1、1水下钻孔灌注桩施工技术及质量控制摘要:随着我国建筑技术的发展，钻孔灌注桩在水下的应用越来越广泛。本文将结合某具体工程实例，重点就水下钻孔灌注桩施工技术及质量控制进行了探讨，并对施工过程中易出现的事故提出了预防及处理措施，可供施工人员参考。 关键词:钻孔灌注桩；施工技术；质量控制；质量事故 中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号： 钻孔灌注桩是目前建筑工程常用的基础形式之一，因其具有适应性强、抗震性强、所需设备简单、操作方便、施工安全等特点，得到越来越广泛的应用。虽然钻孔灌注桩技术比较成熟，然而由于钻孔灌注桩是在地下而且在水中成孔、灌注水泥混凝土、加之成孔方法各异、地质条件的各种变
2、化、混凝土灌注时间的长短、施工技术人员水平及经验的高低等因素，钻孔灌注桩极易出现各种缺陷，因此，对水下钻孔灌注桩工程的施工质量进行控制，对确保工程的安全性和稳定性有着重要意义。 1 钻孔灌注桩的施工技术 施工机械采用 QY150.219 型工程钻机；配用 3PN 泥浆泵，使用三翼单腰带刮刀钻头，拟采用反循环回转钻进成孔工艺。泥浆以采用自然造浆法为主，混凝土灌注采用导管回顶法水下混凝土灌注工艺，清孔根据需要采用反循环清孔。每道工序先自检合格后报送监理单位验收。验收合格后，方可进入下道工序。 21.1 工艺流程 桩位测量放线埋设孔口护筒桩机定位开始钻孔终孔验收下钢筋笼下灌导管灌注水下混凝土。 1.
3、2 施工方法 (1)测量定位 根据甲方提供的红线区和水准点资料，由专职测量员用全站仪依照设计图纸建立轴线控制网并埋设永久性标志。控制点尽量布设在非施工区域，依据设计图纸放置桩位，用水准仪测算其标高。 (2)埋设孔口护筒 孔口地层松散、松软，成孔孔口坍塌时，应在孔口埋设钢护筒护孔壁。在护筒施工中，护筒应坚实、不漏水；护筒入土较深时，宜以压重、振动、锤击或辅以筒内除土等方法使之沉入；护筒接头处要求内部无突出物，能耐拉、耐压。护筒内径应比桩径稍大，护筒顶端至少应高出地面。护筒埋设后，四周需用黏土回填、压实，防止钻孔时浆液漏失。 (3)成孔施工 成孔质量标准见表 1。成孔的操作要求：钻机就位后将机架底
4、盘调平，机杆与面架底盘垂直；开钻时要检查钻机叶片直径。 表 1 成孔质量标准 (4)成孔验收 钻孔达到设计孔深后，用测深锤测量校正空深。自检质量合格无误，请现场监理验孔；经监理验收合格后，转入下道工序施工。 3(5)钢筋笼制作 1)进场钢筋：凡按设计施工图所配各种受力钢筋，均应有钢材出厂合格证和质保书，且机械性能和化学成分指标符合设计要求和有关规范规定；每批都必须做物理力学性能试验，焊条的牌号要与钢筋的性能相适应。质保书复印件清晰，且应填写单位工程名称、使用部位、调拨数量及时间、经手人签字、原件存放处及中转单位盖章。进场钢筋应由质量员进行验收，确认钢筋无锈蚀、油渍等，才可入库。 2)钢筋笼的制
5、作标准见表 2。 表 2 钢筋笼制作标准 3)钢筋笼的制作要求：保持制作场地的平整。在钢筋笼制作之前，应清除钢筋表面的污垢和锈蚀；钢筋下料时应准确控制下料长度，钢筋笼采用环形模制作。钢筋笼焊接选用 E4303 焊条，焊缝宽度不应小于0.7d，厚度不小于 0.3d。在钢筋笼的焊接过程中，应即时清渣；钢筋笼两端的加强箍与主筋必须全部点焊、焊接牢固，其余部分按设计要求进行焊接。钢筋笼的主筋连接应根据设计要求，采用单面焊接，焊缝长度10D 且同一截面接头数50错开。在每只钢筋笼上下各设置一道钢筋定位控制件，每道沿圆周布置 3 只保护层厚度为 50mm。成型的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的地面上，堆放层数
6、不应超过 2 层。 (6)钢筋笼安放 钢筋笼的安放标高，可由护口管顶端处的标高来计算。安放时必须保证桩顶的设计标高允许误差为+100mm。钢筋笼下放时，应对准孔位中4心，采用正、反旋转慢慢地逐步下沉，防止碰撞；放至设计标高后应立即固定。当提升导管时，必须防止钢筋笼被拔起。浇注混凝土时必须采取措施，以便观察和测量钢筋笼可能产生的移动并及时加以处理。 (7)浇注水下混凝土 采用商品混凝土泵送浇筑，按规范要求对进场商混做坍落度试验，并留置试块。 1)一般要求：采用试验室提供的混凝土配合比施工。水下混凝土用的水泥、集料、水和外掺剂，以及混凝土的配合比的设计、拌和、运输等，必须符合规范的规定。混凝土运至
7、浇注地点时，应检查其均匀性和坍落度；如不符合要求，易造成浇灌不畅或堵管，故不得使用。水下混凝土的浇注应连续进行，单桩浇灌时间不宜超过 4h。导管应采用直径不小于 200mm 的管节组成，接头应装卸方便、连接牢固并带有密封圈，保证不漏水、不透水，以避免水进入导管导致混凝土离析堵管。导管的支承应保证在需要减慢或停止混凝土流动时能使导管能迅速升降。导管在任何时候必须保证在无气泡和水泡的情况下充满混凝土直到漏斗底部。出料口必须埋在已浇注的混凝土中 2m 以上，并应不大于 8m。浇注混凝土的数量应作记录；应随时测量并记录导管的埋置深度和混凝土的表面高度。浇注过程中，应将孔内溢出的泥浆引流至泥浆池处理，防
8、止污染周围的环境。如果导管中的混凝土混入空气和水，必须立即报告监理工程师并提出补救措施.补救措施必须得到监理工程师的批准。 2)浇注方法：在混凝土灌注前、清孔完毕后，应迅速安放混凝土漏斗与隔水板，并将导管提离孔底 0.5m。混凝土的初灌时必须保证能埋住5导管 0.8m1.3m；初灌量选用 0.6m3。每次灌注必须按规定测坍落度 2次；做好试块留置.试块应标明桩号、日期并放入水中养护。灌注过程中，导管埋入深度宜保持在 3m8m 之间，最小埋入深度不得小于 2m(埋深过多易造成埋管事故，过少易使导管埋深无法保证)。浇灌混凝土时应随浇随提，严禁将导管提出混凝土面或埋入过深一次提拔不得超过 6m。测量
9、混凝土面上升高度由机长或班长负责。如运到现场的混凝土发现离析或属性不符合要求时，应再次进行拌制，以防堵塞导管。桩身实际浇注混凝土的数量不得小于桩身计算体积的 1.05 倍，不应超过计算值的 1.2 倍。混凝土浇灌完毕后.应及时割断吊筋,待地面以上混凝土初凝后再拔出护筒、清除孔口泥浆和混凝土残浆。导管使用后应及时清除管壁内外粘附的混凝土残浆，以防再次使用时阻塞导管。 3)钻孔桩水下混凝土的质量应符合下列要求：强度应满足设计要求：无断层或夹层，桩头凿除预留部分后,无残余松散层和薄弱混凝土层。 2 钻孔灌注桩施工质量事故的原因及处理 2.1 常见的钻孔(包括清孔时)质量事故原因及处理 (1)扩孔和塌
10、孔 发生扩孔和塌孔的原因相同；轻则为扩孔，重则为塌孔。常用预防措施有：控制进尺速度、选用适用护壁泥浆，保证孔内必要水头、避免触及和冲刷孔壁等。孔内局部坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理：孔内坍塌，则回填砂和黏质土(或砂砾和黄土)混合物至拥孔处以上 1m2m；如塌孔严重则应全部回填，待回填物沉积密实后再钻。 (2)钻孔偏斜 6钻孔偏斜产生的主要原因有：钻头受到侧向力；扩孔处钻头摆向一方；钻杆弯曲、接头不正；钻机底座未安置水平或位移等。钻孔偏斜后，应查明偏斜情况。一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直：偏斜严重时，应回填砂秸土到偏斜处，待回填物沉积密实后再钻。 (3)钻孔漏浆 造成
11、钻孔漏浆的原因有泥浆稀、护筒制作埋置不良、水头过高等，可查明原因对症下药。 2.2 灌注水下混凝土质量事故的预防及处理 灌注水下混凝土是成桩的关键性工序。灌注过程中应分工明确、密切配合、统一指挥.做到快速、连续施工，灌注成高质量的水下混凝土，防止发生质量事故。如出现事故，应及时分析原因，采取合理的技术措施设法补救；对于确实存在缺点的钻孔桩，应尽可能设法补强，不宜轻易废弃而造成过多的损失。经过补强的桩必须经认真的检验，认为合格后方可使用。对于确实无法利用的桩用补桩或其他措施。 (1)导管进水 1)导管进水的主要原因。 首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大混凝土下落
12、后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进入。 导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开：或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。 导管提升过猛或测深出错、导管底口超出原混凝土面、底口涌入泥水。 72)预防和处理措施。 为避免发生导管进水，事前要采取相应措施加以预防。万一发生，要当即查明事故原因，采取以下处理措施。 若是上述第一种原因引起的，应立即将导管提出，用反循环钻机的钻杆通过泥石泵，将散落在孔底的混凝土拌合物吸出；或者用空气吸泥机、水力吸泥机及抓斗清出。 若是第二或第三种原因引起的，应视具体情况，拔换原管重下新管；或用原导管插入续灌，但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土，用吸泥和抽水的方法吸出。
13、 若混凝土面在水面以下不很深且尚未初凝时，可于导管底部设置防水塞(应使用混凝土特制)，将导管重新插入混凝土内。导管内装灌混凝土后稍提导管，利用新混凝土自重将底塞压出，然后继续灌注。 若前述混凝土面在水面以下不很深但已初凝，导管不能重新插入混凝土时，可在原护筒内面加设直径稍小的钢护筒，用重压或锤击方法压入原混凝土面以下适当深度，然后将护筒内的水(泥浆)抽除，并将原混凝土顶面的泥渣和软弱层清除干净，再在护筒内灌注普通混凝土至设计桩顶。 (2)卡管 初灌时隔水栓卡管或由于混凝土本身的原因.如胡落度过小、流动性差、夹有大卵石、拌合不均匀，以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等.
14、使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。 8处理措施：可用长杆冲捣管内混凝土、用吊绳抖动导管或在导管上安装附着式振捣器等办法.使隔水栓下落。如仍不能下落时，则须将导管连同其中的混凝土提出钻孔，进行清理修整(注意切勿使导管内的混凝土落入井孔)，然后重新吊装导管和重新灌注。一旦有混凝土拌合物落入井孔，须将散落在孔底的拌合物粒料等予以清除。提管时应注意到导管上重下轻.要采取可靠措施防止翻倒伤人。 (3)塌孔 在灌注过程中如发现井孔护筒内水(泥浆)位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，可用测深仪探头或测深锤探测。如测深锤原系停挂在混凝土表面上未取出的，现在被埋而不能上提；或测深仪探头测得
15、的表面深度达不到原来的深度，相差很多。这些均可证实发生了塌孔。 塌孔原因可能是护筒底脚周围漏水，孔内水位降低；或者是在潮沙河流中涨潮时孔内水位差减小，不能保持原有静水压力，也或者是由于护筒周围堆放重物或机械振动等。 发生塌孔后，首先应查明原因并采取相应的措施，如保持或加大水头、移开重物、排除振动等，防止继续塌孔。然后用吸泥机吸出塌入孔中的泥土。如不继续塌孔，可恢复正常灌注，如塌孔仍不停止、坍塌部位较深，宜将导管拔出，将混凝土钻开抓出，同时将钢筋抓出并保存孔位，再以黏土掺砂砾回填：待回填土沉实时机成熟后，重新钻孔成桩。 (4)钢筋笼上升 钢筋笼上升，除了由于全套管上拔、导管提升钩挂所致的一些显而
16、易见的原因外，主要的原因是由于混凝土表面接近钢筋笼底口，导管底9口在钢筋笼底口以下 3m 至底口以上 1m 时，混凝土灌注的速度(m3min)过快.使混凝土下落冲出导管底口向上反冲其顶托力大于钢筋笼的重力时所致。 具体措施为：适当减少钢筋笼下端的箍筋数量，可以减少混凝土向上的顶托力；钢筋笼上端焊固在护筒上，可以承受部分顶托力，具有防止其上升的作用：在孔底设置直径不小于主筋的 1 道-2 道加强环形筋，并以适当数量的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部。实践证明，这些措施对于克服钢筋笼上升是行之有效的。 3 结束语 综上所述，水下混凝土灌注是钻孔灌注桩成桩的关键。为了确保水下钻孔灌注桩工程的施工质量，我们必须做好水下混凝土灌注这一项主要工程。鉴于此，我们要认真分析此类工程的事故原因，针对事故原因不断完善施工技术，减少施工事故，确保工程质量。 参考文献 1 覃春丽.水下混凝土灌注桩施工技术质量控制工艺对策J.城市建设理论研究,2012 年 12 期 2 汤贵海.浅谈钻孔灌注桩水下混凝土施工质量事故防治J.上海铁道科技,2007 年 02 期
