水下混凝土灌注桩施工质量控制.doc

1、1水下混凝土灌注桩施工质量控制摘 要：本文以路桥公司彭郫路青白江大桥工程为例，通过分析水下混凝土灌柱桩的施工工艺，结合工程的实践经验，采用导管法灌注水下混凝土，桩基质量得到了保证，取得了良好的效果。 关键词：混凝土 灌柱桩 工艺 质量控制 中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）04-0328-02 水下混凝土灌注桩施工工艺，在各种较为复杂的地质条件，特别是在构筑物基础地层地下水丰富的工程中被广泛应用。其优点是适应性强和单桩承载力高。其工艺也日趋完善。 彭郫路青白江大桥工程位于彭州市太清镇与新都县雀水村之间，横跨青白江河，为 8 跨 20 米的预应力砼空

2、心板桥。全长 166 米，桥梁宽 50米。桩基设计共有 58 根直径 1.8 米的水下砼钻孔灌柱桩。砼强度等级为C25。 水下砼钻孔灌注桩是一项施工工序多、技术要求高，并需在短时间内连续完成的水下隐蔽工程，施工管理难度较大，特别是在灌注水下混凝土施工过程中，任何环节发生问题都将影响成桩质量，甚至出现夹层断桩事故。因此，应用科学、实用的施工工艺以确保工程质量就显得尤为重要。 该工程水下混凝土灌注桩基础采用直升导管法进行施工。其原理是2在一定的落差压力作用下，将混凝土拌和物通过密封连接的钢管（或强度较高的硬非金属管）入口，进入到初期灌注的混凝土（作为隔水层）下面，从下顶托着初期灌注的混凝土及其上面

3、的泥浆和水上升，形成连续密实的混凝土桩身。 导管法施工技术要求非常严格，为使施工质量得以保证，必须要从施工设备、水下混凝土配制、灌注等几方面加以控制，以提高水下桩基施工质量。现以该工程为例，对水下混凝土灌注桩的施工质量控制要点介绍如下： 一、灌注机具设备 混凝土灌注所需施工设备要求配套并且完好。这是保证灌注水下混凝土质量的基本前提。要重点强调以下施工设备的准备工作。 1.备用抽水机、发电机 为保证灌注工作的顺利进行，浇筑混凝土必须连续紧凑地进行，尽量缩短灌注时间，确保整个灌注工作在首批混凝土初凝以前得以完成。因此混凝土浇灌前，必须准备好各项应急措施，一般应备有抽水机和相应功率的发电机。以应付施

4、工过程中可能发生的停水、停电等情况，避免造成灌注混凝土质量事故。 2.混凝土拌和机 混凝土拌和机宜选用大容量拌和机，其容量不小于 400L，以保证混凝土的连续灌注。混凝土拌和机械类型，应采用强制式而不宜采用滚筒自落式。对混凝土拌和机在每次使用前都应进行认真的检查维修。以避免新拌混凝土中掺入其他杂物、遭受污染和由于机械原因引起的质量问3题，确保混凝土质量的可靠性。 3.导管 导管是灌注水下混凝土的重要工具，一般宜采用无缝钢管制成。其内径为 200350mm，具体尺寸根据灌注桩的桩径、桩长和每小时通过的混凝土数量确定。彭郫路青白江大桥导管采用无缝钢管加工而成，直径为 300 mm，壁厚 8 mm。

5、为便于导管的提升，导管分段长度须小于导管提升设备的提升高度。导管应采用分段加工。制作加工须坚固，内壁光滑、直顺、光洁和无局部凹凸：各节内径大小一致，导管间的连接采用法兰盘，接头处用橡胶圈密封防水。 在施工前必须对其规格、质量和拼接构造进行认真的检查，并做水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压，发现问题应及时更换。 4.储料斗、漏斗 二、水下混凝土的配制 彭郫路青白江大桥桩基混凝土采用 C25 水下混凝土。水下混凝土的强度、等级和材料除必须符合设计要求和公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）的相关规定外，还必须注意以下几点： 1.水泥可采用粉煤灰水泥、普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。初凝时间

6、不宜早于 2.5 小时，水泥的强度等级不宜低于 42.5MPa。所选的水泥品种应通过初凝时间和抗压强度试验。要注意水泥的用量要达到规范规定的要求。 2.粗骨料宜优先采用符合要求的卵石，如采用碎石宜适当增加混凝土配合比的含砂率。骨料最大粒径不得大于导管内径的 1/6-1/8 和钢筋4最小间距的 1/4，同时粒径不得大于 40 mm。细集料宜采用级配良好的中砂。 为使混凝土有较好的和易性，混凝土拌和物宜采用较大的含砂率，一般在 0.40.5，水灰比宜采用 0.50.6，以提高混凝土的和易性和流动性，避免堵管。 3.为提高混凝土的强度、和易性和缓凝性能，确保在首批混凝土初凝前完成全部混凝土的浇注，可

7、适量在混凝土中加入外加剂、粉煤灰等，起到高效缓凝、减水、增加强度的作用。水下混凝土常用的外加剂有减水剂、缓凝剂和早强剂等，掺入外加剂前，必须经过实验，以确定外加剂的使用种类、掺入量和掺入程序。 4.混凝土拌和物从罐车卸出到进入导管时的坍落度应控制在 18-22 cm 之间，混凝土灌注距桩顶约 5 米处时，坍落度控制在 16-17 cm，以确保桩顶浮浆不过高。气温高，成孔深，导管直径在 25cm 之内，取高值，反之取低值。 5.每立方米水下混凝土的水泥用量不宜小于 350Kg，当掺有适宜数量的减水剂或粉煤灰时，每立方米水泥用量可不少于 300Kg。 根据水下混凝土的特点，混凝土必须满足强度、和易

8、性、保水性及粘聚性的要求，使混凝土在运输过程中不凝结、离析，防止堵管、埋管等事故的发生。因此，水下混凝土配合比的优化设计就显得尤为重要。为改善新拌混凝土和硬化混凝土的各项技术指标，使水下混凝土能顺利地灌注，在浇灌混凝土前，要在实验室按设计配合比进行预拌，通过快速试验的回归分析和比较，观察掺加外加剂后是否有不良（如早凝等） ，5及时调整配合比和更换外加剂，以保证水下混凝土的质量。 三、水下混凝土的灌注 水下混凝土的灌注是确保成桩质量的关键。开盘灌注前应做好一切准备工作，制定各种应急措施，保证混凝土的浇灌能连续紧凑地进行。为确保整个孔基灌注工作的顺利进行，杜绝发生断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量

9、事故的发生，必须高度重视并严格控制整个水下灌注混凝土的施工过程。 1.测深 水下混凝土灌注施工时，必须控测水面以下的孔深和灌注的混凝土面高度，以控制埋管深度和桩顶高度。如控测不准，将造成导管提漏、埋管过深，因而发生短桩或导管拔不出来。因此探测是一项重要工作，必须采用较为准确、快速的方法和测探工具。 彭郫路青白江大桥工程采用测探锤法：用钢尺系 4Kg 锥形重锤吊入孔中，使之通过水和浮浆而停留在混凝土表面。根据钢尺所示锤的沉入深度作为混凝土的灌注深度。 2.导管埋深控制 按照规范要求，导管的埋置深度宜控制在 2-6 m。导管插入混凝土中的深度从理论上讲应与灌注深度（漏斗底口至混凝土表面深度）成正比

10、。灌注深度较大时，超压力和冲击力也较大。导管的埋置深度也宜较大些，以缓和超压力和冲击力，使冲出导管底口的混凝土拌和物缓缓上升。否则，新灌注的拌和物可能冲破导管底口首批混凝土，冒到其面上，将泥浆沉淀物裹入桩中，形成夹层断桩。灌注后期，灌注深度减小，超压力也减小，导管的埋置深度也不例外应随之减少。但最小埋深不宜小于 2 6m。因为灌注后期，首批混凝土表面的泥浆沉淀增厚，有时候还夹有少量坍土。若导管埋深太小，特别是在探测混凝土表面高度不精确的时候，容易造成导管提漏、进水，造成夹层断桩。所以一般情况下，导管埋入混凝土的深度应控制在 2-6 m。 浇注混凝土时，每隔 15 分钟左右，应将导管上下活动几次

11、，幅度以2 m 左右为宜，以免使混凝土产生初凝假象。 3.混凝土的灌注 灌注水下混凝土是灌注桩施工的重要工序，成孔后，必须经成孔质量检验合格方可开始（且应及时）下钢筋笼、下导管及做好一系列灌注前的准备工作，需要注意的是，下钢筋笼之前须再次对孔底进行检查、清理；注意钢筋笼和成孔的中心要对应，定位要准确，并固定牢固。 当导管接好后，先将储料斗接在导管顶部，用螺栓将法兰盘连接牢固，再用水将储料斗和导管润湿，然后将罐车内的混凝土通过输送泵送进储料斗，待储料斗内的混凝土达到首灌混凝土储量后，用吊车拔出储料斗内的隔水栓，将首批混凝土一次性灌入孔内，并立即测控孔内混凝土面的高度，计算出导管埋入混凝土的深度。

12、注意首批混凝土量必须满足导管埋深不能小于 1.5 米。如符合要求即可正常灌注。 正常灌注开始后，必须紧凑、连续地进行，严禁中途停顿、间断。灌注过程中，要防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉进孔中，使孔内水含水泥而变稠凝结，致使探测不准。灌注过程中，还必须注意观察管内混凝土下降和孔内混凝土升降情况，及时测量孔内混凝土面的高度，正确指挥导管的提升和拆出。 7当混凝土面上升到钢筋骨架的下端时，为防止钢筋骨架顶托上升，应降低混凝土的灌注速度，以防止钢筋骨架被混凝土拌和物从漏斗下灌注混凝土的冲击力转为向上的顶托力而上升。当孔内混凝土进入钢筋骨架 45 m 以后，适当提升导管的埋设深度，从而增加混凝土

13、对钢筋骨架的握裹力。在灌注接近结束时，由于导管内混凝土高度减少，超压力降低，而导管外的水泥浆稠度增加，相对密度增大，测探时难以判别泥浆或混凝土表面，容易发生误测，使起灌高度不够，同时可能出现混凝土顶升困难。这时，可在孔内加水稀释，同时稍提漏斗增大落差，并掏出部分沉淀土，以保证灌注工作顺利进行，同时确保上部混凝土的浇筑质量。在拔出最后一段导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶泥浆挤入导管形成泥心。 为确保桩顶混凝土质量，在桩顶设计标高以上必须加灌一定高度（0.5-1m） ，待桩顶混凝土强度达到设计强度 70%时，将其凿除，残余桩头应无松散层。 四、成桩质量 水下灌注混凝土桩的成桩质量应按下表所示标准进

14、行检验 成桩质量标准 五、经验总结 采用导管法灌注水下混凝土时除了要重视前期机具的准备工作和水下混凝土的配制外，在浇注混凝土时更要及时掌握孔内混凝土上升的高度及导管插入深度。开始灌注有一部分混凝土与井孔内的泥浆混合，所以灌注要快，以保证一定的埋管深度。注意导管口距底不能太近（以830cm-50cm）为宜，以免发生堵管。为保证灌注工作的顺利进行，灌注混凝土必须连续紧凑地进行，尽量缩短灌注时间，确保整个灌注工作在首批灌下迅速灌注的混凝土初凝以前得以完成。 导管法灌注水下混凝土桩基施工时必须坚持“严细、快速”的原则，施工的各道工序应按部就班地进行，严格要求，严格把关，不得疏忽大意，否则任何一个环节发生毛病，都将影响成桩质量。在施工时注重各施工人员的分工明确，密切配合，统一指挥组建一个“懂技术、有经验、会领导、善决策”的领导小组将对保证工程质量和施工顺利进行起到关键作用。 通过分析水下混凝土灌注桩的施工工艺，结合彭郫路青白江大桥工程的实践经验，采用导管法灌注水下混凝土具有能向水下迅速灌注大量混凝土、不用排水、不需专门养护等优点。相对降水、防渗等措施而言方便快速，提高工效，桩基质量得到了保证，取得了良好的效果。