水下浇筑混凝土旋挖灌注桩施工技术及质量控制研究

周泽君

摘要：本文以坦桑尼亚匝道桥护壁水下浇筑混泥土旋挖灌注桩施工技术为研究对象，简单介绍旋挖灌注桩施工的特点，原理，还有对质量控制的注意事项等进行相关论述，希望可以有效提高旋挖灌注桩在水下浇筑混泥土作业时的施工技术与施工质量。

关键词：灌注桩施工;技术研究;控制质量

旋挖灌注桩施工技术在水运工程中广泛应用。相比其他施工作业而言更敏感，在旋挖灌注桩施工的事前，事中，事后三个阶段的施工技术都需要进行质量控制工作。

一、旋挖灌注桩施工的相关介绍

（一）旋挖灌注桩施工的简介

大桥引道和既有城市港区主干道交叉处匝道桥下穿行道路的两侧墙壁原设计是预制混凝土板安装在上行道路的加筋土外面，但是由于东非国家没有预制加筋土挡墙预制板的厂家，我们给咨询和业主建议在费用不增加的情况改设计成旋挖灌注桩加钢筋混凝土面墙。灌注桩一般是指旋挖钻机施工的桩型，也叫旋挖钻孔灌注桩。旋挖灌注桩的水下浇筑混泥土施工作业的难度系数大，技术目的性强，施工时要严格按照相关的技术标准执行，成桩速度较快，因此可以节省更多的人工成本。

（二）旋挖灌注桩的施工原理

旋挖灌注桩与其它桩基技术最大的不同之处在于成孔工艺的差别，旋挖灌注桩的成孔工艺是采用静态的泥浆护臂钻斗取土，这是一种无需冲洗进行介质循环的钻孔技术，使用这种钻孔技术为了保护孔壁稳定，在钻孔前一定要注入优质的泥浆做稳定液。优质泥浆的准备是严格按照规范和设计用水、当地的黏土、膨润土、工业用碱按照达市大学实验室提供的配合制作。在施工过程中还要不断监测泥浆的质量。旋挖灌注桩取土是依靠钻杆与钻头的自身重量切入土层，遇到硬土时在自身重力不足的情况下，则是通过加压油缸进行加压，将斗齿强行的切入土中完成取土工作，在取完土后快速提起到地面，取出的土最终依靠重量和机械斗翻转自动排出。

二、旋挖灌注桩的施工特点

（一）根据项目486根直径800mm桩，施工时间为56天的工期要求，项目组确定采用从当地租赁两台宝峨（Bauer）BG 40旋挖鉆机，该机型的自动化程度很高，它是全液压驱动型的机械设备，主要是由计算机设备控制，能够精准的确定钻孔位置，出现位置偏差能够第一时间进行校正，成孔的质量优质。相较于其他的桩基技术它的成孔速度更快。

（二）旋挖灌注桩的伸缩钻杆除了可以增加压力与回转力，还可以利用自身的伸缩特点实现钻头快速升降工作，让卸土的速度更快，提高钻进效率，减少等待所需的时间，提高工作效率。钻头取出的土暂时堆积后由运输车转运到合同指定的弃土区。

（三）旋挖灌注桩的施工现场更干净，环保效益更优质。旋挖灌注桩是利用钻头旋挖取土，再利用钻头进行卸土，工程中使用的泥浆目的是为了护壁，并不是用于排蹅工作，且工程中产生的泥浆可以存到泥浆池反复利用，不会造成较大的损失，可以大幅减少排污费用。

（四）旋挖灌注桩的适应力更强，能够适用于各种土质，例如淤泥，沙土，粘土，卵石层等地质都能使用，这是因为使用的机械设备履带底盘承载，在施工现场移动更方便，钻孔的定位更加精准、快速。

（五）旋挖灌注桩的安全保障更高，机械设备本身自带柴油动力，无需其他能源供应，很好的解决了非洲国家施工现场常见的电力短缺等问题，并且可以杜绝电缆过多造成安全事故，保障施工人员的人身安全。

三、旋挖灌注桩施工质量控制

（一）旋挖灌注桩施工质量控制流程

1、事前控制工作

从国内来的专业设计人员在设计施工图纸前要到现场进行勘测工作，对现场的地址和水文条件进行核对。设计图纸要进行交底于图纸会审，设计人员要向施工负责人和现场技术负责人说明设计图纸的具体情况，要确保施工图纸准确无误后才可交接给施工作业人员。还要对原材料进行取样实验室检验，所有材料合服规定要求。

施工开始前要制定详细的施工方案（METHOD STATEMENT FOR CONSTRUCTION OF BORED CAST IN-SITU PILES）提交给咨询工程师批准。

2、事中控制工作

事中控制工作主要包括钻机就位控制，泥浆制备质量控制，成孔过程质量控制以及钢材质量控制，钢筋笼就位质量控制，水下混凝土浇筑质量控制。钻机就位控制可以分为放线定位，工程师验线与开钻前校钻，确定后需要项目咨询工程师签字确认开钻。开钻前，用钻机吊相应的钢护筒就位并压入土中1～2m深。

按照合同使用的英国规范（BS）规定：泥浆制备控制要求粘度测定32～50s，含砂率不可高于4%，工业纯碱掺量为泥浆体积的0.3%～0.5%左右，Ph值控制在8～10之间，泥浆比重<1.15g/CM3。在下放钢筋笼之前要对泥浆关键指标进行测试，钻孔质量控制则是要在成孔后逐一排查，发现不符合的及时更改，合格后方可下放钢筋笼。

下放钢筋笼钢筋保护层垫块采用圆形混凝土穿在钢筋笼的箍筋上，下放时务必垂直慢放，保证钢筋笼完全落入孔底。钢材质量控制则是要对钢材现场取样实验，必须要确保钢材质量合格才可继续投入使用。

采用丝扣连接钢导筒深入孔底随着灌筑进程逐步提升并上下震动浇筑水下混凝土。灌筑混凝土时注意以下几点：

2.1 灌注前首先要检查各项小件和试块取样器具，比如漏斗、隔水塞、塌落度测量器具、试块钢模等。

2.2 灌注时采用的项目营地搅拌站的混凝土，粗骨料最大粒径不得大于25mm，坍落度控制在18～22cm之间，扩散度为34cm～45cm。

2.3 水下混凝土必须有隔水栓封底，隔水栓应保证良好的隔水性能并能顺利排出。

2.4 在确认混凝土存量备足后，即可开始灌注，借助砼重量排除导管内的泥浆，首次浇灌时，初灌量应将导管底端能一次埋入0.8～1.2m并且导管内存留的混凝土高度，足以抵制钻孔内的泥浆侵入导管。

2.5 水下混凝土应连续浇筑，不得中途停止，水下混凝土浇筑面宜高出桩顶设计标高1.0m左右。灌注混凝土的时间尽量加快，以防混凝土进入钢筋笼时其流动性减小;当孔内混凝土接近钢筋笼时，应保持埋管较深，并放慢灌注进度;孔内混凝土面进入钢筋笼l～2m后，应适当提升导管，减小导管埋置深度，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度;在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，压力差降低，而导管外的泥浆及所含渣土的稠度和比重增大，如出现混凝土上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，用泥浆泵抽出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。

2.6 在实际浇灌混凝土过程中，要经常检查导管埋置深度，导管埋设深度要保持在2-6m，超过6m很容易造成钢筋笼上浮，堵管、埋管、挂钢筋笼等现象发生，造成质量事故。导管严禁提出孔内混凝土上部层，起拨导管时，应先测量混凝土面高度，根据导管埋深，确定拨管节数。要勤检查，均匀拨管。拆除后的导管放入架于中并及时清洗干净。为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，应采取在孔上口吊筋固定钢筋笼上端。

3、事后控制工作

事后控制工作则是指工程竣工后的检测工作。如果忽略了检测工作则会为工程的后期使用埋下安全隐患的可能性，因此检测工作至关重要。目前检测部门认可的适合检测龄期为28d，施工部门要在28d后对旋挖灌注桩的施工质量进行检测，检测施工成果是否完整，确保施工成果完整后才可继续投入使用。

（二）旋挖灌注桩施工质量控制要点

1、桩位控制

首先由测量工程师根据设计院提供的基准点在厂区周边合适且稳定的位置做好控制点，根据桩位定位图和控制点测放出钻孔桩桩位并作好标记，再次进行复测。经复测验收合格后方可开钻。

2、桩斜控制

在复杂的水下，加上工程人员的操作方法不当，常常导致钻孔倾斜。因此，在钻机钻进前，可以通过安装支架作为导向，然后对中整平，以此保证孔位的精确和钻杆的垂直。钻机钻进时要匀速给进，并同时测定孔斜，要保证孔斜率小于1%，孔中心偏差小于0.1m。要有专人负责监控，一旦发现孔斜过大，立即采取纠斜措施。

3、桩径控制

要合理选择钻头直径，护筒内径不应小于钻头直径 0.1 m。在施工中，经常发生缩孔，因此需采用优质的泥浆护壁。

4、桩长控制

施工中对地面标高与各项设计高程都要搞清，正确进行换算。土层中钻进，锥形钻头的起始点要准确无误，根据不同土质情况进行调整。

5、桩顶控制

当混凝土灌注至最后一斗时，应准确探明浮浆厚度，计算调整末斗混凝土容量，水下混凝土灌注要高于设计桩顶标高为0.5m。

四、結语：

旋挖灌注桩是一种较先进工艺方法，在工程应用中具有良好经济与环保效益，因此值得广泛推广。但在应用时，需要根据工程的实际情况，合理的安排施工，严格按照工艺要求并把控好质量控制要点，从而保证工程质量。总之，旋挖灌注桩的适用力强，抗震性佳，操作方便，设备简单，安全保障强的优点，而且旋挖灌注桩这种施工技术让基础沉降与不均匀沉降大大减少，因此是当前桥梁工程中最常用的基础形式之一。通过对旋挖灌注桩施工技术的研究，希望能够彻底杜绝因施工质量带来的安全事故。

参考文献：

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