淺析澆筑鉆孔灌注樁水下混凝土的質量控制

邵珠玉，郭有余

(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

淺析澆筑鉆孔灌注樁水下混凝土的質量控制

邵珠玉，郭有余

(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

水下混凝土的灌注質量對整個樁基的承載能力有很大影響，因此，水下混凝土的灌注是樁基施工過程中極為重要的環節，對灌注質量的控制不容忽視。介紹了對紅星路南延線水下混凝土灌注實施的質量控制。

灌注樁;水下混凝土;質量控制

1 工程概述

跨興隆湖橋梁工程位于成都市天府新區紅星路南延線里程中心樁號K11+664．75處，設計為歐式三跨連續拱橋。該橋梁結構總長118．8m，橋梁與紅星路南延線正交。紅星路南延線道路紅線全寬為60m，橋梁寬度亦為60m，橋梁共分三幅，橋梁總面積為7128m2。跨興隆湖橋梁樁基共計128根，設計樁直徑為1．6m，樁長度為23 m，全部采用嵌巖樁，嵌巖深度為進入微風化巖石深度大于兩倍樁徑且不小于6m。橋區范圍上覆層為軟塑土，下臥層為全風化～中度風化～微風化砂質泥巖，強度不高。根據工期、地質條件及文明施工等情況綜合考慮，該橋采用旋挖鉆機成孔施工樁基。樁基混凝土灌注采用水下灌注混凝土方式施工，混凝土由指定混凝土拌和站供應，運送至現場內，直接卸料于混凝土灌注漏斗內實施灌注。

2 澆筑鉆孔灌注樁水下混凝土前的施工準備工作

鉆孔結束后，檢測成孔后的護筒頂高程，根據護筒頂高程、設計孔底高程、設計樁頂高程、設計鋼筋籠頂高程、預留破樁頭的高度等數據計算出鋼筋籠頂高程、混凝土澆筑頂高程(樁頂預加0．5 m)并確定這兩個控制面。一般從護筒頂面向下反算、反測符合要求的米數。孔內有水頭或淤泥時，用鋼筋或垂球探測。

檢查砂、石、水泥用量及質量是否滿足要求并根據現場原材料含水率調整現場配合比，將配合比用油漆寫到牌子上，實行現場標示牌施工。

計算導管上端漏斗儲存的混凝土量是否滿足第一次下料后埋設導管下口深度的要求，必須保證第一次漏斗儲存的混凝土量使導管下口的埋設深度大于100cm。

檢查泥漿相對密度是否符合清孔的指標并檢查下沉鋼筋籠的孔底沉淀層厚度不能超過5cm。對孔底沉淀層厚度不能滿足要求的鉆孔需要重新清孔，直到滿足要求為止。開灌前，應從孔底吊出一桶泥漿，檢測其含砂率及泥漿相對密度。含砂率＜2%、泥漿相對密度為1．03～1．1、含砂量過大時，應使泥漿相對密度接近上限，以防砂子沉淀過快;反之，應接近下限。泥漿過輕容易塌孔，一般以泥漿相對密度為1．05為宜。

核定拌合及運輸設備的性能及數量。必須準備備用設備及備用發電設備并組織足夠的勞動力，以保證混凝土連續不間斷灌注。

灌注水下混凝土宜采用鋼導管，導管內徑宜為200～350mm。本工程采用的導管內徑為300 mm。導管使用前應進行水密承壓和接頭抗拉試驗，試驗水壓為1MPa。進行水密試驗的水壓不小于孔內水深1．3倍的壓力，也不小于導管壁和焊縫可能承受混凝土時最大內壓力P的1．3倍，該壓力可按下式計算:

式中 P為導管可能受到的最大內壓力，kPa;γc為混凝土的重度，取24kN/m3;ha為導管內混凝土柱最大高度，取25m(以導管全長或預計的最大高度計);γu為井孔內水的重度，取9．8kN/ m3;hb為井孔內水的深度，取5m。

經計算，P=0．55MPa。

利用吊車將導管放入，導管直徑、長度應與孔深配套，對導管應分節編號，防止拔管時提出混凝土面。導管下放時先放到孔底，以便核對導管的長度及孔深，然后提起30～50cm進行二次清孔。下放導管時，絲扣要對正、扭緊，不得碰撞鋼筋籠。本工程所采用的導管標準節長為3m，調整節長為0．5m、1．5m、2m各一節。導管應事先編好順序，每次使用時都應對法蘭盤、橡膠墊圈、連接螺栓、閥門做認真檢查，必要時再做充水試驗。導管上口的浮球(一般為泡沫材料預制)應能順利沉入孔底。在拌合站的上料斗上應放置5cm×5 cm的控制篩，以防極少量的超粒徑顆粒進入導管而引發堵管現象。在孔內第一次混凝土澆筑時，導管下口與鉆孔孔底的間距以0．4m左右為宜。

3 澆筑質量控制

3．1 首批混凝土的數量

鉆孔樁所需首批混凝土的數量應能滿足導管初次埋置深度≥1m的需要，其混凝土參考數量可按下式計算(圖1)。

圖1 首批混凝土計算示意圖

式中 V為首批混凝土所需體積，m3;d為導管內徑，取0．3m;D為井孔直徑，取1．6m;H2為導管初次埋置深度，取1m;H1為導管底端至鉆孔孔底距離，取0．3m;h1為樁孔混凝土面高度達到H1+H2時導管內混凝土柱的高度，m(h1=γwHw/ γc)。

通過計算，V≥2．76m3。

由于孔徑的不均勻，該式計算出首批混凝土數量后需根據現場孔內情況增大混凝土量，施工現場采用4m3存料斗，經現場實測最小埋深為1．37m，滿足規范要求。

3．2 控制漏斗高度

漏斗底口高出樁孔水(泥漿)面或樁頂的必須高程可參考下式計算(圖2)。

圖2 漏斗高度計算示意圖

式中 hc為井孔內混凝土面以上至漏斗底口混凝土高度，m;Hw為井孔內混凝土面以上至水(泥漿)面的高度，m;γw為井孔內水的重度，取9．8 kN/m3;P0為使導管內混凝土下落至導管底并將孔內混凝土頂升時所需的超壓力，鉆孔灌注樁采用100～150kPa，樁徑1m左右取下限，樁徑2m左右取上限。

不論計算結果如何，當鉆孔樁樁頂低于樁孔中水面時，漏斗底口高出水面的距離不宜小于4～6m;當計算值大于上述要求時，應采用計算值。

3．3 混凝土配合比

水下混凝土標號為C30，混凝土的初凝時間不宜早于2．5h，水泥強度等級不宜低于42．5 MPa。使用礦渣水泥時應采取防離析措施。水泥用量不宜≤275kg/m3，水泥用量包括摻合料。當摻用外加劑且能有效地改善混凝土的和易性時，水泥用量可減少25kg/m3。粗集料宜優先選用卵石，如采用碎石應適當增加混凝土配合比的含砂率。集料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37．5mm。細集料宜采用級配良好的中砂。混凝土配合比的含砂率為0．4～0．5時，水膠比≤0．55;有試驗依據時，含砂率和水灰比可酌情增大或減小。混凝土拌合物應具有良好的和易性，在運輸和灌注過程中應無顯著離析、泌水現象出現。灌注時應保持足夠的流動性，當孔徑D＜1．5m時，其坍落度宜為180～220mm;D≥1．5m時，宜為160～200mm。

本工程所采用的混凝土坍落度為180mm。經聲測管檢測，所有樁基未出現斷樁、孔洞等質量缺陷。混凝土拌合物中宜摻用外加劑、粉煤灰等材料。混凝土的初凝時間要大于灌注樁澆筑完成的時間。紅星路南延線跨興隆湖三跨連拱橋樁基全部采用C30混凝土，初凝時間不小于為2．5～3 h，每個樁基混凝土的方量為47．22m3，單個樁基混凝土澆筑時間為60～90min，均保證連續澆筑，滿足規范要求。施工過程中采用混凝土一次性拌合發料到現場，每次按50m3預計發料，一般拔2～3次管即可完成灌注。

3．4 其他質量控制措施

當混凝土拌合物運至灌注地點時，首先檢查其均勻度和坍落度等，如不符合要求，應進行第二次拌合，二次拌合后仍不符合要求時不得使用。

首批混凝土拌合物下落后，混凝土應連續灌注。在灌注過程中，特別是潮汐地區和有承壓力地下水地區，應注意保持孔內水頭。在灌注過程中，將導管的埋置深度控制在2～6m。當導管內混凝土不滿時，應徐徐灌注，禁止在導管內形成高壓氣囊，否則容易造成導管爆管。在灌注過程中，應經常探測井孔內混凝土面的位置，及時調整導管埋深，導管拆除要迅速。所灌注的樁頂高程應比設計高程高出一定高度，一般不小于0．5m，以保證混凝土的強度，多余部分接樁或承臺施工前必須鑿除，殘余樁頭應無松散層。在灌注接近結束時，應核對混凝土的灌入數量，以確定所測混凝土的灌注高度是否正確。

使用全護筒灌注水下混凝土時，當混凝土面進入護筒后，護筒底部始終應在混凝土面以下，隨導管的提升逐步上拔護筒。護筒內的混凝土灌注高度不僅要考慮導管及護筒將提升的高度，還要考慮因上拔護筒引起的混凝土面的降低，以保證導管的埋置深度和護筒底面低于混凝土面。邊灌注、邊排水，以保持護筒內水位的穩定，不至于其過高而造成反穿孔。

樁身混凝土灌注工作結束后，處于地面及樁頂以下樁孔口的整體式鋼性護筒應立即拔出;對于地面以上并能拆卸的護筒，待混凝土抗壓強度達到5MPa后方可拆除。

4 結語

鉆孔灌注樁是一項隱蔽工程，尤其是在澆筑鉆孔灌注樁水下混凝土的過程中經常會出現質量事故，因此，需要嚴格把控整個澆筑過程。跨興隆湖橋樁基共計108根，經第三方檢測均為Ⅰ類樁，所采用的質量控制措施對類似工程具有借鑒作用。

(責任編輯:李燕輝)

《四川省大渡河硬梁包水電站先移民后建設工程項目申請報告》評審會在成都召開

受四川省能源局委托，省工程咨詢研究院于2014年12月22日－24日在成都組織召開了《四川省大渡河硬梁包水電站先移民后建設工程項目申請報告》評審會。12月22日－23日，部分專家赴瀘定縣，對先多民后建設工程涉及的集中安置點和防護工程進行了現場查勘。本次會議上，參會各方聽取了成都院關于《項目申請報告》的匯報，經與會各方認真研究和討論，認為硬梁包水電站符合四川省扶貧和移民工作局、四川省發展和改革委員會《關于在全省大中型水利水電工程試行先移民后建設有關問題的通知》(川扶貧移民規定(2010)202號)的前置條件及工作程序，為做好硬梁包水電站工程建設和征地移民安置工作，實施硬梁包水電站“先移民后建設”移民工程是必要的，成都院編制的《項目申請報告》滿足有關規范的要求，經修改完善后可作為項目核準的依據。硬梁包水電站先移民后建設工程，是省內為數不多的按照《關于在全省大中型水利水電工程試行先移民后建設有關問題的通知》(川扶貧移民規定(2010)202號)的要求，開展了先移民后建設項目申請報告編制工作的項目，先后取得了省發改委、環保廳、水利廳等省級主管部門同意開展先移民后建設工作的批復，以及省林業廳擬使用林地審查意見、省國土廳項目用地預審意見。本報告通過審查后，硬梁包水電站先移民后工程項目核準的所有前置條件均已具備。

U445．4;TV52;TV523

B

1001-2184(2015)01-0010-03

邵珠玉(1963-)，男，河南夏邑人，副分局長兼項目經理，高級工程師，從事水利水電、市政工程項目技術與管理工作;

郭有余(1989-)，男，遼寧朝陽人，助理工程師，學士，從事市政工程施工技術與管理工作．

2014-12-05