灌注桩桩顶渗水原因分析及控制措施

摘要：南方地区在很多地下水丰富的区域进行灌注桩施工时，开挖破除桩头后经常会出现桩顶泌水现象。文章结合工程实际情况，对灌注桩桩顶渗水原因进行了分析并提出了控制措施，在后续施工中取得了一定的效果。

关键词：灌注桩；桩顶渗水；混凝土；水灰比；控制措施

中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）09-0073-02

在南方地区，许多重要建筑物都是选用灌注桩作为地基处理的第一方式，但是由于灌注桩是现浇水下混凝土，限于施工工艺的影响，桩身混凝土强度及成桩桩身质量受地质条件、混凝土生产过程及灌注过程影响较大，灌注完成后部分桩的桩身混凝土不够密实，当开挖到桩顶标高较低及地下水丰富的区域，经常会出现桩顶渗水的现象。

1 工程概况

越南海防二期2×300MW燃煤水冷机组工程烟囱桩基采用冲孔灌注桩，该区域地面标高约为绝对标高3.3m左右，设计桩顶标高为绝对标高-0.1m，桩顶位置位于回填的吹砂层位置，地下水位约在地面以下2m左右，受下雨及电厂河流水位变化，地下水位也相应的变化，烟囱设计桩总数129根，在开挖后经检查后发现有29根桩出现桩顶渗水现象。

2 桩顶渗水原因分析

经过对越南海防二期当时施工过程及施工工艺的情况调查，结合多年桩基施工经验，分析灌注桩桩顶渗水是由于以下多方面原因引起的：

2.1 混凝土搅拌时间不足

海防二期烟囱桩基施工时大部分混凝土采用的是现场搅拌站提供的混凝土，由于当时现场只有一台1m3的强制式搅拌机，搅拌站在混凝土生产过程中为了追求混凝土生产速度，每盘混凝土搅拌时间设定为29秒。由于搅拌时间不足，生产出来的混凝土和易性差、粘聚力低、保水性差，同样配合比的混凝土搅拌时间29秒与搅拌时间90秒的混凝土外观质量相差很大，在各方面性能上都差异明显，主要表现在两方面：一是搅拌时间长的混凝土和易性好、流动性好，搅拌时间不够的混凝土和易性及流动性明显降低，混凝土倒在地上大部分石子在上面；二是两种不同的混凝土倒在地上后搅拌时间不够的混凝土有不少水泡析出，时间一长表面出现少量水，搅拌时间长的没有变化，用脚踩在两种不同的混凝土上面，搅拌时间长的混凝土呈现的是水泥浆粘脚，表面是一层水泥浆，搅拌时间不够的混凝土用脚踩几踩，脚下出现的是水，没有粘脚的感觉，显示搅拌时间不够的混凝土保水性差，放置时间一长容易产生泌水。经过对烟囱区域现场搅拌站提供的混凝土与从海防购买的商品混凝土对比，现场搅拌站提供的混凝土的桩渗水比率要高得多。

2.2 搅拌时间不够

搅拌时间不够的混凝土由于保水性差，在灌注过程中导管提动使得在导管周边的混凝土进一步产生析水作用，由于水下灌注的混凝土水灰比较大，实际上0.42的水灰比就足够混凝土中的水泥与水发生完全反应，所以存在较多的自由水，而由于搅拌时间不够，多余的自由水在导管的反插过程中快速析出在导管周边形成一条水通道，在混凝土自重压力下自由水顺导管周边往上冒，导致导管周边的混凝土进一步离析，降低混凝土强度，实际上钻芯混凝土强度低与搅拌时间不够有较大关系，不过这个泌水不是开挖后发现的桩顶渗水，而是与灌注时混凝土就出现的泌水有很强的关联性。施工人员在桩灌注完成后起拔导管时曾多次发现有水从导管或护筒旁边冒出，证明灌注过程中混凝土已经有部分析水，同时出现的一个现象就是因混凝土离析后混凝土和易性进一步降低，流动性太差，导致灌注过程中导管埋管困难，导管跟着混凝土上升，从而导致桩身部分夹泥。

2.3 桩身混凝土震捣不密实

由于混凝土搅拌时间不够，桩基施工队在灌注时又采用的是吊车灌注，在反插导管出现泌水的情况下，桩基施工人员更加不愿意加强导管的反插力度，桩身混凝土在震捣不足的情况下桩身密实度不够，加上混凝土水灰比较大，一部分多余的自由水在桩体内析出产生气泡，因此桩身混凝土的总的孔隙率较大，开挖后，一部分桩身混凝土有离析现象或者虽然没有离析但桩的混凝土总的孔隙率较大，形成毛细通道的桩在水压力下会在桩身内形成渗水通道，桩头破除后在桩顶形成渗水现象。开挖时间一长后渗水会慢慢变小。

2.4 混凝土水灰比较大

水下灌注混凝土水灰比一般来说都比较大，混凝土的水灰比越大，水泥凝结硬化的时间越长，自由水越多，水与水泥分离的时间越长，混凝土越容易泌水；而烟囱灌注桩使用的C30混凝土的水灰比为0.5∶1，水灰比较大。混凝土泌水会导致自由水在混凝土粗骨料、钢筋周围形成水囊，随着水分的逐渐挥发形成空隙，从而影响混凝土的致密性、骨料的界面强度以及混凝土与钢筋间的握裹力。同时混凝土泌水及水泥与水的水化反应中会造成一定的塑性收缩，而塑性收缩是一个不可逆的变形。泌水引起混凝土的沉降导致混凝土产生塑性裂纹。塑性裂纹的产生会降低混凝土的强度。由于泌水混凝土产生整体沉降，浇筑深度大时靠近顶部的拌和物运动距离更长，沉降受到阻碍，如遇到钢筋等障碍时，则产生塑性沉降裂纹，从表面向下直至钢筋的上方，从而加大了桩顶渗水的可能性。因此在灌注桩桩顶钢筋笼主筋位置周边经常容易出现渗水的

现象。

2.5 地下水位高，地下水丰富

在北方地区的灌注桩施工中基本上看不到有桩顶渗水的现象，这是因为当地的地下水位非常深而且很少有砂层淤泥层都含水量丰富的地层，但是对于南方地区来说，在设计桩顶较低的区域，丰富的地下水必然会导致部分桩身孔隙率较大的桩的桩顶出现渗水现象，从前期海防电厂一期施工来看，桩顶埋深大的桩开挖后桩顶易产生渗水，桩顶埋深少的桩不易出现桩顶渗水。像循环水泵房周边进行过水泥搅拌桩处理的区域的灌注桩虽然桩顶标高非常低，但是也不会出现渗水现象，所以说，桩顶渗水与地质条件还是密切相关的。

3 灌注桩桩顶渗水的桩存在的质量问题

（1）桩顶渗水严重的桩的桩身混凝土强度普遍偏低，其中业主咨询方在烟囱区域选取6根桩顶渗水最严重的桩进行钻芯检测发现混凝土强度普遍偏低。

（2）桩顶渗水严重的桩必然会导致地下水对钢筋及桩身混凝土形成一定的腐蚀，影响混凝土的的耐久性。

4 减少桩顶渗水的控制措施

（1）延长混凝土搅拌时间，从搅拌30s延长到90s，确保混凝土搅拌出来的混凝土的强度、和易性及保水性，从而减少混凝土在灌注过程中的泌水性。

（2）提高混凝土强度等级从C30到C35，增加水泥用量，降低混凝土水灰比，使水灰比从原来的0.5∶1降低到0.43∶1。从而减少桩身混凝土中自由水的数量。

（3）控制砂的粒径、级配，选择好的砂子，砂子粒径过大或级配不合理引起细颗粒空隙增大，混凝土也容易产生泌水现象，粒径过小则比表面积过大，影响混凝土

强度。

（4）选择水泥时尽量选择生产的水泥颗粒较细的厂家，颗粒较大的水泥总的比表面积小，水化反应时就慢，无法形成足够的晶体堵塞毛细孔，也容易产生泌水。

（5）加入高效减水剂，加入量按水泥用量的1%加入，条件允许的情况下也可以加入适量的粉煤灰和石膏，总之，采取有效措施降低桩身混凝土的孔隙率，从而降低桩渗水的概率。

（6）加强在桩灌注过程中的反插震捣及拆除导管控制，要求导管在灌注过程中控制埋管不大于6m、不小于2m，做到勤拆管、勤反插，每次拆除导管时要求用吊车提起导管反插10～15次，既要求保证导管反插到位，桩身混凝土密实，也要防止震捣过度。

（7）控制好桩顶混凝土超灌高度不少于设计桩顶0.8m。

（8）基坑开挖后，做好基坑降水措施，降低地下水位，及时做好碎石垫层及混凝土垫层，不让基坑泡水。

因为施工工艺的影响，灌注桩施工不管如何处理，桩身混凝土都会存在一定的细小孔隙，我们要做的就是采取措施保证桩混凝土的密实性，降低混凝土的总孔隙率，降低桩渗水的概率。在采取了控制措施后，通过在后期施工的3#锅炉及集控楼区域的开挖，破除桩头后的检查情况分析，桩顶渗水的比率大幅下降。

5 桩头渗水的处理措施

在分析混凝土出现质量问题的原因后，现场调整了混凝土搅拌时间及改用C35配合比，降低混凝土水灰比后，再没有发现在灌注过程中出现导管或者护筒周边冒水的现象，也没有出现导管埋管困难的情况，说明所采用的质量控制措施还是非常有针对性的。

但是施工开挖后还有非常少一部分桩存在桩顶渗水现象。对此，为防止桩顶渗水损害基础底板的耐久性，处理桩顶渗水采用以下两个方式结合，取得了很好的效果：一是在渗水桩的桩顶以下300～500mm处钻几个小眼让水从桩侧渗出。二是清除桩顶上的粉尘，稍微用水湿润后在桩顶连续涂刷渗透结晶性防水涂料，连续涂刷两层，待第二层防水涂料半干后喷水养护三天。

6 结语

在南方地区的建筑桩基施工中，受地下水位较高、地层含水量大的影响，加上灌注桩的施工工艺的难以掌控，要确保桩身混凝土一点都不渗水很困难，但是只要控制得当，完全可以大幅度减少桩顶渗水比率，开挖后发现还出现有渗水的非常少一部分桩经过对桩顶渗水的处理，也能完全满足使用要求。

个人简介：蒋小刚（1973―），男，广西全州人，广西第六地质队地质专业助理工程师，研究方向：地基处理施工技术管理。