，要控制倒料速度，避免滿管下放，而在導管內形成氣囊。

導管口距孔底要保持300-500mm左右的距離，旋轉時要精確測量，反復校核。當球塞被壓出導管并灌下一定數量的混凝土后，應將導管緩慢下降100-200mm，使灌注初期導管被混凝土埋入的深度盡可能加大，以保證底層的混凝土質量。

首批混凝土灌注正常后，應連續不斷灌注混凝土，嚴禁中途停工。在灌注過程中，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。測量孔內混凝土面高度的次數一般不少于所使用的導管節數，并應每次起升導管前，探測一次管內外混凝土面高度。同時觀察返水情況，以正確分析和判定孔內的情況。在每次提升導管前應不斷計算和測量混凝土灌注高度，測量的混凝土面高度要與灌入的混凝土量的折算值相比較，以確定是否有坍孔等情況發生，測定埋深控制提升、拆卸導管。

2.3 導管埋深

2.3.1 灌注混凝土表面測深。灌注水下混凝土時，應探測水面或泥漿面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制沉淀層厚度、埋導管深度和樁頂高度。如探測不準確，將造成沉淀過厚、導管提漏、埋管過深，因而發生夾層斷樁、短樁或導管拔不出事故。因此測深是-項重要工作，應采用較為準確、快速的方法和探測工具。

（1）測深錘法：目前多采用繩系重錘吊人孔中，使之通過泥漿沉淀層而停留在混凝土表面，根據測繩所示錘的沉入深度作為混凝土的灌注深度。

（2）鋼管取樣盒：用每節長約1～2m的鋼管，鋼管一端為陽螺紋，另一端為陰螺紋，可以互相套入擰緊接長；鋼管最下端設一鐵盒，上有活蓋，用細繩系著隨鋼管向上引出。當混凝土灌注將接近結束時，泥渣沉淀增厚，泥漿的相對密度、粘度和靜切力增加，僅靠測深錘不易測準，可用上述鋼管取樣盒插入混合物內，牽引紉繩將活蓋張開，混合物進入盒內，然后提出鋼管，鑒別盒中之物是混凝土還是泥渣。

2.3.2 導管埋深控制。根據工程實際觀察發現，當導管插入混凝土內的深度不足0.5～0.6m時，混凝土錐體會出現驟然下落，導管附近會出現局部隆起現象，表面曲線突然轉折。這說明混凝土拌合物不是在表面混凝土保護層下面流動，而是灌注壓力頂穿了表面保護層，在已澆注的混凝土拌合物表面成層流動，這就破壞了混凝土的整體性和均勻性。

3 成樁質量分析及控制措施

3.1 成樁質量的控制

3.1.1 樁身上段強度的保證措施

為保證樁身上段強度達到要求，應從下述幾方面采取相應的質量保證措施：

依據樁徑和樁底的濃度，正確確定出第一斗混凝土的體積，一般可以按樁身的設計體積的10%加以控制。成樁質量與樁身的澆注高度有關，一般控制成樁高度高出設計樁頂標高0.5～1.0m。待鑿去高出部分的混凝土后，剩余部分不應有浮漿和夾泥，混凝土標號應符合設計要求，否則要返工重澆。

3.1.2 樁身質量的保證措施

工程施工前，應先做2個以上的試驗鉆孔，通過檢測鉆孔的孔徑、垂直度、孔壁穩定性和孔底沉淤等指標，用以核對所選設備、工藝方法是否符合技術要求。

護壁用的泥漿應滿足護壁要求，液面需高于地下水位0.5m以上，有條件時，以高于地下水位2m以上更好。若護壁的泥漿膠體率低、砂率大，則不僅護壁性能差，而且因其容重較大，勢必產生沉淀速度過快的問題。

在混凝土灌注前的一段時間里，須保證孔壁的穩定性，不能有縮頸或孔壁塌落現象發生。為保證孔底沉渣厚度達到規范的技術要求（端承樁≤50mm、摩擦端承樁及端承摩擦樁≤100mm、摩擦樁≤300mm），以免影響樁的承載力，鉆孔到設計持力層以后，要對泥漿進行循環稀釋來降低相對密度，以清除泥漿中懸浮的砂子、石渣。

3.2 水下混凝土灌注施工的技術要點

因為水下混凝土施工的隱蔽性強，很容易產生松散、離析、縮頸等混凝土質量缺陷，因此，必須著重控制水下混凝土的澆注質量，包括選好原材料、做好配合比、改進工機具、嚴格按操作規程施工等方面。

完成鉆孔到混凝土澆灌過程的作業時間要緊湊，不宜過長；混凝土的漿體濃度要恰當，澆灌量不得低于設計值，不然會降低泥漿的置換率造成夾泥。

在灌注過程中，要嚴格把握施工進度和時間，經常地略微提升導管，以使混凝土均勻注入。嚴格控制導管埋入混凝土的深度，每間隔15～20min，要對混凝土面和導管沉入深度進行一次測量和校核。

灌注樁質量的檢驗內容和方法應符合規范的規定，通常檢測承載力采用樁荷試驗或大應變動測法，而檢驗樁身質量一般是通過對鉆芯樣實施超聲波檢測進行檢驗，抽查數量不少于總樁數的10%，若工程需要時，還可相應增加檢驗數量直至逐根檢查。

4 結語

該工程整體施工情況良好，水下混凝土灌注是鉆孔灌注樁施工的關鍵環節，水下混凝土灌注前應做好檢查和準備工作。嚴格工藝流程，貫徹“精心施工、預防事故”的原則。導管法水下混凝土灌注時，采用正確的施工工藝和施工參數，加上科學嚴謹的施工組織管理，是控制水下混凝土灌注樁成樁質量的有力保證。

[1]馮乃謙.實用混凝土大全(第一版)[M].北京：科學出版社，2001

[2]劉春巖，高興恩.淺析橋梁水下混凝土灌注樁的施工[J].中國勘察設計，2009.9