钻孔灌注桩水下砼灌注施工质量控制.doc

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浅析钻孔灌注桩水下砼灌注施工质量控制

摘要

钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用，具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基沉载力等诸多优点。

目前在国内公路桥梁基础工程领域中钻孔灌注桩基础已占据了重要地位，但灌注桩地下施工不可预计因素多，尤其是水下砼施工工艺，是成桩的关键环节。

由于水下砼施工工艺不当，导致断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量问题时有发生，因此，运用科学、实用的水下砼灌注工艺以确保工程质量显得极为重要。

为此，本文首先介绍了钻孔灌注桩水下砼的工作原理、水下砼性能要求，然后介绍了钻孔灌注桩水下砼施工质量控制，最后通过具体钻孔灌注桩水下砼浇筑案例分析加以说明。

关键词：

1、水下砼；2、钻孔灌注桩；3、质量控制

目录

一、引言 1

二、钻孔灌注桩水下砼灌注概述 2

（一）钻孔灌注桩工艺过程 2

（二）水下砼工作原理 2

（三）水下砼性能要求 3

三、钻孔灌注桩水下砼施工质量控制 4

（一）前期工作 4

（二）水下砼浇筑过程控制 5

（三）水下砼灌注注意事项 6

四、钻孔灌注桩水下砼浇筑案例分析 7

（一）工程概况 7

（二）施工准备 7

（三）钻孔灌注桩施工流程 8

（四）钻孔灌注桩水下灌注砼的性能参数 9

（五）砼灌注操作技术 10

（六）工程实施效果 11

六、结论 12

致谢 13

参考文献 14

13

一、引言

随着我国经济的快速发展，出现了许多高楼大厦，以及公路桥梁等各种设施。

这些高楼大厦及公路桥梁设施无一例外需要深基础，而采用桩基处理深基础是目前比较通用的方法之一，尤其是采用钻孔灌注桩，工艺日趋完善。

钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用，具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基沉载力等诸多优点。

目前在国内公路桥梁基础工程领域中钻孔灌注桩基础已占据了重要地位，但灌注桩地下施工不可预计因素多，工程质量较难控制，桩基施工既有机械操作，又有钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作，工序种类繁多，影响因素多，尤其是水下砼施工工艺。

钻孔灌注桩的水下砼灌注是成桩的关键环节。

水下灌注砼，也称导管砼，是将砼通过竖立的管子，依靠砼的自重进行灌注的方法。

适用于灌注围堰、沉箱基础、沉井基础、地下连续墙、桩基础等水下或地下工程。

在施工的时候，水下砼从管子底端缓慢流出，向四周扩大分布，不致被周围的水流所扰动，从而保证质量。

但往往由于施工工艺不当，导致断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量问题时有发生，因此，运用科学、实用的水下砼灌注工艺以确保工程质量显得极为重要。

为此，本文针对钻孔灌注桩水下砼灌注施工工艺及质量控制技术研究，谈谈自己的一些看法。

二、钻孔灌注桩水下砼灌注概述

（一）钻孔灌注桩工艺过程

钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有以下方法：

1、泥浆护壁施工工艺

冲击钻孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。

该施工法的过程是：

平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。

2、螺旋钻孔灌注桩施工工艺

钻机就位后，用吊线、水平尺等检查导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。

钻孔时放下钻机，使钻杆向下移动至钻头触及土面时，才开动转轴旋动钻杆，边钻边进边出土。

当钻到预定深度后，必须在原深处进行空钻清土，然后停钻提起钻杆。

桩孔钻成清孔后，应尽快吊放钢筋，灌注混凝土不要隔夜，灌注混凝土时应分层进行。

3、大直径钻孔扩底灌注桩施工工艺

场地平整→放桩位线→钻孔机就位→机械钻直孔→人工清直孔及扩孔→扩孔清底→检查→放钢筋笼→灌注混凝土。

大直径钻孔灌注桩一般是指桩身直径大于700mm，用机械或人工成孔，在孔内灌注混凝土而成的桩，如果桩底部再进行扩大，则称大直径钻孔扩底灌注桩。

4、全套管施工工艺

全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其它的与泥浆护壁法都类同。

压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5~6m深时的垂直度。

因此应该随使用水准仪及铅垂校核其垂直度。

（二）水下砼工作原理

在干地拌制而在水下浇筑和硬化的砼，简称水下砼。

用这种方法施工，可以省去因造成干地施工所必须进行的一系列工作，如基坑排水、基础防渗和施工围堰等。

在某些情况下，水下砼还是唯一的施工方法。

一般来说，砼在水下虽然可以凝固硬化，但浇筑质量较差。

因此，只是在不得已的情况下，或在一些次要建筑物的水下部分，才采取水下浇筑的方法。

对水下浇筑砼要求较高，必须具有水下不分离性、自密实性、低泌水性和缓凝等特性。

若直接将砼拌合物倒入水中，当其穿过水层时，骨料便和水分离，且很快沉到水底，失去胶凝作用。

因此，水下砼应该在与环境水隔离的条件下浇筑的，常用的是连接好的、密封不渗水的钢制导管。

浇筑砼时就是以足够的首批砼浇筑量，迅速将孔底的水或泥浆排开并一次将导管出料口包裹在砼一定的深度之中，使后续浇筑的砼始终与孔内水或泥浆隔离开来，而后持续不间断地将高流态砼从进料口通过导管输入桩孔。

在输入砼过程中，随着孔内砼不断增加，不间断地提升导管，但必须使出料口埋设在已浇筑的砼中一定深度。

后续输入的砼是通过出料口与入料口之间密封导管中的高差形成的压力，使砼冲挤入已浇筑的砼之中的。

首批灌入的砼中的一部份作为隔离层而被顶在最上面，并始终被不间断灌入的后续砼逐步冲向桩口处移动。

已浇筑的水下砼不得搅动，使它在水下逐渐凝固和硬化。

为了保证砼有良好的流动性，以便利用自身重量沉实，同时保证具有抵抗泌水和生离的稳定性，水下浇筑的砼其水泥用量要求比一般砼多，用量在380～450kg/m3之间，水灰比应不超过0.55。

含砂率和用水量也相应较高，而且不能用过大的粗骨料。

（三）水下砼性能要求

1、具有较好的施工和易性

水下砼和易性好，做坍落度时扩散均匀，不出现堆石现象。

流动性：

水下灌筑砼施工不能用振捣器振捣，而是靠自身荷载或外界压力产生流动进行摊平和密实。

在凝结硬化前，若流动性稍差，就会在砼中形成蜂窝和孔洞。

此外，砼通过导管输送和浇注，要求砼必须有较大的流动性和一定的保塑能力。

一般要求砼的坍落度控制在20cm左右，流动性保持能力以不小于1h为宜。

砼入桩坍落度控制在18～22cm，灌入桩1h坍落度还能保留15cm，保证后续灌入的砼能够顺利翻浆。

粘聚性和保水性：

水下灌筑砼必须具有较好的粘聚性和保水性，以防止砼在输送过程和浇筑时产生离析和泌水现象，砼拌合物泌水率应控制在1.2%～1.8%之间。

2、具有一定的湿堆积密度及适度的初凝时间，并具有一定的湿堆积密度，可以保障施工顺利进行，要求砼拌合物的湿堆积密度大于2100kg/m3（一般为2300～2400㎏/m3）。

由于单根桩砼必须一次性浇筑完成，为保持桩身砼整体质量，要求砼的初凝时间应大于整根桩实际灌筑需要的时间，最少不得少于2h。

水下砼缓凝时间应满足整根桩灌筑的时间要求，并不少于2小时。

三、钻孔灌注桩水下砼施工质量控制

（一）前期工作

1、检测沉渣厚度

浇筑水下砼前应检查沉渣厚度，同时对孔内泥浆进行循环。

沉渣厚度应满足不大于10cm。

如沉渣厚度超出规范要求，则利用导管进行二次清孔。

严禁利用超钻深度代替清孔。

同时利用泥浆比重计三件套，对泥浆进行检测，孔内排出泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s；确保泥浆性能指标符合规范要求。

上报监理检验合格后，方可进入下道工序。

2、导管安装

导管应采用直径为25-30cm的钢管，底节长度应不小于4m，中间节2～3m。

配2～3节0.5～1.5m的短管，作为调整节。

导管内壁应光滑、圆顺、无明显凹凸，内径一致、其偏差不大于±2mm，接口严密。

导管使用前进行试拼和水密性试验，拼接是导管底面应均匀放置枕木，按自下而上顺序编号和标示尺度。

导管内部注水，并利用空压机进行打压，压力为孔底静水压力的1.5倍。

打压的同时检查导管有无漏水点。

如有漏水点应及时查明原因，并尽快处理。

并上报监理检验合格后方可使用。

导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm。

下放过程中保持导管位置居中，轴线顺直，逐步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。

导管长度按孔深和工作平台高度决定。

导管安装后，其底部距孔底有30cm～50cm的距离。

3、水下砼的搅拌质量要求

水下砼的搅拌质量直接影响成桩的质量和施工进度。

当砼出现不均匀、离析、泌水等质量问题易发生堵管，影响正常施工。

因此，施工时必须保证砼的搅拌质量。

要求备配有自动计量的搅拌设备，同时对砼搅拌质量从以下几方面进行控制：

（1）砼开盘前先测定砂、石天然含水率，正确换算施工配合比。

各种原材料由专人负责添加，尤其是外加剂每盘砼按量加入，确保其准确性，避免多加或少加造成砼工作性失控。

（2）保证搅拌时间：

搅拌时间也是影响砼质量的重要因素之一。

时间过短则易搅拌不均匀，外加剂未产生作用，降低砼的强度及和易性。

时间过长则影响效率，减缓进度。

每盘砼的搅拌时间应控制在120～150秒为宜。

（3）定期检查砼坍落度，严格控制砼出机坍落度在20～22cm，送到灌筑地点仍保持不低于18cm。

（二）水下砼浇筑过程控制

成孔后孔内混凝土的灌注是最后一道也是最关键的一道工序。

在保证混凝土质量合格的前提下，导管法水下灌注混凝土质量难以控制的主要原因是：

①不能象上部结构施工那样逐层振捣；②由于导管埋在泥浆和混凝土中，混凝土的灌入阻力是相当大的。

要克服很大的灌入阻力保证混凝土桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成混凝土灌注的时间越短，混凝土桩身越均匀。

由于混凝土是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样，因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌，则易造成混凝土粗骨料在桩芯堆积，随半径增大而递减。

桩身不匀，则影响桩身混凝土的抗压强度和桩的承载能力。

目前最常见的水下混凝土灌注法有如下缺点：

1、混凝土料落入导管中不连续，形不成较大的冲击能量，使混凝土没有足够的力量向四周挤压、扩散，桩的摩阻力严重降低。

此外，还容易使桩身不均匀。

2、混凝土料绝大多数要经过反弹再落入导管，容易造成混凝土离析和堵管。

3、吊臂上下移动速度慢，产生不了大的加速度，因此混凝土料的下落没有足够的超压，造成混凝土料的导管附近堆积成钟形断面。

由于不能将隔浆层水平顶升，在钟形断面塌落时容易裹入泥浆，造成夹泥芯。

4、由于导管上下移动次数过于频繁，使得泥浆不断沿导管壁渗入混凝土中，影响桩身混凝土质量。

鉴于以上缺点，在施工中宜采用大体积混凝土冲击灌注法。

但用大体积混凝土冲击灌入法应注意以下几个问题：

1、必须注意排气技术，防止形成气堵，使混凝土料灌不下去。

2、混凝土料最好通过网筛（网眼8~10cm左右）进入料斗，防止夹杂大直径块石、水泥块等造成卡管。

3、混凝土和易性要好，如混凝土离析，则容易在料斗下部和出料口处形成堆积，导致出料困难，同时也容易堵塞导管。

4、混凝土灌注时，吊车司机的配合也至关重要。

当打开活门混凝土料下落时，必须随混凝土料的下落不断向上提动导管，提动量要小，注意掌握时机。

5、当混凝土灌注到桩顶部位时，为了保持足够的冲力，必须注意导管要留有一定的长度，一般为10m左右，灌注时及时上拨，保证高度产生冲力，使桩头部分的混凝土质量不至降低。

（三）水下砼灌注注意事项

1、砼灌注前，要办好隐蔽工程施工各项检查签证，施工过程中要认真填写施工记录表和施工记录。

2、砼灌注工作应连续不间断进行，一旦发生砼灌注中断，应根据导管的埋置深度，间断、少量提升导管使导管内砼慢慢流出，以防凝结。

并立即组织人员排除故障，尽快恢复浇注。

3、首罐时应注意导管底部提离孔底300～