水下混凝土作业指导书.docx
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水下混凝土作业指导书
桩基水下混凝土灌注作业指导书
1．适用范围
本作业指导书适用于×××大桥钻孔桩基础水下混凝土灌注施工。
2．作业准备
2.1技术准备
1钻孔灌注桩检孔完成，钢筋笼下放、二次清孔干净彻底后，经监理单位检查确认，方可进行水下混凝土灌注。
2作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施，提出应急预案。
对施工人员进行技术交底。
对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。
收集施工作业层所需的各类参数，包括实测孔深、设计桩顶标高。
2.2人员配备
现场作业人员均通过岗前培训并具有相当水下混凝土灌注作业施工经验。
2.3机具配备
各种机械设备均通过相关部门的检测，可进行安全施工生产。
3．技术要求
钢筋笼安装就位并经复核平面位置偏差不大于10cm，底面高程偏差不大于±10cm；沉渣经测定符合端承桩≤5cm的要求；现场混凝土满足首次灌注埋深≥1m要求，并有保证连续灌注的混凝土供应。
4．施工程序与工艺流程
4.1施工程序
桩基水下混凝土施工程序为：
导管水密性试验及安装→二次清孔→混凝土现场检测→灌注首批混凝土→灌注混凝土→导管随混凝土灌注进程提拔→拆卸→清卸→埋深控制→填写灌注作业记录。
4.2工艺流程见图4.2。
5．施工要求
5.1导管水密性试验及安装
5.1.1导管受压计算
导管在使用前或使用一段时间后，除对其规格、质量和拼接构造进行认真的检查外，还需做拼装、过球和水压试验，水压试验时的压力应不小于灌注时导管可能承受的最大压力的1.3倍。
导管壁可能承受的最大压力按下式计算：
Pw=1.3（γcxhc-γwxhw）
式中Pw——导管壁可能承受的最大压力（kg/m2）;
γc——混凝土容重（kg/m3）;
hc——导管内混凝土柱最大高度，采用导管全长（m）;
γw——导管内水或泥浆比重，一般为1.0～1.25kg/m2，大于1.25时不宜灌注水下混凝土；
hw——钻孔内水或泥浆深度（m）。
图4.2水下混凝土灌注的工艺流程
5.1.2水密试验方法
把拼装好的导管先灌满水，两段封闭，一端焊接出水管接头，另一端焊接进水管接头，并与水泵出水管相接，启动水泵给导管注入压力水，当水泵的压力表压力达到导管需承受的计算压力时，稳压15分钟后接头及接缝处不渗漏即为合格。
5.1.3导管拼装
可在钻孔旁预先分段拼装，在吊放时逐段拼装。
分段拼装时，应仔细检查，变形和磨损严重的不能使用。
导管内壁和法兰表面如黏附有灰浆和泥砂应擦拭干净。
5.1.4导管吊放
宜用两根钢丝绳分别系吊在最下端一节导管的两个吊耳上，并沿导管每隔6m左右用铁丝将导管和钢丝绳捆扎在一起。
导管吊放时，应使位置距孔中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。
导管上用油漆划上刻度，导管安装好后，插入孔底，然后提离孔底40cm,检验导管实际长度。
导管下放完毕后，做提升试验，检查在导管提升过程中是否与钢筋笼相互影响，确保在混凝土浇筑过程中提升导管时不会出现导管挂住钢筋笼的情况。
5.2二次清孔
水下混凝土灌注前必须进行二次清孔。
灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序，应特别注意。
钻孔应经成孔质量检验合格后方可开始浇筑工作，灌注前，对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定。
5.3首批封底混凝土
5.3.1计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。
足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节,首批封底混凝土方量计算方法如下：
首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要，见图下图，所需混凝土数量可参考公式计算：
式中：
V——灌注首批混凝土所需数量（m3）；
D——桩孔直径（m）；
H1——桩孔底至导管底端间距，一般为0.4m；
H2——导管初次埋置深度（m）；
d——导管内径（m）；
h1——桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），即h1=
/
≈22.5（m）；
Hw：
孔内混凝土面以上泥浆深度（m）,设计桩长=L1,桩顶至护筒高度=L2，即Hw=L1+L2-（0.4+1）
γw：
孔内泥浆的容重（kN/m3），
取最大值γw=11kN/m3
γc：
混凝土的容重（kN/m3），取γc=24kN/m3
5.3.2封底混凝土施工后导管埋置深度为1～3m。
检查导管内混凝土顶面标高是否满足要求，是否存在漏水现象，不满足要求则重新进行封底。
5.4混凝土拌合物现场性能检测
水下混凝土灌注前，需对混凝土的坍落度、含气量、入模温度、扩散度四项指标进行测试，满足要求后方可进行混凝土浇注。
5.5隔水栓
1一般采用混凝土制作，其外径宜比导管内径小20～25mm,采用3～5mm厚的橡胶垫圈密封，其直径宜比导管内径大5～6mm。
2采用混凝土制作的隔水塞，宜制成圆锥体，其直径和技术规格要求见图5.5，混凝土的强度等级宜为桩基混凝土同等级。
图5.5隔水塞，宜制成圆锥体，其直径和技术规格要求
为保证隔水塞隔水性能良好和能顺利从导管内排出，隔水塞应具有一定的强度，表面光滑，形状尺寸规整。
5.6混凝土灌注
灌注开始后，应紧凑的连续进行，严禁途中停工，同一个桩的混凝土持续灌注时间不应大于混凝土初凝时间。
尽量缩短导管拆除时间，下料掌握好速度，不宜太快太猛，以免造成气堵。
工作过程中要防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底。
使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。
灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指导导管的提升和拆除。
在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入料斗和导管，以免在导管内形成高压空气囊，挤出管节间的橡胶垫圈，而使导管漏水。
5.7导管提升
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。
如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，并挂上升降设备，然后松动导管的接头螺栓或快速接头，同时将起吊导管用的吊钩挂上待拆的导管上端的吊环，待螺栓全部拆除或快速接头拆除后，吊起待拆的导管，徐徐放在地上，然后将料斗重新插入井口的导管内，校正好位置继续灌注。
拆除导管动作要快，时间一般不超过15分钟。
要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中，并注意安全，已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。
5.8灌注混凝土测深和导管埋深控制
5.8.1测深
灌注水下混凝土时，应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的混凝土高度，以控制沉淀层厚度、埋导管深度和桩顶高度。
测深锤法：
目前多采用绳系重锤吊入孔内，使通过泥浆沉淀层而停留在混凝土表面上，根据测绳，所示锤的沉入深度作为混凝土灌注深度。
完全凭探测者手中所提测锤在接触混凝土顶面以前与接触混凝土顶面以后不同重量的感觉而判别。
测深桩的测锤的重量以重一些为好，为防止测深锤接触混凝土表面后陷入太深，以平底为宜，且底面积不宜太小。
一般制成圆锥形，锤底直径15cm左右，高8～12cm，锤用铁铸成，其重量视所系绳种类、测探深度和泥浆比重等而定，一般为1～2kg。
测绳用质轻、拉力强、遇水不伸缩，标有尺度的尼龙皮尺为宜。
探测时须仔细，将已灌注的混凝土数量校对，防止错误。
5.8.2导管埋深控制
灌注混凝土时，导管埋入混凝土的深度，一般宜在1～3m较好。
在任何情况下，不得小于1m或大于6m。
少于1m时，已发生拔导管时拔漏事故，大于6m以上时，易发生埋管拔不出来的事故。
拔管前须仔细测探混凝土面深度。
用测绳锤探测时，须有2人用2个测锤探测，防止误测。
5.9混凝土最终灌注高度的确定
为确保桩顶质量，在施工图桩顶高程以上应加灌一定高度，以便灌注结束后，将此段混凝土凿除。
增加的高度可按孔深，成孔方法、清孔方法确定，一般控制在0.5m到1m之间。
混凝土灌注到接近施工图桩顶高程时，现场技术员要计算还需要的混凝土数量，及时通知拌合站按需要数拌制，以免造成浪费。
为减少以后凿除桩头的工作量，可在灌注结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加、比重增加。
如出现混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀，使灌注工作继续进行。
再拔出最后一节导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下，形成泥心。
5.10施工过程中事故现象及处理方法
5.10.1导管进水
导管进水事故的原因如下：
⑴初开始浇灌时，第一次下混凝土量不足，致使所下混凝土埋不上导管下口，而造成导管进水。
⑵在浇灌中途由于计算管井下长度有误，导管下口提升过高，而脱离井下混凝土面使导管进水。
这两种情况均为断桩。
第一种情况发生时，可急速将导管提出，利用空气吸泥机配以冲水将井底混凝土吸出，再下导管重新浇灌。
第二种虽也可用吸泥机将井下混凝土土层的淤泥层及混凝土吸出再重新灌注，但桩身中还夹杂着土层，对此桩应按断桩处理。
5.10.2卡管
在灌注过程中导管灰下不去，其造成原因有以下几种：
一如导管漏水时管内混凝土灰浆被水冲走；二如混凝土本身水灰比过大，造成混凝土严重离析；三入导管本身不规则不光滑；四如混凝土有大尺寸粗骨料。
无论哪种原因造成，由于混凝土不能连续浇灌到桩顶（或预计高度）其下必有夹层，须按断桩处理。
5.10.3埋管
导管埋于混凝土中不能上提到一定程度同样不能下灰。
造成此种情况的原因，一是为了灌注快、少拆导管次数，而使导管埋入混凝土长度过大所致；再者就是钢筋挂住导管，若硬拔导管可能将导管拔断，这种情况一旦发生必将造成夹层或断桩。
5.10.4浇灌过程中塌方
此种现象是在浇灌过程中，由于护筒下部漏水保证不了水头，而使孔内未浇灌混凝土的部位发生塌方。
此时井内水面可能发生大量气泡，或者钢筋笼向一侧骤然偏移，随着再灌混凝土时，显然未达到导管应埋最大深度，混凝土在导管内不向下沉，或拔导管时，十分费力或拔不出来，此情况亦将造成断桩。
虽然及时用吸泥机将已塌土吸出，但亦不能保证桩身完整。
5.10.5钢筋笼上升
钢筋笼上升，除了一些显而易见的原因是由于导管提升钩挂所致外，主要原因是由于混凝土表面接近钢筋笼底口，导管底口在钢筋笼底口以下3m至以上1m时，混凝土的灌注速度（m³/min）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所致。
为了防止钢筋笼上升，当导管底口低于钢筋笼底部3m至高于钢筋笼底1m之间，且混凝土表面在钢筋笼底部上下1m之间时，应放慢混凝土浇筑速度，允许的最大浇筑速度与桩径有关，当桩长为50m以内时可参考下表办理。
灌注桩的混凝土表面靠近钢筋笼底部时允许最大浇筑速度
桩径（cm）
≥250
220
200
180
150
120
100
灌注速度（m3/min）（m3/min）
2.5
1.9
1.55
1.25
1
0.55
0.4
克服钢筋笼上升，除了主要从上述改善混凝土流动性能、初凝时间及灌注工艺等方面着眼外，还要从钢筋自身的结构及定位方式上加以考虑，具体措施为：
①钢筋笼上端焊固在护筒和桩机上，可以承受部分顶托力，具有防止其上升的作用；
②在孔底设置直径不小于主筋的1～2道加强环形筋，并以适当数量的牵引筋牢固的焊接于钢筋笼的底部。
5.10.6灌注桩补强方法
灌注桩的各种质量事故。
其后果均会导致桩身强度的降低，不能满足设计的受力要求，因此需要补强处理。
事前须会同建设单位、设计单位、工程监理及上级领导单位共同研究，提出切实可行的处理办法。
一般采用压入水泥浆补强的方法，其施工要点如下：
对需补强的桩，除用地质钻机已钻一个取芯孔外（用无破损探测法探测的桩要钻两个孔），应再钻一个孔，一个用作进浆孔，另一个用作出浆孔。
孔深要求达到补强位置以下1m。
用高压水泵向一个孔内压入清水，压力不宜小于0.5MPa～0.7MPa，将夹泥和松散的混凝土碎渣从另一个孔冲出来，直到排出清水为止。
用压力泵压浆，第一次压入水灰比为0.8的纯水泥浆（宜用P.042.5水泥），进浆管应插入钻孔1.0m以上，用麻絮填塞进浆管周围，防止水泥浆从进浆口冒出。
待孔内原有清水从出浆口压出来以后，再用水灰比0.5的浓水泥浆压入。
为使浆液充分得到扩散，应压一阵停一阵，当浓浆从出浆口冒出后停止压降，用碎石将出浆口封填，并用麻袋堵实。
最后用水灰比为0.4的水泥浆压入，并增大灌浆压力至0.7MPa～0.8MPa关闭进浆闸，稳压闷浆20min～25min，压浆工作即可结束。
压浆工作结束，水泥浆硬化以后，应再作一次钻芯，检查补强效果：
如断桩夹泥情况已排除，认为合格后，可交付使用；否则要重钻补桩或会同有关单位研究其他补救措施。
6．劳动组织
1劳动组织方式：
采用架子队组织模式。
2施工人员应结合施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
表6.2施工人员配备表
负责人
1人
技术主管
1人
专职安全员
1人
工班长
3～5人
技术、质检及试验人员
3～5人
机械工、普工
3～50人
其中负责人、专职安全员、工班长、技术人员必须由施工企业正式职工担任，并根据工程情况适当配备若干劳务工人。
7．材料要求
原材料应符合设计要求，主要有砂石、水泥、钢筋、导管等。
施工用水的水质应符合工程用水标准。
8．设备机具配置
表8.1混凝土灌注所需要主要设备表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
吊车
台
1
2
钻机
台
2
3
电焊机
台
6
制笼、下笼
4
3PNL泵
台
4
5
380W潜水泵
台
2
6
0.9m3空压机
台
2
清孔用
7
桩架
副
2
8
配电箱
只
6
9
电表箱
只
1
10
切割机
台
1
11
钢板块
块
8
12
钻杆
114
13
导管
273
灌注
14
储料斗
台
1
灌注
15
钻头
保径钻
16
电磁铁
个
1
孔内清除异物
2检测设备
8.2混凝土灌注需要准备的检测设备表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
泥浆测试箱
套
1
泥浆指标
2
测绳
m
50
3
测井仪
台
1
4
钢卷尺
50m
把
2
5
经纬仪
台
1
6
水准仪
台
1
7
测温计
支
2
8
坍落度检测筒
套
2
9
混凝土含气量检测仪
LC-615
台
1
10
试模
150cm3
组
2~4
9．质量控制及检验
9.1质量控制
1混凝土灌注前必须准备充足的砂、石料、水泥、外加剂等原材料；设备必须维修保养、调试运转，并备足够的易损件；集料斗每次灌注混凝土前均应清理干净。
2导管连接时，接头必须清洗干净、涂上黄油，并加上密封圈，对于破损的密封圈必须进行调换，接头的螺纹要旋转到位，以防止漏水。
每次混凝土浇注拆管后应及时清洗导管，以免混凝土附着凝固后下次浇注时造成堵管。
3混凝土到达现场进行坍落度、扩散度、含气量、入模温度检查，检测结果满足表9.2.2中的指标要求。
4灌注前对泥浆进行测试，指标满足比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度控制在17～22s后方可灌注。
5为防止灌注过程中导管拔出混凝土面造成断桩现象出现，导管埋深要求控制在1～3m。
6严格控制进入料斗内混凝土的坍落度。
发现混凝土有异常应停止灌注，处理不合格混凝土，同时查明原因后才能继续施工。
7灌注过程中，若发生意外而暂停，应不时地上下缓慢提升导管，以免导管埋置太深造成提升不动或混凝土假凝，从而出现堵管。
8认真检测混凝土面上升高度、导管埋深，并和已灌入的混凝土数量校核，以确定扩孔率或混凝土面上升是否正常。
9混凝土灌注至计算桩顶标高时，采用小漏斗或刚性竿探测混凝土面质量，以确定混凝土标高。
9.2质量检验
钻孔灌注桩混凝土主控项目
1混凝土原材料、配合比设计、施工和水下混凝土的检验必须符合铁道部现行《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设【2005】160号）第6.2.1～6.2.7条、第6.3.1～6.3.4条、第6.4.1～6.4.3条、第6.4.5条、第6.4.10条、第6.4.13条和铁道部现行《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》（TB10424——2003）第9.3.4～9.3.5条的规定。
2水下混凝土浇注必须符合施工工艺设计要求。
检验数量：
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：
观察和测量。
3桩的混凝土强度等级必须符合设计要求。
水下混凝土标准养护试件强度必须符合设计强度等级的1.15倍。
检验数量：
施工单位每根桩应在混凝土的浇注地点随机抽样制作混凝土试件不得少于2组，每个桩基础监理单位见证取样检测或平行检验数量为施工单位检验数量的20%、10%，且不少于2组。
检验方法：
施工单位进行混凝土强度试验，监理单位检查混凝土强度实验报告和进行见证取样检测或平行检验。
4桩身顶端必须清理上层浮浆直至露出新鲜混凝土面。
桩顶高程和主筋伸入承台的长度必须符合设计要求。
检验数量：
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：
观察和测量。
5钻孔桩桩身混凝土应匀质、完整。
其检验必须符合下列规定：
1）对钻孔桩桩身混凝土应全部进行无损检测。
检测方法必须符合铁道部现行《铁路工程基桩无损检测规程》（TB10218）的规定。
2）对桩身混凝土质量有疑问和设计有要求的桩，应采用钻芯取样进行检测。
检测方法应符合铁道部现行《铁路工程结构混凝土强度检测规程》（TB10426）的规定。
检验数量：
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：
施工单位监测检查报告；监理单位见证检测并检查检测报告。
现场水下混凝土施工质量标准及检验方法
表9.2水下混凝土施工质量标准及检验方法
工序过程
检验项目
技术要求
检查方法
导管安装
导管总长
大于孔深加1m
节数与长度核定
导管直径
200~300mm
尺量
导管接口处理
丝口上足、密封不渗水
观察检查、水密承压检测
导管下至深度
距孔底0.3~0.5m
换算核定
二次清孔
清孔后泥浆指标
密度≤1.10，黏度17~20s
比重仪法、漏斗计法
沉渣厚度
柱桩≤5cm
测绳探测长度
混凝土灌注
坍落度
±20cm
用坍落筒、首盘一次，每50m3一次
含气量
2%~4%或≥5%（有抗冻时）
含气量仪、首盘一次，每50m3一次
温度
5℃~30℃
温度计、首盘一次，每50m3一次
泌水率
少量
泌水率测定仪、每班至少一次
初灌量
≥（计算值）m3
审核配料单、漏斗体积核定
埋管控制
3m≥计算值≥1m
计算与实测对比核定
充盈系数
1.0~1.3
计算核定
终灌高度
大于施工图桩顶高程1.0m以上
测深与计算核定
10．安全及环保要求
10.1安全要求
1施工人员应认真贯彻执行安全生产规程中的各项规定，加强现场安全教育工作，增强职工的安全意识，建立安全生产交底制度，要针对施工内容进行交底，并作书面记录。
2工程施工中，当班的项目管理人员，各工序责任人，应定期和不定期对施工机械设备、测量计量仪器具的维护磨损连接和状态偏离等状况进行检查和技术复核。
及时对机械设备进行保养和维修。
3起重吊装设备使用前，均应按程序进行检查和试运行验收，确认合格再投入使用。
4施工员起重工要对投入的起重吊装设备新旧程度、起重能力及司机的熟练程度有所了解，严格遵守“十不吊”规定。
5起重吊装设备旋转范围内严禁站人。
6孔口用钢筋网片或木板铺盖，防止人和物掉入其中。
7制定施工现场用电安全措施、安装、维修或拆除临时用电设施必须有证专业电工进行，施工现场所有电器设备都应做好接地保护。
10.2环保要求
1混凝土灌注过程中排除的泥浆要通过引流集中沉淀处理，不得随意排放或引入河流。
2废弃不用的混凝土要集中处理，不得随意排放或引入河流。
3混凝土灌注过程中及灌注完毕后，清洗管道、机械的废水不得随意排放或引入河流，以免造成环境污染。
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