冲孔灌注桩水下混凝土灌注施工技术

黄优平

摘 要：本文结合桩位地势、地质条件、水文及周边结构物等实际情况，分析了采用冲击钻成孔工艺施工的原因，并对水下砼灌注施工技术进行了说明。重点说明了二次清孔、导管水密性试验、首批砼灌注、普通砼灌注施工技术，及灌注过程中可能出现的故障及预防措施。

关键词：水下混凝土 冲孔灌注桩 桥梁桩基

引言

冲孔灌注桩又称为冲孔桩，是钻孔灌注桩的一种，采用冲击钻成孔，然后在孔内灌注钢筋砼而成，是一种广泛运用的桥梁桩基施工技术。成孔时将冲击钻头提升到一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层，孔内破碎渣土采用循环泥浆清除。该技术桩基水下砼灌注是桩基质量控制的重要环节，若施工过程控制不当，可能导致桩基质量缺陷，甚至成为废桩，对工程项目的成本、工期造成不良影响。本文就桥梁桩基水下砼灌注施工进行了论述与说明，具有重要的指导意义。

1 工程概况

乌江河闪渡大桥位于贵州省铜仁市本庄境内，主桥为680m钢桁梁悬索桥，湄潭岸引桥为9×40m简支梁桥，石阡岸引桥为24×40m简支梁桥。结合本项目桩位地势、地质条件、水文及周边结构物等实际情况，本项目乌江河闪渡大桥25#墩、26#墩、28#墩～30#墩桩基靠近当地民房，且墩柱承台所在位置地势较平坦，为减少桩基爆破施工对周边民房的扰动，同时完成新石项目公司工期计划，故采用冲击钻成孔工艺施工，桩基直径分别有1.6m、1.8m、2.2m，桩基深度10m～16m。

2 水下砼灌注

本项目采用导管法灌注水下砼。砼拌合物时通过导管下口，进入到初期灌注的砼（首批砼）下面，顶托着首批砼及其上面的泥浆或水上升，至灌桩完成。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，坚持连续作业，使灌注工作在首批砼初凝以前完成。水下砼灌注工序有：二次清孔、导管水密性试验、首批砼灌注、普通砼灌注。

2.1 二次清孔

本项目采用换浆法清孔。施工中严禁用加深钻孔深度的方式代替清孔。

一次清孔：终孔后停止进尺，保持泥浆正常循环，以中速将相对密度1.03-1.10的较纯泥浆压入，把钻孔内悬浮渣较多的泥浆换出。清孔的质量要求[1]：清孔后泥浆的含砂率降到2%以下，粘度为17s-20s，相对密度为1.03-1.10，且孔底沉淀土厚度不大于设计规定的量值（端承桩不大于50mm，摩擦桩不大于300mm）后，即可终止清孔。

二次清孔：钢筋安装完成，须检测孔内泥浆性能指标，若与规定不符，须进行二次清孔。清孔质量要求同一次清孔。

2.2 导管水密性试验

试验方法是把拼装好的导管先灌入70%的水，两端封闭，一端焊输风管接头，输入计算的风压力。导管滚动数次，经过15min不漏水即为合格。导管循环使用4～8次后应重新进行水密性试验。

导管水密试验时的水压应不小于井孔内水深1.3倍的压力，进行承压试验时的水压不应小于导管壁可能承受的最大内压力Pmax[2]。

2.3 首批砼灌注

灌注施工前计算和控制首批封底砼数量，下落时有一定的冲击能量，能把水从导管中排出，并能把导管下口埋入砼不小于1m深[2]。首批砼灌注量较大，必须在漏斗口设置球阀，待漏斗和储料斗中储存的砼满足首批砼数量后，开启球阀使首批砼在很短时间内一次降落到导管底。

首批砼灌入孔底后，立即使用测绳探测孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可普通灌注。

2.4 普通砼灌注

首批砼灌注完成，即可开始普通砼灌注施工。普通砼灌注时，导管埋入砼的深度宜控制在2m-6m范围内。灌注时应时常用测绳法探测孔深及灌注的砼面高度，以控制埋管深度。

注意：①水下砼灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。②导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到孔中心。拔管前需仔细探测砼面深度。③拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。④在灌注过程中，当导管内砼不满含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，使导管漏水。

3 故障与预防措施

3.1 堵管

①严格控制砼流量和下放速度，保持均匀的流量和流速。

②保证灌注的连续性，尽量缩短砼泵送的间歇时间，如出现砼运输故障，砼在短时间内（30min～1h）不能运输到位时汽车泵储料斗内应储备满斗砼，间隔10分钟泵送两个行程。砼浇注过程中的间断时间应不得超过15min。

③导管不宜埋置过深，拆除导管应迅速及时，拆除后导管要检查密封圈好坏，及时更换密封圈，并保证导管有足够的安全埋管深度。

④测算砼上升高度和导管埋深要勤、要准。

3.2 断桩

①本项目砼供应采用自建拌和站进行供应，在施工过程中加强砼性能指标的检测，若不满足要求时及时进行处理，经过处理后仍无法满足要求时应将砼退回。

②施工过程中严格按照施工技术方案的要求加强对钻孔桩各工序质量的管控，各工序质量一环扣一环以确保钻孔桩成桩质量。

③严格按照公路桥涵施工技术规范要求，进行导管埋深控制，现场技术人员勤测孔深，保证实测数据和计算数据准确无误。

④在灌注将近结束时，由于导管内砼柱高减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，相对密度增大。如在这种情况下出現砼顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。

⑤为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌80cm以上，以便灌注结束后将此段砼凿除。

⑥在各灌注时间、砼面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录。

3.3 水下砼连续灌注保障措施

①桩基混凝土灌注前，提前计算好首批混凝土、总混凝土用量等，由拌合站提前将所需各种原材料准备齐全，确保混凝土供应。

②水下砼灌注作业开始前，调节好其他水凝混施工作业，水下砼灌注作业优先进行，确保水下砼灌注不因供料不及时造成质量事故。

③灌注导管水密性试验合格后方可使用，使用前检查个连接件质量，确保连接牢固，灌注过程中不出现漏浆等事故；混凝土运输应有备用车辆，当运输车辆故障时，备用车辆能将混凝土及时运输至灌注现场；做好各项预防工作。

④灌注作业主要由有经验的作业人员施工，并进行施工技术交底，确保不因工人操作失误造成质量事故。

⑤水下砼灌注施工时，现场有熟悉的技术人员进行指导，确保出现质量事故时能及时、有效处理。

参考文献：

[1] 田克平. 《公路桥涵施工技术规范》实施手册[M]. 北京：人民交通出版社， 2011. 170-171

[2] JTG/T F50-2011， 公路桥涵施工技术规范[S].