详谈水下混凝土灌注桩埋管现象

刘昌学

（山东省地质矿产勘查开发局第三地质大队，山东烟台264004）

水下混凝土灌注桩工艺应用范围广，施工设备简单，灌注速度快。但施工工艺复杂，施工中经常出现各种各样事故。灌注是施工的最后一道重要过程，对泥浆护壁灌注桩施工中容易出现导管埋管现象详细分析说明。

1 埋管产生原因

（1）钻孔弯曲造成孔内钢筋笼弯曲变形，导管连接后没居中，灌注时混凝土从一侧上返推动底管逐渐贴近钢筋笼一侧，导管丝扣帽子正好挂在钢筋笼钢筋头或加强箍上。

（2）吊车设备距离远，起吊能力小。

（3）混凝土配合比、流动性、初凝时间不符合要求。混凝土供应不及时，等待时间长，孔内导管周边及料斗和导管内混凝土，长时间不流动逐渐变的干稠。

（4）导管长时间没有上下活动，造成导管周边混凝土流动性差，握裹力增加，转不动导管。混凝土埋深大是造成埋管最主要原因。

2 埋管预防措施

2.1 防止导管丝扣帽子卡在钢筋笼上

从钻孔开始保证垂直度，偏差小于1%，钢筋笼及导管安放平稳居中，灌注时上下活动导管，导管底口做成平口，防止从导管底口侧边上返混凝土造成侧向跑偏，底管贴近钢筋笼。灌注时上下活动导管是在一定范围内活动，现假设再向上提一点导管就正好卡在钢筋笼钢筋头或加强箍上，而此时没有上提，也没有发现卡管，等灌注时间长了再提管就危险了。我们采用以下方法预防：灌注时，上下活动导管后，导管再下落20～30cm再灌，当提管时顶到钢筋笼上，有20～30cm上下活动空间就比较好处理了。

2.2 防止导管转不动

一般情况下只要导管能转动，通过转动被卡在钢筋笼上的导管就能逐步脱开钢筋笼，就能顺利提起，所以防止导管转不动非常重要。

（1）选择合理混凝土配合比、流动性、初凝时间。

（2）灌注不畅时，要频繁活动导管。灌注顺利时，一般10～20min或灌注混凝土面上升2～3m需活动一下。可以不发动钻机，经常松开刹车，让导管下落一点点来判断导管埋深状态，导管不能自由下落时，立即拆卸多余导管。活动导管，导管周边出现浮浆，延缓了初凝时间，有利于起拔导管。过分活动导管会使桩中心浮浆过多，桩顶产生较多浮浆，需增加桩顶超灌量，用振动棒振动桩头解决。

（3）用手顺着紧导管丝扣的方向转动料斗，能转动可放心灌注；如转不动立即上下活动导管或拆除多余导管。

2.3 控制导管埋深与每次拆除导管节数的合理配合

控制导管埋深是预防埋管最有效的方法。按规范导管埋入混凝土深度易为2～6m[1]，这是以前人工现场配置混凝土时适用的，这样导管每次只能拆除一节导管（4m以内），这不是一条强制性规定。频繁拆卸导管，影响了灌注的连续性，延长了时间，造成砼各方面性能指标的下降。根据现场灌桩中使用钻机及吊车等设备的性能，商品混凝土流动性好、供应及时、灌注连续顺利，综合考虑埋管深度与砼现场等待时间等各方面的协调，可采取导管埋入混凝土深度2～8m，这样一次可拆除2节导管（假如现场每节导管长3m）。同时拆掉2节导管时，因埋深大，造成导管底口的抽吸作用大，导管底口提起的部位砂浆较多。为避免这种情况，提管速度要慢，每提起3～3.5m回插0.5m。又好又快的办法是用吊车配合泵车灌注，在导管埋深超过2.0m以后，随着混凝土面的上升逐渐提起导管料斗，泵车混凝土输送管头在料斗内随料斗的提起而提起。导管埋深少，一次可拆导管2节以上。这种方法，甚至不需要拆管，一次性灌注完成，整体吊出导管移到下一个桩孔口。

3 埋管后的处理方法

（1）准确记录混凝土面深度，转动导管，顺着紧导管丝扣的方向转动，让挂在钢筋笼上的导管脱开，一般情况下就能拉起导管。

（2）当导管拉不动也转不动，想办法下压导管，让导管有一个上下活动的空间，试着转动后再吊起。

（3）当导管拉不动、压不动更转不动，导管只能用钻机强力起拔，也可用钻机加上吊车或挖掘机等设备强力起拔。避免钢丝绳断裂，防止伤人。现场管理人员远远观看吊起导管的状态，顺利吊起并拆卸导管，可正常灌注。吊起导管时感觉“咯噔”一下，有可能导管被拉断脱落孔内。因为底管丝扣用的最频繁，最易从底管丝扣拉脱。第一种情况判断只脱落一根底管。按脱落一根底管的长度重新计算埋管深度后拆卸导管，从导管口观看或用测锤检查导管内是混凝土还是泥浆。导管内有混凝土说明导管埋在混凝土内，按导管每一节长3m来说，采用埋管2～5m的方法灌桩，必须勤拆导管。如底管没掉落，那么最深埋管也是8m左右。第二种情况，脱落2根以上导管时，拆卸导管后发现导管内有泥浆，说明导管底口已经拔出混凝土面，需采用二次灌注法重新灌注。

（4）二次混凝土灌注。首先考虑混凝土的初凝时间，一般从埋管到二次灌注，重新开灌的时间间隔控制在2h以内，就能保证二次灌注的成功率。超过2h以后，保证不了二次灌注的质量。所以，抓紧时间是二次灌注成败的关键。简单办法处理无效后，立即进行二次灌注。在导管顶部放一小球胆，用吊车将导管从孔内全部吊出孔外，用大锤敲打导管，堵塞的混凝土从导管底部清理出来，堵塞严重的一节一节拆开处理。当球胆掉落出来说明导管已通开，用清水清理湿润导管和料斗。准确丈量孔内混凝土面的高度，组配二次灌注导管的长度。

先用导管试探下入孔内原混凝土面所能下入的深度，初步确定二次灌注导管的长度。二次灌注开始时，导管底口位于孔内混凝土面以下10～20cm。先排干净泥浆，再下放导管灌注。计算所需排干净导管内泥浆的方量V，见公式（1）：

式中：V——导管内泥浆的方量，m3；

h1——混凝土面到护筒顶的高度，m；

h2——导管内泥浆面到护筒顶的高度，m；

r——导管内半径，m。

①第一种情况，试探导管下入混凝土困难时，二次灌注导管长度的确定见公式（2）：

式中：L——下入导管长度，m；

h1——孔内混凝土面到护筒顶高差，m。

由公式（1）确定导管内泥浆量V，在护筒内先量出泥浆面上升V方量后的位置，护筒内做标记，当泥浆面上升到标记处说明导管内泥浆已经排除干净。灌注时常遇到导管在混凝土表面不好下的情况，导管逐步下插原混凝土，采用下入10cm提起5cm，下入20cm提起10cm的办法，让流动的混凝土冲击底管下20～30cm混凝土，这20～30cm混凝土置换成新的混凝土后，上下活动导管再下落10cm，稍等，底管下20～30cm混凝土又重新置换成新的混凝土后，导管再下落10cm，逐渐达到埋管0.8m以上，再正常灌注。

②第二种情况，当导管试探下入孔内原混凝土面的深度大于2m时，为提高质量，二次灌注导管长度的确定见公式（3）：

式中：L——下入导管长度，m；

h1——孔内混凝土面到护筒顶高差，m。

二次灌注时，为做到自始至终导管埋深2.0m以上，根据灌注设备不同，分3种配合：

第一种配合，用吊车配合罐车灌注。二次灌注开始时，料斗较高，无法放料，先卸开料斗，加上盖板用吊车吊着，放满混凝土后，重新吊回接在孔内导管上。下放导管，导管底口位于孔内混凝土以下10～20cm开始灌注，先排净导管内泥浆，灌注的同时逐渐下放导管至埋深2m以上，再正常灌注。

第二种配合，用钻机配合罐车灌注。如果井口用固定夹板，导管长度不好配时，现场有吊车时，按上述办法，可用吊车配合到能正常拆管后，再用钻机配合罐车灌注。如现场没有吊车，只有钻机，为保证在孔内混凝土下10～20cm处排干净导管内泥浆，安装的导管长度受限，只能在排净导管内泥浆后，拆开导管，再加接短节导管，灌注的同时缓慢下放到原混凝土面2m以下，保证导管埋深2m以上，再正常灌注。

第三种配合，用吊车配合泵车灌注。开始时，导管料斗较高，料斗里加上盖板用吊车吊着，放满混凝土，先排净导管内泥浆，灌注的同时逐渐下放导管至埋深2m以上，开始正常灌注。用吊车配合泵车灌注，上下活动空间大，更适合于水下混凝土灌注桩施工，有利于二次灌注法的应用。

正常灌注桩顶要求超灌0.8～1.0m[2]。二次灌注桩超灌量应考虑导管下探过程中用的混凝土量，增加超灌量，一般桩顶超灌1.5m左右即可。导管夹板有活动和固定之分，活动夹板更适用于二次灌注。

[1] JGJ94—2008建筑桩基技术规范[S].

[2]JGJ94—2008建筑桩基技术规范[S].