邢朝陽(yáng)

（安徽省水利部淮河水利委員會(huì) 水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

淺談水下混凝土灌注樁施工技術(shù)控制

邢朝陽(yáng)

（安徽省水利部淮河水利委員會(huì) 水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

結(jié)合工程實(shí)例，介紹了水下灌注樁的施工方法和施工工藝，詳細(xì)敘述了水下灌注樁的施工工藝流程和施工過(guò)程中混凝土澆注的過(guò)程控制。

水下混凝土；施工工藝

1 前言

水下混凝土灌注樁的施工屬于隱蔽工程施工，主要應(yīng)用于水下混凝土封底和混凝土樁的水下灌注，由于鉆孔灌注樁是在水下進(jìn)行的，其施工過(guò)程和成樁質(zhì)量是關(guān)鍵，這就要求對(duì)施工的前期條件和施工工藝進(jìn)行控制，對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格要求，力爭(zhēng)把隱患消除在成樁之前，避免不必要的損失。

2 某工程水下混凝土灌注樁的施工

新建某大橋全長(zhǎng)303.8m，共設(shè)橋墩9座，橋梁一般以32m的簡(jiǎn)支T梁為主，24m簡(jiǎn)支梁用于調(diào)跨，大于40m的通航主跨，采用40+64+40m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。其中3#、4#墩為水中墩，水面寬度約為100m，水深最大約為3.5m。

2.1 施工方法及施工工藝

本橋3#、4#兩個(gè)水中墩采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁直徑均為1.5m；3#墩樁長(zhǎng)40m，4#墩樁長(zhǎng)42m；承臺(tái)高度均為3.0m。

根據(jù)現(xiàn)有水文資料確定圍堰尺寸及堰頂標(biāo)高，先進(jìn)行圍堰施工。從河岸上游對(duì)水中平臺(tái)用土袋以U字形填成臨時(shí)施工圍堰，堰體圍好后，將堰內(nèi)圍起部分的水抽干，清除里面淤泥，設(shè)置防滲層，回填粘土，并壓碾密實(shí)。對(duì)圍堰各控制點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置方向標(biāo)、臨時(shí)擬定點(diǎn)等，保證軸線及高程正確。

利用鋼管樁對(duì)鋼板樁圍堰進(jìn)行定位，在鋼管樁上焊接工字鋼設(shè)置導(dǎo)向架和高程控制標(biāo)志，確保打入的鋼板樁在同一直線上，同時(shí)打入的深度符合設(shè)計(jì)要求。

2.1.1 鋼板樁施工注意事項(xiàng)

①導(dǎo)向樁打好之后，以槽鋼焊接牢固，確保導(dǎo)向樁不晃動(dòng)，以便提高打樁精確度。

②線樁插打，鋼板樁起吊后人力將樁插入鎖口，防止碰撞損壞鎖口，插入后可稍松吊繩，使樁憑自重滑入。

③鋼板樁振動(dòng)插打到離設(shè)計(jì)標(biāo)高40cm時(shí)，防止發(fā)生超深。

④封口時(shí)，精確計(jì)算異形鋼板樁的尺寸，確保止水質(zhì)量。

2.1.2 鋼板樁圍堰填芯

鋼板樁插打施工完成后，在鋼板樁頂部以下1m處，采用40槽鋼設(shè)置內(nèi)撐及外箍，加強(qiáng)鋼板樁的平面結(jié)構(gòu)；圍堰填芯材料采用片石墊層、粘土回填。鋼板樁圍堰填芯的目的是構(gòu)筑樁基施工作業(yè)平臺(tái)。填芯完畢后在鋼板樁圍堰平臺(tái)兩側(cè)堆碼2m寬的沙袋對(duì)平臺(tái)進(jìn)行加固，其施工工藝與上述土袋圍堰相同。

2.2 鉆孔樁施工工藝

鋼板樁施工、平臺(tái)填筑完成后進(jìn)行鉆孔樁的施工。

2.2.1 護(hù)筒加工及埋設(shè)

護(hù)筒按規(guī)范要求加工，護(hù)筒直徑較樁基設(shè)計(jì)直徑加大20cm。護(hù)筒用15mm厚鋼板通過(guò)卷板機(jī)卷制而成，每節(jié)高度2.0m左右。護(hù)筒上部留一個(gè)高40cm、寬20cm的出漿口，并設(shè)吊環(huán)。護(hù)筒按規(guī)范要求打入河床下深度不小于1m，并高出施工水位50cm。

為減少護(hù)筒打入時(shí)的摩阻力，確保護(hù)筒打入河床面下的深度不小于1m，鋼板樁插打完成后在圍堰填芯前進(jìn)行護(hù)筒的打入施工，利用已打入的鋼板樁設(shè)置導(dǎo)向架，確保護(hù)筒的垂直度符合規(guī)范要求。

2.2.2 泥漿制備

泥漿采用重粘土。根據(jù)鉆孔方法及地層情況，泥漿性能指標(biāo)如下：泥漿比重1.1～1.3；pH值大于6.5；粘度19～28s；含砂率小于4%。

2.2.3 沖擊成孔

①開(kāi)孔：為防止沖擊振動(dòng)使鄰孔坍壁或?qū)е锣徔讋偣嘧⒒炷恋哪?，待鄰孔混凝土灌注完畢，一般?jīng)24h后或待鄰孔混凝土灌注完畢并達(dá)到2.5MPa抗壓強(qiáng)度后方可開(kāi)鉆。開(kāi)孔前在孔內(nèi)多放一些粘土，使用旋挖鉆機(jī)，泥漿比重1.1～1.3。開(kāi)鉆時(shí)，宜低擋慢速鉆進(jìn)，鉆至護(hù)筒下1m后，再以正常速度鉆進(jìn)。

②鉆孔：在鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)注意土層變化，不同的土層采用不同的鉆速、壓鉆、泥漿比重和泥漿量。在砂土、軟土等容易坍孔的土層宜采用低擋慢速鉆進(jìn)，同時(shí)提高孔內(nèi)水頭，加大泥漿比重。使用反循環(huán)鉆機(jī)鉆孔時(shí)，應(yīng)將鉆頭提離孔底約20cm，待泥漿循環(huán)暢通后方可開(kāi)始鉆進(jìn)。

③鉆孔異常處理：鉆孔中發(fā)生坍孔后，應(yīng)查明原因和位置，進(jìn)行分析處理。坍孔不嚴(yán)重者，可加大泥漿比重繼續(xù)鉆進(jìn)，嚴(yán)重者回填重鉆；出現(xiàn)流沙現(xiàn)象后，應(yīng)增大泥漿比重，提高孔內(nèi)壓力或用粘土做成大泥塊或泥磚投下；彎孔不嚴(yán)重時(shí)，可重新調(diào)整鉆機(jī)繼續(xù)鉆進(jìn)；發(fā)生嚴(yán)重彎孔時(shí)，應(yīng)回填修孔，必要時(shí)反復(fù)幾次修孔；出現(xiàn)縮孔時(shí)，可提高孔內(nèi)泥漿面或加大泥漿比重采用上下掃孔的方法恢復(fù)孔徑。

④檢孔：為保證孔形正直，鉆進(jìn)中應(yīng)常用檢孔器檢孔，檢孔器用鋼筋制成，直徑與鉆頭直徑相同，高度為鉆孔直徑4～6倍。更換鉆頭前，必須經(jīng)過(guò)檢孔。如檢孔器不能沉到原來(lái)已鉆到的深度，或鋼絲繩拉緊時(shí)的位置偏移護(hù)筒中心，則可能出現(xiàn)縮孔、彎孔、斜孔等情況，應(yīng)及時(shí)糾正或回填重鉆。

⑤終孔檢查：當(dāng)孔底已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，可停止鉆進(jìn)，把鉆頭提到孔外，進(jìn)行成孔檢查（孔徑、孔深、傾斜率等檢查），符合施工規(guī)范要求后方可清孔，在終孔與清孔的間隙時(shí)間應(yīng)保持孔內(nèi)水頭高度。

2.2.4 清孔

鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)終孔檢查后，即可清孔，清孔標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為摩擦樁，其沉碴厚度不應(yīng)大于20cm。

清孔采用換漿法，抽碴或吸泥時(shí)，應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)注入清水或新鮮泥漿，保持孔內(nèi)水位，避免坍孔。清孔時(shí)間以排出泥漿的含沙率與換入泥漿的含沙率接近為宜。

清孔后的泥漿含砂率不大于2%，比重為1.03～1.10，粘度為17～20s。

2.2.5 鉆孔灌注樁施工技術(shù)措施

①鉆孔要連續(xù)進(jìn)行，不得隨意中途停鉆?？變?nèi)水位始終保持在地下水位線以上2m，以加強(qiáng)護(hù)壁，防止塌孔。升降鉆頭要平穩(wěn)，以免碰撞孔壁。拆裝鉆桿要迅速，盡量減少停鉆時(shí)間。

②鋼筋籠在鉆進(jìn)過(guò)程中提前進(jìn)行加工制作，鋼筋籠在鋼筋加工場(chǎng)分段制作，在孔口進(jìn)行焊接接長(zhǎng)。主筋鋼筋焊接采用搭接焊，焊縫長(zhǎng)度須滿足施工技術(shù)規(guī)范的要求。為使鋼筋籠有足夠的剛度以保證在運(yùn)輸和吊放過(guò)程中不產(chǎn)生變形，在鋼筋籠內(nèi)部設(shè)十字撐。為了保證鋼筋籠起吊時(shí)不變形，用兩點(diǎn)吊。當(dāng)鋼筋籠進(jìn)入孔口后，應(yīng)將其扶正徐徐下降，嚴(yán)禁擺動(dòng)碰撞孔壁。鋼筋籠達(dá)到標(biāo)高后，用吊筋將籠體與孔口護(hù)筒電焊聯(lián)接，以防掉籠或浮籠。

③水下混凝土灌注。混凝土灌注采用下導(dǎo)管水下灌注，導(dǎo)管采用壁厚6mm無(wú)縫鋼管，底部距孔底30～50cm，導(dǎo)管要有足夠的剛度和強(qiáng)度，導(dǎo)管使用前和使用一個(gè)時(shí)期后應(yīng)做壓水試驗(yàn)，并試驗(yàn)隔水栓能否順利通過(guò)。水密試驗(yàn)時(shí)的水壓不小于孔內(nèi)水深的1.3倍壓力；壓水試驗(yàn)根據(jù)施工中可能出現(xiàn)的最大壓力確定。導(dǎo)管自下而上作標(biāo)尺和編號(hào)，灌注前還要進(jìn)行升降試驗(yàn)。

混凝土灌注要及時(shí)進(jìn)行，若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)須再測(cè)沉渣，沉渣厚度摩擦樁不大于20cm，超過(guò)此范圍需重新清孔。

混凝土必須具有良好的和易性，配合比由項(xiàng)目部中心攪拌站提供。為防止灌注過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致混凝土凝固，混凝土中可摻入高效緩凝減水劑以延緩凝結(jié)時(shí)間，改善混凝土的和易性及節(jié)約水泥。混凝土集中攪拌，泵送澆筑。

首批封底混凝土的隔水措施采用拔球法，灌注混凝土后必須及時(shí)清洗導(dǎo)管。首批混凝土灌注前精確計(jì)算首盤(pán)混凝土方量，制作足夠容積的封底用漏斗，確保封底順利，確認(rèn)封底成功后，進(jìn)行正常澆注。灌注過(guò)程嚴(yán)格依照規(guī)范進(jìn)行，隨時(shí)進(jìn)行混凝土質(zhì)量、導(dǎo)管埋置深度等各項(xiàng)檢測(cè)，保證整個(gè)灌注過(guò)程的順利。

澆注開(kāi)始時(shí)，要連續(xù)有節(jié)奏地進(jìn)行，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿時(shí)，徐徐地澆注，防止在導(dǎo)管內(nèi)造成高壓氣囊，壓漏導(dǎo)管。導(dǎo)管底端要始終埋入混凝土面以下2～6m，嚴(yán)禁把導(dǎo)管提出混凝土面。混凝土澆筑過(guò)程中注意觀察鋼筋籠是否上浮，如果上浮則采取加固措施。

在澆注將近結(jié)束時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度相對(duì)減少，導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓力降低，而導(dǎo)管外井孔的泥漿稠度增加、比重增大。若出現(xiàn)混凝土頂升困難，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，減少泥漿比重，使?jié)沧⒐ぷ黜樌M(jìn)行。拆除導(dǎo)管時(shí)速度要快，時(shí)間不宜超過(guò)15min。拆下的導(dǎo)管立即沖洗干凈。在混凝土灌注過(guò)程中，專(zhuān)人測(cè)量導(dǎo)管埋深并填寫(xiě)水下混凝土灌注記錄表。

灌注結(jié)束后，用測(cè)繩準(zhǔn)確測(cè)出樁頂?shù)幕炷撩鏄?biāo)高，并按規(guī)范要求考慮超灌余量，超灌深度按1m考慮，以便鑿除浮漿。

該工程3#、4#墩混凝土灌注樁通過(guò)超聲波和低應(yīng)變檢測(cè)，結(jié)果均為Ⅰ類(lèi)樁，說(shuō)明灌注效果良好。

3 結(jié)語(yǔ)

水下混凝土灌注樁施工是隱蔽工程項(xiàng)目，要保證施工質(zhì)量，必須做好每一道施工工序，對(duì)施工過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行分析后制定出適合的方案，嚴(yán)格控制施工過(guò)程，只有這樣才能確保樁基質(zhì)量，灌注出高質(zhì)量的水下混凝土。

[1]楊全華，費(fèi)涵昌.水工混凝土研究與應(yīng)用.中國(guó)水利出版社，2005，2.

[2]宋功業(yè)，邵界立.混凝土工程施工技術(shù)與質(zhì)量控制.中國(guó)建材工業(yè)出版社，2003，1.

邢朝陽(yáng)（1978-），男，工程師，主要從事地基基礎(chǔ)及橋梁結(jié)構(gòu)研究檢測(cè)工作。

E-mail：xcyc1978@163.com