如何预防桩基砼灌注中产生高压气囊

陈孝诚 赵振平 邢海龙

【摘要】高速公路、铁路、市政等桥梁工程在我国普遍修建，受地质条件的影响，在地质条件差的地段修建桥梁，为了满足地基承载力的要求，往往需要设计桩基础，本文针对桩基础水下砼灌注过程中容易产生的高压气囊而造成堵管问题上，在常规灌注方法上对下料漏斗衔接加以改进创新，采用新型夹芯水下砼灌注漏斗，实践中应用取得到良好实效。

【关键词】预防桩基 灌注高压气囊

苏州工业园区北环快速路东延二期工程BH-3标主要工程量包括高架桥梁及匝道工程：BHLK6+075.5～BHLK7+261.、D匝道、E匝道、玲珑街立交LD匝道，全部为高架桥，其桩基共计602根，均设计为60-70m深钻孔灌注桩，桩灌注施工中易产生诸如高压气囊堵管、断桩等质量问题，这些质量问题不仅给企业造成较大损失，而且会延误工期，影响进度。为此，针对钻孔桩水下混凝土灌注中易产生高压气囊堵管问题，结合多年来的工程施工实践经验，采用一种新型的夹芯水下砼灌注漏斗施工工艺，有效的控制导管中高压气囊产生。

1、桩基导管中产生高压气囊堵管原因

桩基水下混凝土灌注中导管里产生高压气囊，其产生主要原因主要有以下两个方面：

1.1、桩基础水下砼灌注过程中放混凝土速率快慢不一，就造成混凝土从导管中下落时偶尔是满管，偶尔是非满管，由于深桩基础导管长，混凝土灌注过程中落差比较大，混凝土在非满管流动的情况下，如果瞬间灌注漏斗混凝土量增多，就造成导管里下层混凝土是自由落体下落，速度过大，而上层满管流动的混凝土受到导管壁的摩擦阻力，速率变小，这样导致导管里的空气来不及排出，但上层的混凝土自身重量下落，最后下落到一定高度和外界泥浆压力维持平衡，在导管里就产生高压气囊，导致堵管。

1.2、首灌以后，尤其是混凝土的塌落度过小，换混凝土搅拌运输车放料时，导管里是空气，如果突然混凝土放料速度过大，漏斗口导管立即就被混凝土堵住，深桩导管过长，导管里空气来不及排除，全部被封在里面，但是混凝土在自身的重力下落，就在导管里产生一个大的高压气囊，从而导致堵管，混凝土无法下落。

2、桩基灌注过程中高压气囊产生的预防措施

从上面分析，桩基水下混凝土灌注过程中，如果放混凝土速率不均匀或者停顿以后猛然向漏斗里加大速率放混凝土就很容易产生高压气囊，导致堵管，可能就会使深桩水下混凝土灌注失败。那我们应该如何预防呢？结合施工经验，本人觉得有以下几个方面可以有效防桩基水下混凝土灌注中高压气囊的产生。

2.1、要从原材料着手，混凝土的质量要把关。应采用强制拌和机拌和。严格按配合比施工，保证混凝土拌和时间，缩小混凝土运距，或采用混凝土运输车运输，确保灌注的混凝土无离析和泌水现象。宜掺加缓凝减水剂，改善混凝土的性能。混凝土坍落度宜控制在180mm～220mm。

2.2、根据钻孔桩直径，宜选用内径250或300mm并且顺直、内壁光滑的导管，深桩基最好选择导管型号稍微大点的，不宜选用内径过小的导管。

2.3、控制混凝土的下料速率，放料速率要均匀，不要时快时慢，防止导管里混凝土下料速率不一。

2.4、采用新型施工工艺，运用夹芯水下砼灌注漏斗施工。本标段在桩基灌注过程中，我们改进传统的施工工艺，在传统的普通砼灌注漏斗上改良创新，采用一种新型的夹芯水下砼灌注漏斗，如图所示：

传统的普通砼灌注漏斗是漏斗和一小段导管焊接在一起，灌注混凝土时，混凝土直接从漏斗注入导管中，简单方便；夹芯水下砼灌注漏斗由两部份组成，包括小芯漏斗和外漏斗，如下图所示，砼灌注时，小芯漏斗套在外漏斗里，如果内贴不密实，必要时焊接在一起。

小芯漏斗材料采用厚1-2mm鋼板制作，高约40cm，其中小漏斗高度为20cm，圆管长度20cm，两者焊接在一起，在圆管外侧焊接四个厚约0.5-1cm的定位销，保证小芯漏斗放在外漏斗里时，圆管与外漏斗导管四周间隙为0.5-1cm，使下混凝土的料口小于导管断面，即S1∠S2。

外漏斗其基本结构与普通漏斗相同，但在漏斗与导管衔接处下方约5-10cm部位开设2-4个R=1cm圆排气孔，然后在排气孔外焊接长约3-5cm、R=1cm圆钢管（注意焊接时圆钢管稍紧靠近导管，防止砼灌注过程中，需要上下抖动漏斗而挂住钢筋笼），再用塑料管衔接钢管做排气管至外漏斗腰部以上，这样灌注混凝土时，可以防止夹芯砼灌注漏斗外导管排气孔处泥浆流入导管内。

采用夹芯水下砼灌注漏斗水下混凝土灌注过程中，一般情况下无论混凝土放料速率是快还是慢，因为S1∠S2，混凝土不会立即全部封住导管，混凝土下落时，空气可以顺着导管壁上来，然后从漏斗和导管衔接处的排气孔排除出来，这样只要混凝土质量好，尤其对于深桩基水下混凝土浇筑，导管长，内部空气体积大，可以有效防止导管里高压气囊的产生。因为深桩基导管长，水下混凝土灌注困难大，导管里易产生高压气囊，尤其是沪、苏、浙为长江中下游冲积平原，地质条件差，工程里大量设计为深桩基，这种改进的新型夹芯砼灌注漏斗和施工工艺在本标段实践中运用，有效地防止导管里产生高压气囊，取得较好的实用价值。

总结：

桩基水下砼灌注过程中堵管有多方面原因，苏州工业园区北环快速路东延二期工程BH-3标在桩基砼灌注上从以上各方面着手抓好每一个环节，主要就是砼质量和采用夹芯水下砼灌注漏斗新施工工艺，避免人为因素导管里产生高压气囊导致桩基水下砼灌注失败，桩基检测全部为Ι类桩，确保了深桩基的质量。

参考文献：

[1]史佩栋.土力学、地基基础工程[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[3]JTGD63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京：人民交通出版社，2007.

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