浅析灌注桩基础在水文基础设施中的应用

左 超 张国栋 罗 琪

河南黄河水文勘测设计院

水文渡河测验设施，建在河滩时考虑到冲刷和流速基础多数采用桩基础。控制关键工序的施工是控制桩基础的施工质量的重中之重。

笔者设计的某水文渡河测验设施，建设地点位于黄河下游的游荡型河道，为保证设施正常运行，需要将跨度控制在合理的范围，故钢架只能落在两岸的河滩滩地。该处的河滩滩地多为粉细砂和粉土层。鉴于黄河的游荡、摆动以及较大的流速，自然演变冲刷和局部冲刷都很大，河滩地面又很平整，大型施工机械进场和施工都比较便利，故本工程采用了灌注桩作为设施的基础。

灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、人力挖掘或钢管挤土等手段在地基土中成孔，而后在孔内放置钢筋笼、浇灌混凝土而做成的桩。

泥浆护壁施工法的主要施工工序见下图。

其中施钻成孔、清孔并检查成孔质量、钢筋笼制作安装、灌注水下混凝土又是其关键工序。

1 施钻成孔

孔位放线时必须定位准确，钻孔过程中，经常注意检查钻机位置，保持其位置正确和平台稳固。短冲程钻进是比较稳妥的方法，要匀速地起、落钻头，过猛或骤然变速，都会导致初成孔壁不够竖直、坚实和圆顺，从而会影响后续的钻进。钻孔时，需要持续地观察泥浆面高度和孔内泥浆充盈度、压力，可以采用向孔内补充泥浆、水的方法来解决因钻进过程中停止钻进、取渣后而造成的孔内泥浆液面和压力降低。钻进过程中要尤为注意孔内水头高度、黏度、泥浆比重。

钻孔作业应尽量保持匀速和不间断。因某些原因停钻时，应该提出钻头，孔口必须加盖保护，避免人物的坠落。钻孔过程中一项重要的事项就是用地勘部门出具的柱状图核对实际土层是否有变。施工通常按照对角线的顺序依次钻进，需要邻近灌注桩桩身混凝土强度达到2.5Mpa 后方能在邻近位置钻孔，这样能有效提高混凝土桩体质量。

2 清孔并检查成孔质量

清孔是将孔根部沉积物清干净，避免出现水下灌注混凝土的夹层、断桩，此工作分为第一次清孔和二次清孔。对于第一次清孔，孔内抽、排出的泥浆颗粒粒径，泥浆比重、含砂率、黏度都有详细要求。必须要特别注意的是加深钻孔深度方法是不能代替清孔工作的。

对钻孔进行阶段性的成孔质量检查，能确保后续工作的开展，其检查贯穿于钻孔时、终孔后以及浇筑混凝土前。检查内容主要包括孔径、孔形检测和孔深、孔底沉渣检测以及成孔竖直度检测。可以使用笼式探孔器，将其放入和拉出钻孔对孔径和孔形进行检测，如果在孔内上下通畅则说明钻孔的直径与设计一致。孔深和孔底沉渣检测和成孔竖直度检测主要是通过底部坠以平面直径大于10cm、质量大于5kg 测锤的标准测绳检测。

3 钢筋笼制作、安装

焊好的钢筋笼不应立放和叠置，采用加垫等高的混凝土垫块将钢筋笼平放在地面之间。

纵筋接头以双面搭接焊或套筒连接为主，纵筋接头面积百分率不超过50%，接头的距离要求大于1m。

加强箍筋设置在桩身纵筋范围内，Ф16 钢筋间距2m设置，加强箍筋的设置提高了钢筋笼整体刚度，加强箍筋与纵筋间的连接要求全部采用焊接。此外通过设置定位耳筋的方法可以确保钢筋笼的混凝土保护层厚度。

钢筋笼纵筋的间距的确定不要简单的用人手扶钢筋来固定间距，而要将不少于三个的固定架在纵筋内侧进行定位。

当桩基孔深较大时，钢筋笼应分节制作，分节长度不能太短，最好大于18m。增加分节长度、缩减分节数量，就可以降低两段钢筋笼焊接时的工作量，可以缩短成孔后与水下混凝土浇灌前之间的时间。

骨架入孔前，应检查骨架顺直度。应匀速、慢速下放骨架入孔，不要摆动、旋转、强制下放，这些措施都是为了减少钢筋笼与孔壁碰撞，避免孔口坍塌。两节骨架的连接应在最后一根加强筋未下入孔内时，在护筒口用钢管临时支撑骨架，将两节骨架直线对位后进行单面搭接焊焊接，若采用多台电焊机同时进行焊接作业，则可以有效减少工序衔接时间。待所有接头焊好质量检查合格后，将连接后的骨架沉入钻好的孔内，接着将剩余钢筋笼节段焊接就位完毕。钢筋笼顶与护筒顶标高之间的高差，采用竖向吊筋和水平箍筋形成的笼将桩身钢筋笼在孔口牢固定位。混凝土浇灌过程中混凝土对钢筋笼的顶起称之为浮笼现象，采用这种定位方法可以有效的避免此种现象发生。

考虑到灌注桩成桩后的检测，当采用超声检测方法，需要将声测管与钢筋笼同时进行绑扎。声测管可以为超声波探头提供通路进入桩身内部。声测管要求贯穿桩顶到桩底，采用套管丝扣连接分段的声测管，将声测管捆扎在钢筋笼的同一根主筋上，在混凝土灌注前应该先对其进行试水，试水完毕后管口要软木塞进行封顶口，且声测管要高出设计桩顶，这些都是为了避免混凝土灌注时污物进入声测管内而影响后续对桩身的检测。

4 灌注水下混凝土

安装导管

浇筑水下混凝土的导管要选用内壁顺滑、等径的钢管，且钢管之间的连接应牢固、密闭。放置完成钢筋笼后，需要立刻试拼、吊装导管。吊装前先试拼，并做水密承压试验并按标记出每段导管长度，成一直线吊装，导管吊装位置要处在钻孔中间部位，导管不能下到孔底，需要保留一定的空间。

混凝土浇筑前的二次清孔

水下混凝土浇筑前，应该检查沉渣的厚度，如超出规定数值，则可以利用导管对钻孔进行二次清孔，可以采用换浆法或者喷射法。换浆法是指将一定重度的纯泥浆用泵灌进导管，这些泥浆从底部挤托出孔内含沉渣的泥浆。喷射法清孔指的是在浇筑桩身混凝土前，通过高压射风或射水，使孔底沉渣飘浮后，立即浇筑水下混凝土。

灌注水下混凝土

第一次浇筑混凝土所需工程量除应能使导管在混凝土第一次浇筑后，埋入混凝土的深度不少于1.0m，还需能保证混凝土下跌时具备必须的冲击动能，这些冲击力度应能将桩底沉渣重开，这是控制桩底沉渣，减少成桩加载后沉降的首要所在。随后再次测定孔底沉渣层厚度。当满足设计要求后，则可立刻浇筑桩身混凝土。

灌注开始后，应当该紧凑不间断。混凝土桩身浇灌时，应密切观测管内混凝土下落和孔内水位起落情形，用底部坠以重量不小于5kg 圆锥形测锤的测绳实时测量钻孔内混凝土面高度，实时地调整导管埋深，指挥导管的提升和拆除。在混凝土浇灌时，导管的埋置深度应遵从规范的规定。

提升导管应保持其位于钻孔中间和铅直，渐次均匀提升。当导管提升到一定高度，可视具体情况暂停灌注，并拆除一两节导管。重新浇筑前，应校正好位置，方可继续灌注。施工中应尽量减少导管的拆除时间。并要避免螺栓、橡胶垫等材料器材等掉入孔中。已拆下的管节要马上仔细洗刷，统一整洁的堆放。

为避免钢筋笼被混凝土面升到钢筋笼下端时的上托，除了上述提及的竖向吊筋钢筋笼的固定，还可采取减少混凝土总的灌注时间、投入缓凝剂加大其流动性、应放慢导管底口距钢筋笼底口之间灌注混凝土的速度、减少导管埋置长度等措施。

为确保桩顶质量，灌注的桩顶标高应该比设计标高高0.5～1.0m，承台施工前凿除该超灌浮浆段。为了节约人工和材料过多的投入到超灌和凿除桩头上，需要考虑最后一次拌合和浇灌的混凝土数量。在拔出导管时也要特别注意其速度要慢，如果速度太快造成拔出后的空心，泥浆会挤入其中形成泥心，从而影响成桩质量。

对上述的关键工序的控制是整个桩基础施工质量的重点，只有着重把握这些工序的施工才能保证成桩的质量。