桥梁钻孔灌注桩水下混凝土施工控制要点

摘要：桥梁钻孔灌注桩水下混凝土灌注是成桩的关键环节，施工过程容易出现质量事故，施工管理人员须运用科学、实用的混凝土灌注工艺以确保工程质量。文章着重就桥梁钻孔灌注桩水下混凝土施工控制要点进行讨论和分析。

关键词：钻孔灌注桩；混凝土；施工过程；控制要点

Bridge bored underwater concrete construction control features wanglei

China Gezhouba Group Corporation Three Gorges Branch443002

Abstract: Bored piles into the underwater concrete pouring is the key to the pile, the quality of the construction process prone to accidents, construction managers must use the scientific, practical and concrete pouring process to ensure project quality. Article focuses on the construction of underwater concrete bored piles bridges control points for discussion and analysis. Keywords: bored; concrete; the construction process; control points

0 引言

钻孔灌注桩基础以其抗震性好、承载力大、可以解决特殊地基承载力等诸多优点，被广泛应用于各类土木建筑工程中。目前在国内铁路、公路桥梁基础工程领域钻孔灌注桩基础已占据了首要地位，但其地下施工不可预见因素多，工程质量较难控制。特别是水下混凝土施工要求严格，稍有不慎，就有可能出现孔底沉泥、缩颈、夹渣、断桩等，以致造成质量事故。新建武汉至宜昌铁路工程全线桥梁基础均采用钻孔灌注桩。

我部施工的某桥为5-32m后张法预应力混凝土简支T梁桥。墩台基础均采用φ1000 mm钻孔灌注桩，共有桩60根，桩长为26.5～29.5m。

1 混凝土灌注前的施工控制

钻孔灌注桩成孔后，应立即进行清孔及钢筋笼的吊装。钢筋笼就位固定好后，立即安装导管。导管采用内壁光滑圆顺，内径一致的无缝钢管，直径选用φ300mm。导管中间节长2m、底节长4m，漏斗下配制长为1m的上端节，使用前须进行试拼、试压、抗拉等试验，合格后方可进行节号编排，并自下而上标明尺度。其轴线偏差不得超过0.5%，且不得大于10cm。组装时，为了拆卸方便，将螺帽朝上，导管接头法兰盘加锥形活套，以免提升时牵挂钢筋笼。导管吊放用钻机作业，为防止混凝土浇注过程中出现断管后无法清理，导管用两根钢丝绳分别系在最下一端导管上，并沿导管壁与最顶上导管系在一起。

2 水下混凝土参数

为保证水下混凝土具有良好的和易性和流动性，宜于在导管中流动，而又不至于离析，原材料的选用须严格遵守规范。

本桥基础桩身混凝土设计强度等级为C30，坍落度为160～200mm，初凝时间不小于2.5h，水灰比为0.55。其原材料质量要求如下：

水泥：采用普通硅酸盐水泥，强度等级为P.042.5，用量不低于310kg/m³，初凝时间不早于2.5h。

细骨料：选用级配合理、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂，细度模数2.5～2.9。

粗骨料：选用坚硬的碎石，骨料最大粒径不大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，且不大于40mm，本工程选用碎石级配为5～31.5mm。

粉煤灰：选用I级粉煤灰，掺量20%。

外加剂：为改善混凝土的和易性和延缓凝结时间，掺入减水剂、缓凝剂等外加剂。

3 水下混凝土灌注

3.1 首批混凝土计算及灌注

首批混凝土浇注前，进行孔底标高检测，及再次探测孔底沉淀厚度，如果沉淀超标，须进行二次清孔。自检合格报请监理工程师检验合格后立即灌注水下混凝土。灌注桩混凝土由自动计量拌和站负责生产，灌注桩除首批混凝土由储料斗、漏斗下料外，其余采用专用混凝土罐车运输直接入漏斗。浇筑时，为保证混凝土连续输送,须合理安排发车间隔时间，始终保证有至少一台混凝土罐车在桩孔附近等候。

导管下端口距孔底30～50cm，首批混凝土保证导管埋深1.0m以上。按公式V≥（πD²/4）×(H1+H2)+(πd²/4)×h1计算首批混凝土灌注量。

式中:V—灌注首批混凝土所需方量(m³)；

D—桩孔直径，取1.05m；

H1—桩孔底至导管底端口间距，取0.4m；

H2—导管初次埋置深度，取1.0m；

d—导管内径，取0.28m；

h1—桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外压力所需的高度(m)，即：

h1= Hwγw/γc

式中：Hw—桩孔内泥浆的深度，按30m计；

γw—桩孔内泥浆的重度，取11kN/ m³；

γc—混凝土拌和物的重度，取24kN/ m³。

故h1=30×ll/24=13.75(m)

灌注首批混凝土所需方量：V=3.14×1.05²/4×(0.4+1.0)+3.14×0.28²/4×13.75=2.2 m³

首批混凝土灌注采用提拔法，即用10mm厚鋼板加工成比导管内径稍大的圆形板，在圆板中心焊一根重于圆板的φ16圆钢吊筋，与卷扬机钢丝绳连接。储混凝土前，将圆板置于料斗底部，待装满混凝土初存量后，用卷扬机迅速拔出圆钢板，混凝土将导管内水压出而满入孔底。首批混凝土灌注完成后立即探测混凝土面高度，计算出导管埋深，符合要求后，继续灌注。

3.2 后续混凝土灌注

正常浇筑时，随时检测混凝土上升的高度以控制导管埋深，便于拆卸导管。导管的埋深是一个重要的施工指标。导管插入混凝土中的深度应根据搅拌混凝土的质量、供应速度、浇注速度、孔内护壁泥浆状态来决定，一般情况下，浇注混凝土过程中导管底端始终保持插人混凝土内，以2～6m为宜。导管埋深过大，以及灌注时间过长，易导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，加之导管采用提升阻力较大的法兰盘连接，在提升时易导致连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩事故。一根桩的混凝土必须连续、快速灌注，中间间断时间不宜超过15min，每根桩的浇注时间按首批混凝土的初凝时间控制，并严格控制导管提升速度。提升导管要准确可靠，防止断桩事故发生，且应及时用测锤探测混凝土面的上升高度，计算导管埋深，正确指挥导管的提升和拆除。测锤探测次数不宜小于所用的导管节数，并应在每次提升导管前，探测一次管内外混凝土面的高差。导管拆除应迅速、有序。

3.3 后期混凝土灌注

混凝土灌注距桩顶约5m处时，应将坍落度控制在160～170mm，以确保桩顶浮浆不过高。且再往上，由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，此时应稍提漏斗增大混凝土落差，以提高其密实度。混凝土浇注过程中溢出的泥浆必须及时引至废浆池，严防对周围环境造成污染。

3.4 桩顶标高及桩顶处理

桩顶混凝土的灌注标高要求高出设计标高0.5～0.8m，以便于清除桩顶的浮浆渣层。混凝土灌注完毕后，立即测量桩顶的实际标高，待桩顶混凝土强度达到设计强度的70％时，将高出设计标高的部分凿除，或待承台基坑开挖后凿除，且必须凿到质量符合要求的混凝土为止。

3.5 混凝土灌注过程记录

混凝土灌注过程中，现场施工员或质检员必须做好各项记录。原始记录要求真实、准确、及时，务必做到图文并茂，简洁明了，从客观上真实反映施工情况。下图为某根桩混凝土浇筑过程记录图。

4混凝土质量检查

混凝土施工中，应对其材料的质量和用量进行严格检查。并应按要求进行坍落度测定，本工程单桩混凝土用量22～26 m³不等，每根桩测定1次。试块要求1根桩做1组（3块150mm×

×150mm×150mm），同组试块取自同车

混凝土，试块脱模后在混凝土试块标准养护室中养护，试块试验及试验结果判断坚决执行国家标准《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107-2010）的有关规定。

5 结语

对于钻孔灌注桩水下混凝土施工，施工管理人员必须进行现场全过程控制。要求施工队伍在施工技术措施上务必要落实，并加强施工质量管理，密切注意抓好施工过程中每一个环节，力争将隐患消除在成桩之前。

参考文献

[1]苏振民，周韬．施工员管理手册. 北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2]向中富．桥梁施工控制技术[M]．北京：人民交通出版社，2001．

[3]中国铁路工程总公司．客运专线铁路桥涵工程施工技术指南.北京：中国铁道出版社，2005.

作者简介：王磊，1982－11，男，陕西西安人，助理工程师，研究方向为道路与桥梁工程。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。