挖孔桩水下混凝土浇注方法

廖忠卫

关键词：人工挖孔桩水下混凝土法兰盘导管埋深

文中所示字母及公式中所示字母说明及含义：

H-----成孔实测孔深；

H1-----导管底至孔底的距离，一般取值40-60cm；

H2-----孔内最深水位；

h1-----取高水位以上导管内混凝土厚度；

h2-----混凝土导管总长；

R------成孔直径；

r------混凝土导管直径；

V------混凝土方量；

d1-----上漏斗编号；

d2-----下漏斗编号；

（以下为正文）

目前，桩基础的水下混凝土施工已在钻孔桩的施工中得到了广泛的应用，此种施工方法具有高效率、科技性强的特点，但设备投入大，工艺较为复杂，在施工操作还不成熟阶段出现断桩的可能性大。所以，在选择施工方法时，如不具备钻孔桩施工的条件，一般都不选用此种方法。“人工挖孔桩”一般适用在地表水、地下水较少、施工场地较为狭窄的山地的汉桥桩基础施工，其最大的优点便是：可以大范围、全面地进行施工作业。如汉桥、桩基较密的桥梁桩基等。公路工程中桩基础的施工方法，通常使用的有“人工挖孔桩”和“钻孔灌注桩”两种。“钻孔灌注桩”最常用的方法就是“循环钻”、“冲击钻”，两种方法的选择一般是根据地质情况确定（其适用方法及选择标准请参阅《公路工程桥涵施工规范》），钻孔桩基础施工有以下几点特点和要求：

1、工程用水量较大，施工投入大；

2、地质情况较差（如河床、河滩、深层淤积、沉积层等）、简单的人工施工方法无法作业的桩基应使用钻孔桩施工；

3、设计规定要求须用钻孔桩施工必须按设计要求执行；

4、地下水较为丰富，不能采用人工挖孔桩施工。

钻孔桩基础对场地的要求也有限制，钻孔桩为全过程机械操作施工，应保证施工所需要的钻孔工作平台及吊车搭投工作平台、运送混凝土等所需的其它空间；钻孔桩的混凝土的灌注一般均采用水下混凝土灌注方法，其操作方法的基本原理为：简单地说就是将拌合好的混凝土用吊车或其它提升设备把混凝土运至导管口的漏斗内，漏斗注满混凝土后，第一盘混凝土下斗，将导管底部埋置于混凝土中，使后面灌入的混凝土避免了与水接触，直接注入到第一盘入孔的混凝土体内，使导管底埋置深度不断增加，直到混凝土体的厚度满足设计要求。因此钻孔桩的施工所需的场地应能满足：材料堆放、混凝土拌合及提升、钻孔机械的工作平台等所需要的所有空间。对于一般的山地，陡坡上的桩基础工程，就很不适宜钻孔桩施工。

人工挖孔桩成孔后，因为孔内一般设有护壁，检孔较为方便（但应注意施工安全），可用一般的混凝土浇注方法便可成型桩基。但并不是所有的挖孔桩都能按此方法施工，一部分挖孔桩在成孔后，因成孔内渗入的地下、地表水较多、渗水速度较快，而不能采用一般的混凝土浇注方法施工，只能采用水下混凝土灌注办法，但人工挖孔桩又不具备水下混凝土灌注的条件，也没有机具所需要的足够空间。一般水下混凝土的浇注所需的机具都是与钻孔桩的设备配套，且成套的钻孔设备较为笨重，挖孔桩采用这套设备浇注混凝土，会影响成孔的安全及稳定，一般来说，成孔周围5米范围内不宜产生外部的竖向荷载，以防因竖向荷载作用致使成孔坍塌。因此就必须用一种操作简便、工艺简单、设备轻便的施工方法来完成混凝土的浇注工作。

建议采用以下方法对挖孔桩水下混凝土的浇注进行过程控制。

结合挖孔桩施工的自身特点，成孔内渗水的最高水位为一定量，可以初步确定其施工方法：因孔内渗水速度较快，水位较高，短时间内用水泵无法抽干，建议采用两种混凝土浇注方法共同完成混凝土的浇注，第一种方法，最高水位以下部分采用水下混凝土浇注方法；第二种方法是最高水位以上部分采用一般的混凝土浇注方法。浇注过程中，两种方法的交替环节应控制配合好，且第一种方法浇注的顶层混凝土在用第二种方法浇注之前应清除50-80cm，保证混凝土结合部衔接完好；浇注时应注意：两种方法浇注的混凝土坍落度各不相同，第一种方法的混凝土坍落度应控制在18-20cm，第二种方法的混凝土坍落度应控制在3-5cm（振动棒捣实），两种方法都应保证混凝土具有很好的和易性。具体操作方法（并结合示意图加以说明）如下所示：

操作步骤：

1、准备浇注混凝土所需的主要器具：龙门架1个、水泵2台、5吨卷扬机1台、漏斗2个、混凝土导管、串桶、滑轮、测绳等。

2、测出孔内最深水位高度H2。

3、根据漏斗高度，单根导管、单根串桶长度，确定混凝土浇注时所需的导管、串桶长度，导管总长h2≥2H2。

4、上下漏斗都应设置带阀门的法兰盘，两个漏斗的容量须满足下列公式：

首盘混凝土容量V=πR2/4×H2+πr2/4×h2

应保证首盘混凝土下斗后，应保证导管底埋置深度不小于1米。

5、搭设好龙门架，将滑轮固定在下漏斗的正上方，将卷扬机卷绳通过滑轮连接到下漏斗上，把导管固定在下漏斗上；连接串桶至上漏斗，并将上漏斗固定在龙门架上。混凝土导管在安装之前，应对接头做气密试验。检查漏斗的法兰盘、卷扬机等是否能正常工作。检查完毕后，如无异常情况，便可以开始浇注混凝土。

6、浇注混凝土时，应先注满d2漏斗，必须保证d2漏斗的容量能满足导管底埋深1米以上，d2注满后，打开法兰盘上的阀门，第一盘混凝土下斗，量测并推算出导管底埋置深度，并做好记录。

如d2漏斗的容量不能满足导管底允许埋置深度的最小值，可以考虑d1、d2漏斗共同用于第一盘混凝土的浇注。操作如下：

先将混凝土注满d1、d2漏斗，先打开d2漏斗的阀门，紧接着再打开d1漏斗的阀门，使混凝土一次性连续下斗，确保导管底埋置深度。

第一盘混凝土下斗后，应锁住d1漏斗的阀门，待混凝土注满d1漏斗后，再打开阀门让混凝土下斗，利用混凝土自重产生的冲力，使混凝土继续自由上翻，当随着导管底埋置深度的增大，混凝土自由上翻的能力减弱，则需开动卷扬机，收缩拉绳，上下提升d2漏斗及导管，使混凝土上翻，继续增加导管埋置深度。如先下孔的混凝土已进入初凝时间，上下提升漏斗时，应注意导管底不伸入到正在凝固的混凝土中，以保证混凝土的质量。

7、随着混凝土厚度的增高，经测定已浇注的混凝土厚度已超过孔内水位最大值H2+(1～2米)，混凝土上翻比较困难时，应考虑拆除部分串桶，继续采用原方法浇注或改用普通混凝土浇注方法浇注。具体操作为立即用水泵抽出孔内积水，拆除d2漏斗及混凝土导管，清除孔内已浇混凝土顶层的50-80cm，更改混凝土配合比，采用一般机拌机捣的混凝土浇注方法施工。这一种方法容易控制，这里不再加以说明。