淺析鉆孔灌注樁水下砼的灌注要點

軒景海

摘要：鉆孔灌注樁是利用樁機成孔后，先下鋼筋籠，再將導管逐節連接下至樁孔底部，最后將砼通過導管利用其流動性能在自身重力作用下從孔底向上充滿樁孔同時將孔內泥漿排出，經過地下自然養護后形成的鋼筋砼樁。因其具有承載力高、可以穿越軟硬巖層及施工方便、造價低、節省等優點，在沿海地區、地下水豐富地區的地基基礎工程中被廣泛采用。如豐潤區動車城外環大橋工程，總計112根樁基礎，樁徑為1.5米、1.8米兩種，樁長在22-36米之間，由于其地質情況復雜，地下水豐富，設計采用了水下灌注砼方法。現結合我們在此樁基礎施工的實踐，對水下灌注砼的施工要點做如下分析：

關鍵詞：鉆孔灌注樁；水下砼；灌注；要點

中圖分類號：U445.551文獻標識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―42―02

1鉆孔樁水下灌注砼的性能指標

灌注樁砼有其本身的特殊性，要求砼在灌注中具有較好的流動性、和易性，因此需要控制好砼的性能指標。

1.1砼原材料選擇

水泥可采用火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，采用礦渣硅酸鹽水泥時應采取防離析的措施；細骨料宜選用級配良好的中砂；粗骨料優先選用卵石，最大粒徑不應大于導管內徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，同時不應大于37.5mm；以確保砼的和易性、流動性，防止堵管現象。

1.2砼的初凝時間

砼初凝時間應大于樁的砼灌注時間，一般砼初凝時間僅3～5小時，只能滿足淺孔小樁徑灌注要求，深樁灌注時間約為5～7小時，因此我們施工中往砼里摻入外加劑，使砼的初凝時間大于8小時，所摻加的外加劑不僅要具有緩凝作用，還應具有減水、改善和易性及節省水泥等。

1.3砼的攪拌方法和攪拌時間

為使砼具有良好的保水性和流動性，應采用強制式攪拌設備，按合理的配合比將水泥、石子、砂子倒入料斗后，先開動攪拌機并加入30%的水，然后與拌合料一起均勻加入60%的水，最后再加入10%的水（如砂、石含水率較大時，可適當控制此部分水量），最后加水到出料時間控制在60～90秒內。

1.4坍落度的控制

砼拌和物應具有良好的和易性，灌注時應能保持足夠的流動性，其坍落度當樁孔直徑D<1.5m時，宜為180～220mm；D≥1.5m時，宜為160～200mm，且應充分考慮氣溫、運距及施工時間的影響；砼灌注距樁頂約5米處時，坍落度控制在160～180毫米，以確保樁頂浮漿不過高。

2鉆孔樁水下砼灌注前的準備工作

2.1成孔檢查

成孔達到設計高程后，對孔深、孔徑、孔壁、垂直度、沉淀層厚度等進行檢查，不合格時采取措施處理。用測繩測量孔深并做記錄，鉆孔完成后應采用探孔器檢測孔徑，鉆桿垂線法檢查傾斜度，用長度符合規定的探孔器上下兩次檢查孔是否合格，合格后方可清孔。

2.2清孔及孔內泥漿性能指標的控制

泥漿護壁法施工的樁基，檢孔合格后采用換漿法清孔，稍稍提起鉆頭，保持原有的泥漿比重進行循環浮碴，然后注入清水繼續循環置換，個別孔底沉碴采用泥漿泵吸出的方式進行清孔。嚴禁利用超鉆深度代替清孔。

砼灌注前應調控好孔內泥漿的相對密度、粘度、含砂率三項性能指標，根據施工經驗清孔后泥漿比重控制為1.03～1.10、含砂率<2%、粘度在17～20Pa.s之間，膠體率>98%。因為泥漿比重過小，泥漿護壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用，如果泥漿的比重過大、過稠會降低泥漿流動性，增加澆注砼的阻力，使得置換砼產生困難，從而影響成樁的質量。

2.3灌漿導管的選擇

水下砼灌漿導管宜采用鋼制導管，直徑根據樁孔的深度、鋼筋籠的設計直徑及導管的活動范圍等因素來綜合考慮，一般導管直徑宜為200～350mm，導管每節長度可視工藝要求、樁深來確定，一般為0.5m、1.0m、2.0m，底管長度不小于4m。導管之間的連接采用高強螺栓，底管底端不得帶法蘭盤。在使用前應試拼裝并進行水密承壓和接頭抗拉試驗，水密試驗的水壓力為0.6～1.0MPa，使用時將導管內壁雜物清除，并檢驗防水膠墊是否完好、有無老化現象，對導管進行丈量、編號，確保導管連接可靠、使用有序、易于裝卸及具有良好的密封性。

2.4設置隔水栓塞

隔水栓塞的選擇直接影響砼的初期灌注，所選用的隔水栓塞直徑應與導管內徑相匹配，同時具有良好的隔水性能，保證能順利排出。在實際施工中，一般選用籃球或排球膽栓塞，因為球膽栓塞卻具有良好的彈性、隔水性、可多次重復使用及排出順利等優點。

3鉆孔灌注樁首批砼的灌注

導管底端距孔底高度可根據樁徑大小、隔水栓塞大小加以確定，一般控制在0.3～0.5m，樁徑小時取大值。導管頂部漏斗內砼的初灌量與泥漿至預計砼面高度、預計砼面至孔底高度、泥漿的密度、導管內徑及樁孔直徑有關，初灌量必須滿足初灌時導管底部被一次性埋入砼中1.0～1.5m，并能填滿導管底部間隙。初灌量過小會造成脫管現象、底管口砼離析，造成斷樁等事故，影響成樁質量。開始灌注時盡量準備足夠的砼，砼下降產生的巨大沖擊力可將孔底泥漿泛起，從而帶動孔底沉渣返出，減少樁底沉渣厚度，提高樁的承載力。在灌首批砼之前先在料斗內放入0.1～0.3m3與砼同標號的水泥砂漿，然后再放入砼，水泥砂漿起潤滑導管作用。在首批砼順利下滑至孔底后，立即檢測導管內外的砼高度，檢查導管是否埋入砼中，合格后應繼續向漏斗加入砼，轉入中期灌注，要確保砼灌注的連續作業，使砼和泥漿一直保持流動狀態。

4鉆孔灌注樁中期砼的灌注

在中期灌注過程中，應勻速向漏斗內灌注砼，若突然灌注大量的砼，導管內空氣將不能立即排出，會導致堵管。當出現非連續性灌注時，漏斗中的砼下落后，應當串動導管，并觀察孔口返漿情況，直至孔口不再返漿，再向漏斗中加入砼，串動導管時嚴禁碰撞鋼筋籠，以防鋼筋籠有上浮或下沉。

串動導管有利于后續砼的順利下落，若砼在導管中存留時間稍長，其流動性能變差，水泥漿緩緩流墜，而骨料都滯留在導管中，使砼與管壁間摩擦阻力增強，砼下落困難，有可能導致斷樁；同時，由于粗骨料間有大量空隙，后續砼加入后形成的高壓氣囊，會擠破管節間的密封膠墊而導致漏水，有時還會形成蜂窩狀砼，嚴重影響成樁質量；再者串動導管使砼向周邊擴散，加強樁身與周邊地層的有效結合，增大樁體摩擦阻力，加大砼與鋼筋籠的握裹力，從而提高樁基承載力。

在灌注過程中要及時拆卸導管，導管埋深過大，將導致已灌注砼流動性降低，導管外砼對導管內砼的負壓力增高，使砼在導管內不易下落；一般導管埋入砼面深度以2～6m為宜，導管串動的幅度以1m左右為宜。在灌注過程中，應隨時用測錘探測砼面的上升高度，以正確判斷砼的埋管深度，從而準確拆卸相應長度的導管，保持導管的合理埋深，以降低導管外砼對導管內砼的負壓力，使砼在導管內順利排出。拆卸導管的作業時間應盡量縮短，以防堵管，已拆下的管節要立即清洗干凈，堆放整齊。

灌注過程中為防止鋼筋籠上浮，當導管底口低于鋼筋籠3m至高于籠底1m之間，應放慢砼灌注速度，以減小砼從導管向外翻出產生向上的沖擊力。當砼拌合物上升到骨架底口4m以上時，提升導管，使其底口高于骨架底部2m以上再恢復正常灌注速度。

5鉆孔灌注樁后期砼的灌注

砼的灌注要連續進行，不得中斷。在灌注至樁頂部位時，由于導管內砼柱高度減小、壓力降低，而導管外的泥漿及所含渣土稠度增加，相對密度增大，如在這種情況下出現砼頂升困難時，可在孔內加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順利進行。在拔出最后一段長導管時，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導管下形成泥心。為確保樁頂質量，在樁頂設計標高以上應加灌一定高度（不小于樁徑），以保證在鑿除浮漿、樁頂達到設計標高后，樁頂砼的強度符合設計要求。在灌注將近結束時，應核對砼的灌入數量，確定所測砼的灌注高度是否正確。

在鉆孔灌注樁水下砼灌注過程中，要合理控制好灌注速度，以確保砼灌注時間不超過首批砼的初凝時間，并按要求進行坍落度、入模溫度等檢測并制取試件；要做好環境保護工作，保證孔內溢出泥漿引流至適當地點處理，不隨意排放，污染環境。

施工過程中我們對易發生的質量問題采取有針對性的事前、事中、事后控制措施，確保了灌注樁的質量，未發生塌孔、堵管、浮籠、斷樁等質量問題，經檢測單位檢測樁基Ⅰ類樁不低于95%，未出現Ⅲ類樁。

6結束語

綜上所述，本文對施工技術的重點討論，促進了我國公路橋梁工程在鉆孔灌注樁水下混凝土灌注質量控制技術的提高，同時也為其他類似工程提供了技術上的參考。

參考文獻：

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