淺談鉆孔灌注樁水下混凝土施工橋基工程中的應(yīng)用

【摘 要】隨著我國生產(chǎn)力水平的提高，水利工程得到了迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁施工技術(shù)在橋基工程中得到了廣泛的應(yīng)用。本文介紹了水下混凝土的性能參數(shù)，闡述了鉆孔灌注樁水下混凝土的施工步驟，對鉆孔灌注樁水下混凝土施工常見問題進行了探討并提出了解決方法。

【關(guān)鍵詞】鉆孔灌注樁；水下混凝土；性能參數(shù)；施工步驟

前言

鉆孔灌注樁是指在工程現(xiàn)場通過機械鉆孔手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。近年來，鉆孔灌注樁在沿海地區(qū)的港口航道工程、交通工程、工業(yè)與民用建筑工程、市政工程中被廣泛地應(yīng)用于基礎(chǔ)工程。

1 水下混凝土的性能參數(shù)

在進行鉆孔灌注樁水下混凝土施工之前，首先應(yīng)當選用適合的水泥、粗骨料和細骨料，配置成適合水下作業(yè)的混凝土。水下混凝土是一種具有高流態(tài)性的特殊混凝土，它能夠在自重作用下填充密實，因而被廣泛應(yīng)用于灌注樁等地下工程的填充材料

1.1 原料

水泥可采用普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，強度不應(yīng)低于32. 5 MPa， 混凝土水泥用量不少于350 kg/ m3。細骨料采用中粗砂， 砂率為0.45左右；粗骨料宜采用卵石、且含泥量小于2%；水灰比控制在0.5到0.6之間。

1.2 初凝時間

一般樁深的樁應(yīng)該采用初凝時間為3到5小時的混凝土，而對于深樁應(yīng)該采用初凝時間為5到7小時或大于7小時的用緩凝型水泥配置而成的緩凝混凝土。

1.3 坍落度

坍落度宜為180mm-220mm， 在灌注至離樁頂5米以內(nèi)時， 坍落度應(yīng)采用低值， 這樣可以確保樁頂浮漿不過高。當氣溫高、深樁時，坍落度應(yīng)取值為220mm左右；當氣溫低、低樁時，坍落度應(yīng)取值為180mm左右。

1.4 流動性

混凝土在凝結(jié)硬化前， 若流動性稍差， 就會在混凝土形成孔洞和蜂窩，影響混凝土質(zhì)量。由于水下施工又多是通過各種管道進行輸送和澆注的， 如果流動性差又容易造成堵管事故， 延誤施工進度。所以要求混凝土必須是富有粘性、較大的流動性和一定的保持能力。但流動性過大， 會導(dǎo)致砂漿數(shù)量的增加、浪費水泥，并且會造成施工時傾注過快的現(xiàn)象， 從而形成管口脫空和返水事故。

1.5 粘聚性和保水性

水下混凝土拌合物， 不僅要求具有較好的流動性， 而且還需要具備較好的粘聚性和保水性， 以防止混凝土在運輸和灌注過程中產(chǎn)生離析現(xiàn)象和分層泌水現(xiàn)象。因此要求控制混凝土的泌水率在1.2%-1.8%，且2小時內(nèi)析出的水分不大于混凝土體積的15%。

2 鉆孔灌注樁水下混凝土施工步驟

2.1 選擇施工機具

鉆孔灌注樁水下混凝土施工的第一步是選擇合適的施工機具。施工機具主要包括孔鉆機、鉆桿、鉆頭、泥漿循環(huán)設(shè)備、保徑圈、導(dǎo)管、料斗、球塞、混凝土拌制與輸送設(shè)備。對于不同的地質(zhì)條件、不同的樁深、樁徑，應(yīng)選擇不同的鉆機。并且鉆桿不易選擇過細，過細的鉆桿其內(nèi)通道較小，泥漿循環(huán)量受限制，鉆進速度慢，沉渣多，成樁質(zhì)量很難得到保證。選擇導(dǎo)管時，應(yīng)該滿足混凝土灌注量、接頭密閉不漏水不漏氣的要求。并且導(dǎo)管下口離孔底的距離應(yīng)保持在0.5 m左右。導(dǎo)管最下一節(jié)一般易選用5米長，下端牢固焊接兩吊點，其他可以為1米一節(jié)，上部安裝0.5米一節(jié)導(dǎo)管的3節(jié)。

2.2 鉆孔機的安裝與定位

鉆孔機的基礎(chǔ)如果不穩(wěn)定，施工中易產(chǎn)生鉆孔機傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良影響，因此要求安裝地基堅硬穩(wěn)固。對于地層較軟和有坡度的地基，可用推土機推平，在墊上鋼板或枕木加固。 鉆機的定位包括鉆樁為的平面位置控制和鉆樁孔的立體位置控制。鉆機的安裝要做到水平、穩(wěn)固、三點、一垂線，安裝完畢后要用測錘和水平尺校驗。

2.3 泥漿配置

配置泥漿是鉆孔灌注樁施工步驟的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到成樁質(zhì)量的好壞。配置的泥漿主要由用水、粘土（或膨潤土）和添加劑組成。在泥漿的檢查指標中，最重要的是比重。泥漿的比重過小則導(dǎo)致護壁性能差，容易坍孔；泥漿的比重過大既增加孔壁泥皮厚度、又影響鉆進速度。

2.4 鉆孔

鉆孔是一道關(guān)鍵工序，在施工中必須嚴格按照操作要求進行，才能保證成孔質(zhì)量。首先必須對好中線及垂直度，并壓好護筒。在鉆孔過程中要始終注意不斷添加泥漿和抽渣，還要隨時檢查成孔是否有偏斜現(xiàn)象。鉆孔速度在開孔時候要慢，當鉆頭全部進入地層后才可加快。當樁孔的孔深、孔徑、傾斜度檢測合格后，方可終孔。

2.5 清孔

清孔的目的是達到混凝土灌注前規(guī)定的泥漿比重。當鉆進至設(shè)計深度后可以直接利用鉆具進行換漿清孔工作。這類清理方法具有沖力大，清孔能力強的特點。可以把絕大部分沉渣，包括較大的泥塊返出孔外。當下好鋼筋籠以后還可進行進一步的清孔工序，這次的清孔目的是清除被鋼筋籠撞下去的泥塊沉渣。在清孔過程中必須始終注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔。清孔完畢后，須從孔底取出泥漿樣品，隨后進行性能指標試驗。

2.6 放置鋼筋籠

每節(jié)鋼筋籠的長度應(yīng)控制在5到9米之間。超過9米容易在起吊時發(fā)生彎曲變形，低于5米時導(dǎo)致焊接時間增加，降低施工速度。當使用法蘭接頭導(dǎo)管時，底部的第一節(jié)鋼筋籠底端應(yīng)使主筋向外張開，這樣可以起到防導(dǎo)管掛鉤導(dǎo)管造成鋼筋籠上浮的問題。

2.7 灌注水下混凝土

水下混凝土施工與干地混凝土施工的最大區(qū)別在于，不能用振搗器振搗， 而是靠自身荷載或外界壓力產(chǎn)生流動進行攤平和密實。灌注水下混凝土是鉆孔樁施工的最重要工序。灌注凝土的第一步是在導(dǎo)管中下入球塞， 球塞初始位置應(yīng)保持在其頂面與導(dǎo)管內(nèi)的泥漿液面平齊且略低于液面，這樣可以防止產(chǎn)生氣阻或形成高壓氣囊而破壞導(dǎo)管接頭的密封圈造成泥漿泄漏事故。第二步是倒入少量水泥砂漿， 慢速放下球塞，直到砂漿全部進入導(dǎo)管內(nèi)方可停止， 接著向孔口料斗內(nèi)倒?jié)M混凝土， 待吊運料斗裝滿并吊至孔口料斗上方后， 剪斷固定球塞的鐵絲，開始進行首批混凝土的灌注。首批灌注混凝土的數(shù)量必須能夠滿足導(dǎo)管首次埋深不小于1米和填充導(dǎo)管底部的需要。混凝土灌注過程中， 應(yīng)該隨時準確測量孔內(nèi)混凝土上升高度。在灌注至孔口時，如果出現(xiàn)混凝土頂升困難，可在在孔內(nèi)加水稀釋泥漿， 并掏出部分沉淀土， 使灌注順利進行。

3 鉆孔灌注樁水下混凝土施工常見問題與解決方法

3.1 堵管

當發(fā)生堵管時， 在采取通管辦法（鋼筋插搗、提管突放）后仍然無法排除故障時， 應(yīng)立即拔出導(dǎo)管， 用鉆機快速鉆進清理孔內(nèi)混凝土， 至設(shè)計標高時重新驗收合格后再灌注混凝土。

3.2 浮籠

鋼筋籠上升，除了是由于導(dǎo)管提升掛住鋼筋籠所致外，另一原因是由于混凝土表面接近鋼筋籠底口， 導(dǎo)管底口在鋼筋籠底口以下3米至以上1米時， 混凝土灌注的速度過快， 使混凝土下落沖出導(dǎo)管底口向上反沖， 其頂托力大于鋼筋籠自重所致。一旦發(fā)現(xiàn)浮籠現(xiàn)象應(yīng)該立即停止?jié)仓︿摻罨\頂部進行重新固定。然后盡量提升導(dǎo)管，降低澆筑速度。

3.3 埋管

埋管為混凝土澆注過程中導(dǎo)管難以提升的現(xiàn)象。解決方法是在導(dǎo)管上端預(yù)先安裝附著式振搗器， 拔管前或停灌時間較長時， 均應(yīng)振搗， 確保導(dǎo)管周圍的混凝土不致過早的初凝。

參考文獻

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