淺談水下混凝土灌注樁施工技術控制

邢朝陽

（安徽省水利部淮河水利委員會 水利科學研究院 蚌埠 233000）

淺談水下混凝土灌注樁施工技術控制

邢朝陽

（安徽省水利部淮河水利委員會 水利科學研究院 蚌埠 233000）

結合工程實例，介紹了水下灌注樁的施工方法和施工工藝，詳細敘述了水下灌注樁的施工工藝流程和施工過程中混凝土澆注的過程控制。

水下混凝土；施工工藝

1 前言

水下混凝土灌注樁的施工屬于隱蔽工程施工，主要應用于水下混凝土封底和混凝土樁的水下灌注，由于鉆孔灌注樁是在水下進行的，其施工過程和成樁質量是關鍵，這就要求對施工的前期條件和施工工藝進行控制，對每一個環節進行嚴格要求，力爭把隱患消除在成樁之前，避免不必要的損失。

2 某工程水下混凝土灌注樁的施工

新建某大橋全長303.8m，共設橋墩9座，橋梁一般以32m的簡支T梁為主，24m簡支梁用于調跨，大于40m的通航主跨，采用40+64+40m預應力混凝土連續梁。其中3#、4#墩為水中墩，水面寬度約為100m，水深最大約為3.5m。

2.1 施工方法及施工工藝

本橋3#、4#兩個水中墩采用鉆孔灌注樁基礎，樁直徑均為1.5m；3#墩樁長40m，4#墩樁長42m；承臺高度均為3.0m。

根據現有水文資料確定圍堰尺寸及堰頂標高，先進行圍堰施工。從河岸上游對水中平臺用土袋以U字形填成臨時施工圍堰，堰體圍好后，將堰內圍起部分的水抽干，清除里面淤泥，設置防滲層，回填粘土，并壓碾密實。對圍堰各控制點進行坐標計算，在現場設置方向標、臨時擬定點等，保證軸線及高程正確。

利用鋼管樁對鋼板樁圍堰進行定位，在鋼管樁上焊接工字鋼設置導向架和高程控制標志，確保打入的鋼板樁在同一直線上，同時打入的深度符合設計要求。

2.1.1 鋼板樁施工注意事項

①導向樁打好之后，以槽鋼焊接牢固，確保導向樁不晃動，以便提高打樁精確度。

②線樁插打，鋼板樁起吊后人力將樁插入鎖口，防止碰撞損壞鎖口，插入后可稍松吊繩，使樁憑自重滑入。

③鋼板樁振動插打到離設計標高40cm時，防止發生超深。

④封口時，精確計算異形鋼板樁的尺寸，確保止水質量。

2.1.2 鋼板樁圍堰填芯

鋼板樁插打施工完成后，在鋼板樁頂部以下1m處，采用40槽鋼設置內撐及外箍，加強鋼板樁的平面結構；圍堰填芯材料采用片石墊層、粘土回填。鋼板樁圍堰填芯的目的是構筑樁基施工作業平臺。填芯完畢后在鋼板樁圍堰平臺兩側堆碼2m寬的沙袋對平臺進行加固，其施工工藝與上述土袋圍堰相同。

2.2 鉆孔樁施工工藝

鋼板樁施工、平臺填筑完成后進行鉆孔樁的施工。

2.2.1 護筒加工及埋設

護筒按規范要求加工，護筒直徑較樁基設計直徑加大20cm。護筒用15mm厚鋼板通過卷板機卷制而成，每節高度2.0m左右。護筒上部留一個高40cm、寬20cm的出漿口，并設吊環。護筒按規范要求打入河床下深度不小于1m，并高出施工水位50cm。

為減少護筒打入時的摩阻力，確保護筒打入河床面下的深度不小于1m，鋼板樁插打完成后在圍堰填芯前進行護筒的打入施工，利用已打入的鋼板樁設置導向架，確保護筒的垂直度符合規范要求。

2.2.2 泥漿制備

泥漿采用重粘土。根據鉆孔方法及地層情況，泥漿性能指標如下：泥漿比重1.1～1.3；pH值大于6.5；粘度19～28s；含砂率小于4%。

2.2.3 沖擊成孔

①開孔：為防止沖擊振動使鄰孔坍壁或導致鄰孔剛灌注混凝土的凝固，待鄰孔混凝土灌注完畢，一般經24h后或待鄰孔混凝土灌注完畢并達到2.5MPa抗壓強度后方可開鉆。開孔前在孔內多放一些粘土，使用旋挖鉆機，泥漿比重1.1～1.3。開鉆時，宜低擋慢速鉆進，鉆至護筒下1m后，再以正常速度鉆進。

②鉆孔：在鉆進過程中應注意土層變化，不同的土層采用不同的鉆速、壓鉆、泥漿比重和泥漿量。在砂土、軟土等容易坍孔的土層宜采用低擋慢速鉆進，同時提高孔內水頭，加大泥漿比重。使用反循環鉆機鉆孔時，應將鉆頭提離孔底約20cm，待泥漿循環暢通后方可開始鉆進。

③鉆孔異常處理：鉆孔中發生坍孔后，應查明原因和位置，進行分析處理。坍孔不嚴重者，可加大泥漿比重繼續鉆進，嚴重者回填重鉆；出現流沙現象后，應增大泥漿比重，提高孔內壓力或用粘土做成大泥塊或泥磚投下；彎孔不嚴重時，可重新調整鉆機繼續鉆進；發生嚴重彎孔時，應回填修孔，必要時反復幾次修孔；出現縮孔時，可提高孔內泥漿面或加大泥漿比重采用上下掃孔的方法恢復孔徑。

④檢孔：為保證孔形正直，鉆進中應常用檢孔器檢孔，檢孔器用鋼筋制成，直徑與鉆頭直徑相同，高度為鉆孔直徑4～6倍。更換鉆頭前，必須經過檢孔。如檢孔器不能沉到原來已鉆到的深度，或鋼絲繩拉緊時的位置偏移護筒中心，則可能出現縮孔、彎孔、斜孔等情況，應及時糾正或回填重鉆。

⑤終孔檢查：當孔底已達到設計標高，可停止鉆進，把鉆頭提到孔外，進行成孔檢查（孔徑、孔深、傾斜率等檢查），符合施工規范要求后方可清孔，在終孔與清孔的間隙時間應保持孔內水頭高度。

2.2.4 清孔

鉆孔達到設計標高，經終孔檢查后，即可清孔，清孔標準設計為摩擦樁，其沉碴厚度不應大于20cm。

清孔采用換漿法，抽碴或吸泥時，應及時向孔內注入清水或新鮮泥漿，保持孔內水位，避免坍孔。清孔時間以排出泥漿的含沙率與換入泥漿的含沙率接近為宜。

清孔后的泥漿含砂率不大于2%，比重為1.03～1.10，粘度為17～20s。

2.2.5 鉆孔灌注樁施工技術措施

①鉆孔要連續進行，不得隨意中途停鉆。孔內水位始終保持在地下水位線以上2m，以加強護壁，防止塌孔。升降鉆頭要平穩，以免碰撞孔壁。拆裝鉆桿要迅速，盡量減少停鉆時間。

②鋼筋籠在鉆進過程中提前進行加工制作，鋼筋籠在鋼筋加工場分段制作，在孔口進行焊接接長。主筋鋼筋焊接采用搭接焊，焊縫長度須滿足施工技術規范的要求。為使鋼筋籠有足夠的剛度以保證在運輸和吊放過程中不產生變形，在鋼筋籠內部設十字撐。為了保證鋼筋籠起吊時不變形，用兩點吊。當鋼筋籠進入孔口后，應將其扶正徐徐下降，嚴禁擺動碰撞孔壁。鋼筋籠達到標高后，用吊筋將籠體與孔口護筒電焊聯接，以防掉籠或浮籠。

③水下混凝土灌注。混凝土灌注采用下導管水下灌注，導管采用壁厚6mm無縫鋼管，底部距孔底30～50cm，導管要有足夠的剛度和強度，導管使用前和使用一個時期后應做壓水試驗，并試驗隔水栓能否順利通過。水密試驗時的水壓不小于孔內水深的1.3倍壓力；壓水試驗根據施工中可能出現的最大壓力確定。導管自下而上作標尺和編號，灌注前還要進行升降試驗。

混凝土灌注要及時進行，若時間過長須再測沉渣，沉渣厚度摩擦樁不大于20cm，超過此范圍需重新清孔。

混凝土必須具有良好的和易性，配合比由項目部中心攪拌站提供。為防止灌注過程時間較長導致混凝土凝固，混凝土中可摻入高效緩凝減水劑以延緩凝結時間，改善混凝土的和易性及節約水泥。混凝土集中攪拌，泵送澆筑。

首批封底混凝土的隔水措施采用拔球法，灌注混凝土后必須及時清洗導管。首批混凝土灌注前精確計算首盤混凝土方量，制作足夠容積的封底用漏斗，確保封底順利，確認封底成功后，進行正常澆注。灌注過程嚴格依照規范進行，隨時進行混凝土質量、導管埋置深度等各項檢測，保證整個灌注過程的順利。

澆注開始時，要連續有節奏地進行，當導管內混凝土不滿時，徐徐地澆注，防止在導管內造成高壓氣囊，壓漏導管。導管底端要始終埋入混凝土面以下2～6m，嚴禁把導管提出混凝土面。混凝土澆筑過程中注意觀察鋼筋籠是否上浮，如果上浮則采取加固措施。

在澆注將近結束時，導管內混凝土柱高度相對減少，導管內混凝土壓力降低，而導管外井孔的泥漿稠度增加、比重增大。若出現混凝土頂升困難，可在孔內加水稀釋泥漿，減少泥漿比重，使澆注工作順利進行。拆除導管時速度要快，時間不宜超過15min。拆下的導管立即沖洗干凈。在混凝土灌注過程中，專人測量導管埋深并填寫水下混凝土灌注記錄表。

灌注結束后，用測繩準確測出樁頂的混凝土面標高，并按規范要求考慮超灌余量，超灌深度按1m考慮，以便鑿除浮漿。

該工程3#、4#墩混凝土灌注樁通過超聲波和低應變檢測，結果均為Ⅰ類樁，說明灌注效果良好。

3 結語

水下混凝土灌注樁施工是隱蔽工程項目，要保證施工質量，必須做好每一道施工工序，對施工過程中發生的問題進行分析后制定出適合的方案，嚴格控制施工過程，只有這樣才能確保樁基質量，灌注出高質量的水下混凝土。

[1]楊全華，費涵昌.水工混凝土研究與應用.中國水利出版社，2005，2.

[2]宋功業，邵界立.混凝土工程施工技術與質量控制.中國建材工業出版社，2003，1.

邢朝陽（1978-），男，工程師，主要從事地基基礎及橋梁結構研究檢測工作。

E-mail：xcyc1978@163.com