浅谈挖孔桩水下混凝土灌注施工

段长高（贵州桥梁工程总公司，贵州贵阳550001）

摘要：挖孔桩水下混凝土灌注施工过程中要保证骨料的级配，计算出排水所需的混凝土量，控制好管的提升速度。

关键词：水下混凝土；提升速度；混凝土和易性

引言

挖孔桩的水下混凝土灌注是成桩的关键环节，但往往由于施工工艺不当，断桩、堵管、夹泥、蜂窝、漏灌等质量问题也时有发生。因此，运用科学、实用的砼灌注工艺以确保工程质量显得极为重要。

如某大桥部分桩基是在国道与山之间河道中，由于场地的限制，本桩工程基采用挖孔桩（Φ2100，桩深15.5m）共8根，用180mm厚C25混凝土作护壁，桩基开挖时正处于枯水期，当桩基挖至设计要求时，由于下雨和基坑的渗漏，孔桩内水深约12m，施工质量的优劣直接关系到整个工程的质量，由于我们正确地选用了科学合理的施工工艺，使挖孔桩单桩静载试压全部优良。现对施工要点分析如下：

1水下灌注砼的性能参数

1.1砼原料

首先控制好混凝土的级配，骨料分为两种，骨料选用卵石，石子含泥量小于1％，以提高砼的流动性，防止堵管。其粗骨料的粒径在２～3.5cm，细骨料的粒径在1～2cm，砂则是由岩石经打碎机粉碎而成，其目的是增加混凝土的粘结力以及提高混凝土的和易性，混凝土的配比经实验室验证后是水：大石：小石：砂：水泥=1：1.05：1.05：1.95：0.6。水泥牌号为525#。混凝土强度为C30。

1.2混凝土初凝时间

一般混凝土初凝时间仅3～5h，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而本工程桩基灌注为保证浇注效果，有必要施加缓凝剂，使混凝土初凝时间大于8h。缓凝剂使用量为0.6%。

1.3混凝土搅拌方法和搅拌时间

为使混凝土具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30％的水，然后与拌合料一起均匀加入60％的水，最后再加入10％的水（如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量），使水泥将骨料充分的包裹，最后加水到出料时间控制在60～90s内，使混凝土的得到充分搅拌，保证水泥的水化过程进行。

1.4坍落度选择

坍落度应控制在180±20mm之间，混凝土灌注距桩顶约5m处时，坍落度控制在160～170mm，以确保桩顶浮浆不过高。

2混凝土灌注操作技术

浇注前，基底清除干净，钢筋笼已经放入桩基内，主筋采用?准28Ⅱ级螺纹钢，箍筋采用?准8Ⅰ级钢筋。

根据水深计算料斗高度和首批需用混凝土量。确定混凝土料斗底距桩基的孔底距离为19m。桩基内导管口距桩基底距离为18cm，技术要求是当混凝土进入桩基后导管埋深不小于80cm。导管直径?准259，壁厚5mm。导管连接采用法兰，与料斗连接的管长3m，其余每段长1.2m，以方便拆卸，连接处用橡胶垫密封，以防止漏浆。料斗底部开孔准259，孔用钢球准350×6.0堵住。

2.1首批混凝土灌注

混凝土灌注量与泥浆至混凝土面高度、混凝土面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。

孔径越大，首批灌注的混凝土量越多，由于混凝土量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批混凝土在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满混凝土，甚至漏斗内还有部分混凝土，此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加混凝土，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使混凝土顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗加入混凝土，进行后续灌注。

（1）水重量：W=γAH=1000×3.14×1.052×12=41.54t

其中：γ——水的容重，取1000Kg/m3；

A——桩基的面积，桩基孔径2.1m；

H——桩基内水的深度12m。

（2）首批混凝土的需用量

桩基每米所需混凝土体积为V=π×r2×h=3.14×1.052×1=3.46m3

重量为W=γV=2750×3.46=9.515t

将桩基内的水排挤所需混凝土的量为：

混凝土落底时间：t=（2H/g）1/2=（2×19&pide;9.8）1/2≈2.0秒

假定料斗混凝土需用h1=2m：m混gH-m水gh1=Fh1则F=m混gH/h1-m水g

=93.247×19/2-407=478.85KN

满足首批需用量。

首批混凝土需用量?准2100料斗高2m，即需6.92m3。

2.2后续混凝土灌注

后续混凝土灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的混凝土下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入混凝土，牵动导管的作用如下。

2.2.1有利于后续混凝土的顺利下落，否则混凝土在导管中存留时间稍长，其流动性能变差，与导管间磨擦阻力随之增强，造成水泥浆缓缓流坠，而骨料都滞留在导管中，使混凝土与管壁摩擦阻力增强，灌注混凝土下落困难，导致断桩，同时，由于粗骨料间有大量空隙，后续混凝土加入后形成的高压气囊，会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水，有时还会形成蜂窝状混凝土，严重影响成桩质量。

2.2.2牵动导管增强混凝土向周边扩散，加强桩身与周边护壁的有效结合，增大桩体摩擦阻力，同时加大混凝土与钢筋笼的结合力，从而提高桩基承载力。

2.3后期混凝土的灌注

在混凝土灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部混凝土不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。当浇注完毕后，上层30cm混凝土去除，重新浇注以保证质量。

3混凝土灌注速度

在控制混凝土初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，同时，缓慢地、均匀的提升导管，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，使管内混凝土不因提升速度过快而产生气层。在灌注过程中必须每灌注4m3左右测一次混凝土面上升的高度，确定每段桩体的充盈系数。这对提高混凝土的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，记录好提升次数以及每次提升高度，计算好导管埋深，杜绝因提升不当导致断桩，灌注过程中各道工序的密切配合工作。

4控制好混凝土的和易性

本工程的混凝土改善了粗细料的颗粒级配，使粗细骨料本身成为稳定的骨架，采用卵石是为了增加混凝土的流动性，提高和易性；适宜的水泥细度、粒度分布和颗粒形状，对于改善混凝土的和易性是非常有效的，使用粉碎岩石形成的砂其目的是增加细粉料用量，可以增加混凝土中“液体”的黏度和比重，对较大颗粒（石子，砂子，粗颗粒等）的沉降起到阻止的作用，减少上浮的可能即减少泌水的量。同时，加快浇注速度，减少混凝土的滞留时间，浇注过程中要经常牵动导管，使混凝土散开，充分与护壁和钢筋笼接触和有效结合，加强结合力。

5结论

水桩浇注需要作好各项前期工作，控制好提升速度以及混凝土的搅拌质量，各个工序要有统一安排、指挥，保证浇注的质量。

参考文献

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