沖孔灌注樁水下混凝土灌注施工技術

黃優平

摘 要：本文結合樁位地勢、地質條件、水文及周邊結構物等實際情況，分析了采用沖擊鉆成孔工藝施工的原因，并對水下砼灌注施工技術進行了說明。重點說明了二次清孔、導管水密性試驗、首批砼灌注、普通砼灌注施工技術，及灌注過程中可能出現的故障及預防措施。

關鍵詞：水下混凝土 沖孔灌注樁 橋梁樁基

引言

沖孔灌注樁又稱為沖孔樁，是鉆孔灌注樁的一種，采用沖擊鉆成孔，然后在孔內灌注鋼筋砼而成，是一種廣泛運用的橋梁樁基施工技術。成孔時將沖擊鉆頭提升到一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，孔內破碎渣土采用循環泥漿清除。該技術樁基水下砼灌注是樁基質量控制的重要環節，若施工過程控制不當，可能導致樁基質量缺陷，甚至成為廢樁，對工程項目的成本、工期造成不良影響。本文就橋梁樁基水下砼灌注施工進行了論述與說明，具有重要的指導意義。

1 工程概況

烏江河閃渡大橋位于貴州省銅仁市本莊境內，主橋為680m鋼桁梁懸索橋，湄潭岸引橋為9×40m簡支梁橋，石阡岸引橋為24×40m簡支梁橋。結合本項目樁位地勢、地質條件、水文及周邊結構物等實際情況，本項目烏江河閃渡大橋25#墩、26#墩、28#墩～30#墩樁基靠近當地民房，且墩柱承臺所在位置地勢較平坦，為減少樁基爆破施工對周邊民房的擾動，同時完成新石項目公司工期計劃，故采用沖擊鉆成孔工藝施工，樁基直徑分別有1.6m、1.8m、2.2m，樁基深度10m～16m。

2 水下砼灌注

本項目采用導管法灌注水下砼。砼拌合物時通過導管下口，進入到初期灌注的砼（首批砼）下面，頂托著首批砼及其上面的泥漿或水上升，至灌樁完成。為使灌注工作順利進行，應盡量縮短灌注時間，堅持連續作業，使灌注工作在首批砼初凝以前完成。水下砼灌注工序有：二次清孔、導管水密性試驗、首批砼灌注、普通砼灌注。

2.1 二次清孔

本項目采用換漿法清孔。施工中嚴禁用加深鉆孔深度的方式代替清孔。

一次清孔：終孔后停止進尺，保持泥漿正常循環，以中速將相對密度1.03-1.10的較純泥漿壓入，把鉆孔內懸浮渣較多的泥漿換出。清孔的質量要求[1]：清孔后泥漿的含砂率降到2%以下，粘度為17s-20s，相對密度為1.03-1.10，且孔底沉淀土厚度不大于設計規定的量值（端承樁不大于50mm，摩擦樁不大于300mm）后，即可終止清孔。

二次清孔：鋼筋安裝完成，須檢測孔內泥漿性能指標，若與規定不符，須進行二次清孔。清孔質量要求同一次清孔。

2.2 導管水密性試驗

試驗方法是把拼裝好的導管先灌入70%的水，兩端封閉，一端焊輸風管接頭，輸入計算的風壓力。導管滾動數次，經過15min不漏水即為合格。導管循環使用4～8次后應重新進行水密性試驗。

導管水密試驗時的水壓應不小于井孔內水深1.3倍的壓力，進行承壓試驗時的水壓不應小于導管壁可能承受的最大內壓力Pmax[2]。

2.3 首批砼灌注

灌注施工前計算和控制首批封底砼數量，下落時有一定的沖擊能量，能把水從導管中排出，并能把導管下口埋入砼不小于1m深[2]。首批砼灌注量較大，必須在漏斗口設置球閥，待漏斗和儲料斗中儲存的砼滿足首批砼數量后，開啟球閥使首批砼在很短時間內一次降落到導管底。

首批砼灌入孔底后，立即使用測繩探測孔內砼面高度，計算出導管內埋置深度，如符合要求，即可普通灌注。

2.4 普通砼灌注

首批砼灌注完成，即可開始普通砼灌注施工。普通砼灌注時，導管埋入砼的深度宜控制在2m-6m范圍內。灌注時應時常用測繩法探測孔深及灌注的砼面高度，以控制埋管深度。

注意：①水下砼灌注開始后，應緊湊連續地進行，嚴禁中途停工。②導管提升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。如導管法蘭卡掛鋼筋骨架，可轉動導管，使其脫開鋼筋骨架后，再移到孔中心。拔管前需仔細探測砼面深度。③拆除導管動作要快，時間一般不宜超過15min。④在灌注過程中，當導管內砼不滿含有空氣時，后續砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和導管，以免在導管內形成高壓氣囊，擠出管節間的橡皮墊，使導管漏水。

3 故障與預防措施

3.1 堵管

①嚴格控制砼流量和下放速度，保持均勻的流量和流速。

②保證灌注的連續性，盡量縮短砼泵送的間歇時間，如出現砼運輸故障，砼在短時間內（30min～1h）不能運輸到位時汽車泵儲料斗內應儲備滿斗砼，間隔10分鐘泵送兩個行程。砼澆注過程中的間斷時間應不得超過15min。

③導管不宜埋置過深，拆除導管應迅速及時，拆除后導管要檢查密封圈好壞，及時更換密封圈，并保證導管有足夠的安全埋管深度。

④測算砼上升高度和導管埋深要勤、要準。

3.2 斷樁

①本項目砼供應采用自建拌和站進行供應，在施工過程中加強砼性能指標的檢測，若不滿足要求時及時進行處理，經過處理后仍無法滿足要求時應將砼退回。

②施工過程中嚴格按照施工技術方案的要求加強對鉆孔樁各工序質量的管控，各工序質量一環扣一環以確保鉆孔樁成樁質量。

③嚴格按照公路橋涵施工技術規范要求，進行導管埋深控制，現場技術人員勤測孔深，保證實測數據和計算數據準確無誤。

④在灌注將近結束時，由于導管內砼柱高減小，超壓力降低，而導管外的泥漿及所含渣土稠度增加，相對密度增大。如在這種情況下出現砼頂升困難時，可在孔內加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順利進行。在拔出最后一段長導管時，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導管下形成泥心。

⑤為確保樁頂質量，在樁頂設計標高以上應加灌80cm以上，以便灌注結束后將此段砼鑿除。

⑥在各灌注時間、砼面的深度、導管埋深、導管拆除以及發生的異常現象等，應指定專人進行記錄。

3.3 水下砼連續灌注保障措施

①樁基混凝土灌注前，提前計算好首批混凝土、總混凝土用量等，由拌合站提前將所需各種原材料準備齊全，確保混凝土供應。

②水下砼灌注作業開始前，調節好其他水凝混施工作業，水下砼灌注作業優先進行，確保水下砼灌注不因供料不及時造成質量事故。

③灌注導管水密性試驗合格后方可使用，使用前檢查個連接件質量，確保連接牢固，灌注過程中不出現漏漿等事故；混凝土運輸應有備用車輛，當運輸車輛故障時，備用車輛能將混凝土及時運輸至灌注現場；做好各項預防工作。

④灌注作業主要由有經驗的作業人員施工，并進行施工技術交底，確保不因工人操作失誤造成質量事故。

⑤水下砼灌注施工時，現場有熟悉的技術人員進行指導，確保出現質量事故時能及時、有效處理。

參考文獻：

[1] 田克平. 《公路橋涵施工技術規范》實施手冊[M]. 北京：人民交通出版社， 2011. 170-171

[2] JTG/T F50-2011， 公路橋涵施工技術規范[S].