如何預防樁基砼灌注中產生高壓氣囊

陳孝誠 趙振平 邢海龍

【摘要】高速公路、鐵路、市政等橋梁工程在我國普遍修建，受地質條件的影響，在地質條件差的地段修建橋梁，為了滿足地基承載力的要求，往往需要設計樁基礎，本文針對樁基礎水下砼灌注過程中容易產生的高壓氣囊而造成堵管問題上，在常規灌注方法上對下料漏斗銜接加以改進創新，采用新型夾芯水下砼灌注漏斗，實踐中應用取得到良好實效。

【關鍵詞】預防樁基 灌注高壓氣囊

蘇州工業園區北環快速路東延二期工程BH-3標主要工程量包括高架橋梁及匝道工程：BHLK6+075.5～BHLK7+261.、D匝道、E匝道、玲瓏街立交LD匝道，全部為高架橋，其樁基共計602根，均設計為60-70m深鉆孔灌注樁，樁灌注施工中易產生諸如高壓氣囊堵管、斷樁等質量問題，這些質量問題不僅給企業造成較大損失，而且會延誤工期，影響進度。為此，針對鉆孔樁水下混凝土灌注中易產生高壓氣囊堵管問題，結合多年來的工程施工實踐經驗，采用一種新型的夾芯水下砼灌注漏斗施工工藝，有效的控制導管中高壓氣囊產生。

1、樁基導管中產生高壓氣囊堵管原因

樁基水下混凝土灌注中導管里產生高壓氣囊，其產生主要原因主要有以下兩個方面：

1.1、樁基礎水下砼灌注過程中放混凝土速率快慢不一，就造成混凝土從導管中下落時偶爾是滿管，偶爾是非滿管，由于深樁基礎導管長，混凝土灌注過程中落差比較大，混凝土在非滿管流動的情況下，如果瞬間灌注漏斗混凝土量增多，就造成導管里下層混凝土是自由落體下落，速度過大，而上層滿管流動的混凝土受到導管壁的摩擦阻力，速率變小，這樣導致導管里的空氣來不及排出，但上層的混凝土自身重量下落，最后下落到一定高度和外界泥漿壓力維持平衡，在導管里就產生高壓氣囊，導致堵管。

1.2、首灌以后，尤其是混凝土的塌落度過小，換混凝土攪拌運輸車放料時，導管里是空氣，如果突然混凝土放料速度過大，漏斗口導管立即就被混凝土堵住，深樁導管過長，導管里空氣來不及排除，全部被封在里面，但是混凝土在自身的重力下落，就在導管里產生一個大的高壓氣囊，從而導致堵管，混凝土無法下落。

2、樁基灌注過程中高壓氣囊產生的預防措施

從上面分析，樁基水下混凝土灌注過程中，如果放混凝土速率不均勻或者停頓以后猛然向漏斗里加大速率放混凝土就很容易產生高壓氣囊，導致堵管，可能就會使深樁水下混凝土灌注失敗。那我們應該如何預防呢？結合施工經驗，本人覺得有以下幾個方面可以有效防樁基水下混凝土灌注中高壓氣囊的產生。

2.1、要從原材料著手，混凝土的質量要把關。應采用強制拌和機拌和。嚴格按配合比施工，保證混凝土拌和時間，縮小混凝土運距，或采用混凝土運輸車運輸，確保灌注的混凝土無離析和泌水現象。宜摻加緩凝減水劑，改善混凝土的性能。混凝土坍落度宜控制在180mm～220mm。

2.2、根據鉆孔樁直徑，宜選用內徑250或300mm并且順直、內壁光滑的導管，深樁基最好選擇導管型號稍微大點的，不宜選用內徑過小的導管。

2.3、控制混凝土的下料速率，放料速率要均勻，不要時快時慢，防止導管里混凝土下料速率不一。

2.4、采用新型施工工藝，運用夾芯水下砼灌注漏斗施工。本標段在樁基灌注過程中，我們改進傳統的施工工藝，在傳統的普通砼灌注漏斗上改良創新，采用一種新型的夾芯水下砼灌注漏斗，如圖所示：

傳統的普通砼灌注漏斗是漏斗和一小段導管焊接在一起，灌注混凝土時，混凝土直接從漏斗注入導管中，簡單方便；夾芯水下砼灌注漏斗由兩部份組成，包括小芯漏斗和外漏斗，如下圖所示，砼灌注時，小芯漏斗套在外漏斗里，如果內貼不密實，必要時焊接在一起。

小芯漏斗材料采用厚1-2mm鋼板制作，高約40cm，其中小漏斗高度為20cm，圓管長度20cm，兩者焊接在一起，在圓管外側焊接四個厚約0.5-1cm的定位銷，保證小芯漏斗放在外漏斗里時，圓管與外漏斗導管四周間隙為0.5-1cm，使下混凝土的料口小于導管斷面，即S1∠S2。

外漏斗其基本結構與普通漏斗相同，但在漏斗與導管銜接處下方約5-10cm部位開設2-4個R=1cm圓排氣孔，然后在排氣孔外焊接長約3-5cm、R=1cm圓鋼管（注意焊接時圓鋼管稍緊靠近導管，防止砼灌注過程中，需要上下抖動漏斗而掛住鋼筋籠），再用塑料管銜接鋼管做排氣管至外漏斗腰部以上，這樣灌注混凝土時，可以防止夾芯砼灌注漏斗外導管排氣孔處泥漿流入導管內。

采用夾芯水下砼灌注漏斗水下混凝土灌注過程中，一般情況下無論混凝土放料速率是快還是慢，因為S1∠S2，混凝土不會立即全部封住導管，混凝土下落時，空氣可以順著導管壁上來，然后從漏斗和導管銜接處的排氣孔排除出來，這樣只要混凝土質量好，尤其對于深樁基水下混凝土澆筑，導管長，內部空氣體積大，可以有效防止導管里高壓氣囊的產生。因為深樁基導管長，水下混凝土灌注困難大，導管里易產生高壓氣囊，尤其是滬、蘇、浙為長江中下游沖積平原，地質條件差，工程里大量設計為深樁基，這種改進的新型夾芯砼灌注漏斗和施工工藝在本標段實踐中運用，有效地防止導管里產生高壓氣囊，取得較好的實用價值。

總結：

樁基水下砼灌注過程中堵管有多方面原因，蘇州工業園區北環快速路東延二期工程BH-3標在樁基砼灌注上從以上各方面著手抓好每一個環節，主要就是砼質量和采用夾芯水下砼灌注漏斗新施工工藝，避免人為因素導管里產生高壓氣囊導致樁基水下砼灌注失敗，樁基檢測全部為Ι類樁，確保了深樁基的質量。

參考文獻：

[1]史佩棟.土力學、地基基礎工程[M].北京：人民交通出版社，2008.

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注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。