車頭大橋樁基水下混凝土灌注施工及質量控制

陳永剛 龍巖市高速公路建設指揮部

車頭大橋樁基水下混凝土灌注施工及質量控制

陳永剛 龍巖市高速公路建設指揮部

結合永武高速公路A 7合同段車頭大橋鉆孔灌注樁的混凝土施工過程，簡要介紹了樁基礎水下混凝土澆筑的施工方法及注意事項。

水下混凝土；灌注；施工

underwater concrete; pouring; construction

1 工程概況

車頭大橋位于福建永武高速A7合同段內，永武高速公路是國家高速公路“長春至深圳”福建省境內段的組成部分,起點位于福建永安市，終點福建武平。大橋全長307米，橋型布置為：10×30米預應力混凝土連續T梁，跨越新泉河。橋墩采用柱式墩，基礎采用鉆孔灌注樁基礎，樁基布置為2×2×9共36根，樁徑分為1.6m、1.8m。全橋樁長最長40m,最短15.83m設計混凝土強度等級均為C25。

2 水下混凝土澆筑前的準備工作

2.1 水下混凝土砼制備

水下混凝土配合比設計注意控制砼初凝時間及坍落度。一般砼初凝時間僅3～5小時，只能滿足淺孔小樁徑灌注要求，而深樁灌注時間約為5～7小時，因此應加緩凝劑，使砼初凝時間大于8小時。坍落度應控制在180±20毫米之間，砼灌注距樁頂約5米處時，坍落度控制在160～170毫米，以確保樁頂浮漿不過高。原材料選擇根據要求采用級配良好的中砂，嚴格控制并檢測每批砂的含泥量、含水率、堅固性、泥塊含量及堿集料反應等，篩分試驗要求其細度模數控制在2.3～2.8;粗集料采用級配良好的石灰巖或花崗巖碎石。要求粒徑在5～25mm，滿足JTJ041－2000《公路橋涵施丁技術規范》規定的最大粒徑不應大于導管內徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4。同時不應大于40mm的要求，并嚴格控制并檢測碎石的含泥量、針片狀顆粒總含量、巖石的抗壓強度、壓碎指標、泥塊含量和堿集料反應等。選用的硅酸鹽水泥，除進場時提供相應的質保書外，還須嚴格按規范對其取樣進行標準稠度用水量、凝結時間、安定性及膠砂強度試驗，檢驗合格后方可投入使用。

2.2 導管檢驗準備

車頭大橋樁基水下混凝土灌注采用直升導管法，導管采用φ273mm×8mm無縫鋼管制成，接頭為快速接頭。使用前必須做水密試驗，其方法是把拼裝好的導管先灌滿水，兩端封閉，一端焊接出水管接頭。另一端焊接迸水管接頭，并與水泵出水管相接，啟動水泵給導管注入壓力水，當水泵的壓力表壓力達到導管須承受的計算壓力時，穩壓10 min后接頭及接縫處不滲漏即為合格。 砼灌注量與泥漿至砼面高度、砼面至孔底高度、泥漿的密度、導管內徑及樁孔直徑有關。計算導管可能承受的最大內壓力Pmax如式：

式中：Pmax-導管可能承受到的最大內壓力（Kpa)；

rc-混凝土密度（KN/m3),取24.0KN/ m3；

hc-導管內混凝土柱最大高度（m),取車頭大橋最長樁基40米；

rw-孔內泥漿的密度（KN/m3),取11.0KN/m3；

hw-孔內泥漿的深度(m)；

計算Pmax=676Kpa,進行水密試驗。

2.3 樁基清孔準備

當樁基礎成孔至設計標高后，應充分利用鉆桿在原位進行第1次清孔，直到孔口返漿比重持續小于1.00～1.20，測得孔底沉渣厚度小于50mm，即抓緊吊放鋼筋籠和沉放混凝土導管，沉放導管時檢查導管的連接是否牢固和密實，以防止漏氣漏漿而影響灌注，由于孔內原土泥漿在吊放鋼筋籠和沉放導管這段時間內使處于懸浮狀態的沉渣再次沉到樁孔底部，最終不能被混凝土沖擊反起而成為永久性沉渣，從而影響樁基工程的質量。因此，必須在混凝土灌注前利用導管進行第2次清孔，當孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規范要求后，應立即進行水下混凝土的灌注工作。

3 水下混凝土灌注操作技術

3.1 導管下放就位

鋼筋籠下放定位完成后，及時下放混凝土澆筑導管。導管下放前檢奄每根導管是否干凈、暢通、有無小孔眼以及止水“O”型密封圈的完好性。導管接長時采用兩根工字鋼加工而成的活動卡盤固定，逐節吊裝接長下放，導管底標高要求控制在距樁底標高以上40cm處。下放過程中注意垂直快速，并保持與孔位中心線一致。導管接長中要檢查“O”型密封圄的完好性和涂抹黃油，保證導管密封性和拆除方便。

3.2 二次清孔

安裝導管到位后，采用標準測繩和標準錐形測錘(重4～6kg，錐底直徑13～15cm，高20～22cm)來檢測實際孔深，根據終孔孔深反算孔底的沉渣厚度，檢查泥漿指標和沉渣是否滿足要求。如果不能滿足要求，馬上利用混凝土澆筑導管進行二次清孔，直到孔底沉渣厚度滿足設計要求。及時報請現場監理檢測泥漿指標和沉渣厚度，合格后，立即拆除吸泥彎頭，開始澆筑水下混凝土。

3.3 首批混凝土澆筑

按JTJ 041-2000《公路橋涵施工技術規范》規定，首批混凝土的用最應滿足導管初次埋深H2≥1.0m和填充導管底部間隙的需要。設導管下口離孔底40cm，參照規范進行計算各墩樁基首批混凝土用量（式2計算)：

式中:V-首批混凝土所需用量（m3)

D-樁孔直徑（m)

H1-導管底端至孔底間距（m)

H2-導管初次埋置深度（m)

D-導管內徑（m)

h1-混凝土面高度到達H2頂面時，導管內混凝土柱平衡導管外（或泥漿）壓力所需的高度(m),h1=rwhw/rc（rw、hw、rc意義同式1）

以車頭大橋右幅1#墩-1號樁基為例，樁徑1.6米，樁基礎長28.908米，計算V=2.85m3，首批混凝土澆筑的集料斗容量采用4m3大于V。首批封底混凝土采用拔塞法施工。先在小料斗底口安裝塞子封住小料斗，集料斗混凝土裝滿后。稍微打開集料斗閥門放混凝土入小料斗，同時吊車起吊拔塞，在小料斗混凝土下落的同時全面打開集料斗閥門，連續補充混凝土進入小料斗中，封底混凝土在沒有灌注完前保證小料斗不要漏空。

3.4 正常澆筑

首批混凝土封底成功后，隨即轉入正常灌注階段。混凝土經泵送，不斷地通過集料斗、澆筑料斗及導管灌注至水下，直至完成整根樁的澆筑。正常灌注階段導管埋深控制在2～6m，且每30min左右測量一次混凝土面標高，測點不少于2個，當測點出現較大的高差時，應及時調整導管埋深。當混凝土灌注臨近結束時，核對混凝土的澆筑數量，以確定所測混凝土的高度是否準確，當確定混凝土頂面標高到位后，停止灌注。灌注完成后，混凝土頂面應高于設計樁頂標高0.5～1.0m，以保證樁頭混凝土質量。

4 注意事項

4.1 防止混凝土澆筑時出現堵管現象

堵管現象主要分為兩種，一種是氣堵，當混凝土滿管下落時，導管內混凝土(或泥漿)面至導管口的空氣被壓縮，當導管外泥漿壓力和混凝土壓力處于平衡狀態時就出現氣堵現象，解決氣堵現象的措施有：首批混凝土澆筑時，在泥漿面以上的導管中間開孔排氣，當首批混凝土滿管下落時，空氣能從孔口排掉，就不會形成堵管。首批過后正常澆筑時，應將絲扣連接的小料斗換成外徑小于導管內徑的插入式輕型小料斗，使混凝土小于滿管下落，不至于形成氣堵：另外一種堵管現象為物堵，是由于混凝土施工性能不好，石子較多，或混凝土原材料內有雜物等。在混凝土垂直下落時，石子或雜物在導管內形成拱塞，導致堵管。其控制的前提要求混凝土有較好的流動性，同時加強原材料進場檢驗管理，使混凝土原材料中不含有任何雜物，并在澆筑現場層層把關，確保混凝土澆筑順利。

4.2 防止出現斷樁現象

斷樁主要是導管埋置深度不夠，導管拔出了混凝土面(或導管拔斷)，形成了泥漿隔層。防止措施為：對導管埋深進行記錄，同時用攪拌站澆筑量校核測深錘測得混凝土面標高，始終保持導管埋深在4m以上，同時對導管要進行試壓，并舍棄使用時間長或壁厚較薄的導管，確保導管有一定的強度。

5 結束語

車頭大橋36根樁基水下混凝土已順利澆筑完畢，經過樁基檢測質量合格率100%，目前已經順利建成通車。水下混凝土澆筑施工過程中具有不可見性，施工過程無法觀察，成樁后也不能進行開挖驗收。因此現場施工人員要嚴格把握每道工序質量，高度負責，仔細檢查，認真記錄，及時消除隱患，防止澆筑過程中堵管及斷樁情況的發生，對樁基各個施工環節要充分重視并精心施工，確保樁基質量。

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Combined with the concrete construction of bored pouring pile for Chetou Bridge in Contract A7 of Yong-Wu Expressway Project, this paper briefly introduces the construction methods of underwater concrete placement for pile foundation and matters needing attention.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.035

陳永剛，男，1977年7月出生，2000年畢業于福建林學院交通工程系，交通工程專業，本科。