浅议桩基础水下混凝土灌注的施工工艺

袁玉美

北京金港机场建设上海分公司邮编200025袁玉美

摘要：水下桩基灌注混凝土是桩基位于常水位下或桩基渗水太大超过旱孔的施工规要求，采用直升导管法将混凝土送入初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的水或泥浆上升，直至达到设计要求的标高的施工方法。当自孔底及孔壁渗入的地下水，其上升速度较大（参考值>6mm/min）时，则应采用水下桩基灌注混凝土的方法。在灌注混凝土之前，孔内水位至少应与孔外地下水位同高。若孔壁易坍塌，应使孔内水位高于地下水位1~1.5M。水下桩基灌注混凝土施工可避免繁重的施工围堰和抽水程序，使施工程序简化。在水下桩基灌注混凝土施工中要注意导管安装、混凝土配合比、粗骨料粒径几灌注混凝土过程中导管提升等方面或施工程序的控制，以免造成不必要的损失。

关键词：桩基水下混凝土灌注

一、导管的安装和就位

使用起重机设备，一吊钩供提掉导管，另一吊钩供提漏斗用。安装导管时，先将检验合格的导管每几节连成一段，将起吊导管的钢丝绳两端头用卸扣对称地套在最下节导管（即在孔底的那一节）的法兰下方。用起重机吊起最下一节导管放入孔中，待导管法兰到达空口上方30-40cm时，停止下降。用钢丝绳吊起第二段导管。扶正并对准最下段导管法兰螺栓眼，放好橡皮垫，把它们用螺栓连接好，把起吊钢丝绳扎于导管掉耳，然后下降导管。

重复上述操作，把全部导管安装好。安装好的导管应置桩孔中心，它的下端一般要高出孔底沉淀土表面30-40cm，以便隔水栓顺利冲出。导管就位后，插上漏斗，安好隔水栓。为了减少下降时隔水栓的帆布或橡皮垫与导管壁的的摩阻力，帆布或橡皮可涂油。隔水栓位置应在导管中的水面以上20-30cm。

导管在使用前，须做并接、过球和水压（或风压）试验，水压试验时的压力应不小于灌注混凝土时导管可能承受的最大压力的1.3倍。

二、灌注

灌注水下混凝土的水泥可采用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥或硅酸盐水泥、普通水泥等,当采用矿渣水泥时应采取防离析措施。水泥的初凝时间不宜早于2.5h，水泥的强度等级不应低于42.5级。

粗骨料优先选用卵石，当采用碎石时，宜适当增加含砂率。骨料最大料径不应大于导管内径的1/6～1/8和钢筋骨架最小径距的1/4，同时不应大于40mm。

细骨料宜采用级配良好的中砂。混凝土含砂率宜采用40-50%，水灰比为0.5～0.6。塌落度18～22cm水泥用量不少于350kg。

1、第一批混凝土的关注

准备工作就绪后，开始拌合混凝土。开拌时，宜先拌一盘配合比为1：2，水灰比为0.5-0.6的水泥沙浆灌在隔水栓上方，以防粗骨料卡住隔水栓。

当漏斗和储料斗内已有足够的混凝土初存量时，拉开储料斗的闸门，使混凝土连续进入导管，迅速地把隔水栓压出导管下口而进入孔底。此时若孔内的水猛烈地溢出孔口，证明混凝土顺利地通过导管而在孔内上升。此时应立即测量孔内混凝土表面的标高，计算导管埋入混凝土的深度。若埋入深度过小，为防止导管下进水，应稍降低导管，使其埋入混凝土有2至6米，以保证导管内的混凝土能可靠地与水隔离。首批灌注混凝土的数量应满足导管初次埋置深度（≥1.0M）和填充导管底部间隙的需要。

第一批混凝土注完后，将储料斗闸门关上，继续进料搅拌。储料斗储满混凝土后，拉开闸门进行第二次灌注。以后各次灌注与第二次相同，直到灌注结束为止。

2、提升导管

随着混凝土的继续灌注，钻孔内混凝土不断上升，宜每隔若干分钟测量一次混凝土面的标高，记录导管的长度和已灌注的混凝土数量，记入灌注记录表中，并校核混凝土面高度是否同计算的高度相符。当导管在混凝土中的埋入深度等于容许的最大进入深度以致导管内混凝土不易借其自重顺利流出导管时，就应及时提升导管。提升后的导管埋入混凝土内的深度以不小于1.5米为宜。测量混凝土面标高的测锤可按它在混凝土面上的压力为20克/CM2左右确定其重量。

3、拆除导管

当提升导管到法兰接头露孔口以上有一定高度时，要拆除导管。此时，暂停灌注，先取走漏斗，然后松动导管法兰的螺栓，同时将起吊管用的吊钩穿过待拆的导管上端法兰的螺栓孔、并稍提紧以稳定导管。待螺栓全部拆除后，校正好位置并将起吊钢丝绳绑在漏斗的吊耳上后，继续灌注。

拆除导管的动作要快，要防止螺栓、橡皮垫等掉进孔中。

4、控制灌注标高

由于接桩或浇筑承台时，要将桩顶混凝土表面积积存的沙浆和泥浆、混凝土混杂层除掉，所以灌注的混凝土表面应高于桩顶设计标高，一般应视孔深、成孔方法、清孔方法等，高出50—100CM，以保证混凝土强度。所以当混凝土灌注到设计的桩顶标高以下约1米时，施工负责人要计算还需灌注的混凝土数量，计算时应将导管内的混凝土数量估计在内。

5、拔出护筒

当采用整体式钢护筒时，在结束灌注并拆除漏斗、导管后，可用卸扣把提升钢丝绳系于护筒两边的吊环，用起重机将护筒拔除。拔除时，起重机可提一下停一下，经几次拔除，若已拔松，即可一次拔出。

6、破桩头

若桩头位于无水土层时，为了减少破桩头的工作量，可在混凝土初凝后终凝前，挖除积存在桩顶的砂浆或泥浆、混凝土混杂层，控制高于桩顶设计标高10—20CM处，以待随后修凿，接灌承台。

7、模板制作、安装和拆除

对高承台桩基地面或施工水位以上的桩段可设置模板并浇筑普通混凝土。模板的制作安装和拆除等步骤和方法同一般混凝土施工相同。水中部分的桩段可用钢护筒内设木模法安装制作。具体操作如下：把事先作好的弧形散块木板若干块，围成圆形木筒，外面用薄铁皮箍箍几道。把它放插进护筒内。它与护筒之间的空隙用砂填塞，使木筒位稳定。为阻止砂的流失，木筒脚不部钉有一道象法兰那样的环形木（其外直径与护筒内径相等）。在此木筒内灌注水下混凝土。待混凝土达到一定强度后，射水冲掉所填的砂，并用铁钎插入木筒预留的一道缝隙内，戳断铁皮箍，弧形木板就可逐块撬取出来，最后撤走护筒。

8、混凝土的养护和承受荷载

水下灌注混凝土露出地面部分要养护，其养护方法要求和普通钢筋混凝土相同。在一般情况下，当孔桩混凝土强度达到设计强度的70%以上时，才容许承受荷载。

三、灌注的注意事项

1、随时测量混凝土面标高

灌注前应准确丈量孔深度和孔底沉淀土厚度。灌注过程中，要随时测量孔内的混凝土面标高。

2、灌注前应储备足够的混凝土初存量

不论是剪球、拔球或活门法，灌注水下混凝土的关键是要储备足够的混凝土初存量，使导管有足够的埋入深度，方能保证混凝土的质量。

3、灌注速度要快，严禁中途停工

要使施工顺利得到质量良好的水下混凝土，灌注速度快是一个重要因素。同时水下混凝土应连续灌注，直至灌注的混凝土顶面，高出图纸规定的截断高度，才可停止浇筑，以保证截面以下的全部混凝土具有满意的质量。

5、经常检查混凝土坍落度。

四、灌注事故的预防及处理

灌注水下混凝土是成桩的关键性工序，灌注过程中应明确分工密切配合，统一指挥，做到快速、连续施工、连续施工、灌注成高质量的水下混凝土，防止发生质量事故。但在施工过程中，灌注事故是难免的，如出现事故时，应分析原因，采取合理的技术措施及时设法补救。

六、结束语

江西省景婺黄（常）高速公路B2合同段东坞口大桥桩基施工，因桩基孔壁渗水量大，其水位的上升速度大于6mm/min，所以就采用水下桩基灌注混凝土的施工方法进行桩基施工，施工过程中严格按照上述的施工工艺，进行科学的施工管理，经省建设工程试验检测中心对桩基进行动测，其结果全部为I类桩。水下桩基灌注混凝土施工方法的使用，保证了孔桩的质量，而且也提高了施工效率。

参考书目：

1、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000，人民交通出版社出版；

2、《公路工程国内招标文件范本》（2003年版）下册，人民交通出版社出版