浅析预防和解决水下混凝土灌注中的堵管问题

摘要：在高速公路建设中，桥梁是路线的重要组成部分。灌注水下混凝土是桥梁成桩的重要工序，灌注过程中应明确分工，密切配合，统一指挥。做到快速、续施工，灌注成高质量的水下混凝土，防止发生质量事故。如在灌注水下混凝土出现事故时，应分析原因，采取合理的技术措施,及时设法补救。堵管就是这方面很容易发生的事情。为了预防此类事故的发生，提高灌注速度，确保桩基质量。提出一些在现实施工中经常出现的堵管类型以及一些具体的预防措施和解决办法。

关键词：水下混凝土 堵管 分析预防

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

灌注桩属于隐蔽工程,但由于影响灌注桩施工质量的因素很多,对其施工过程中的每一环节都必须严格要求,对各种影响因素都必须有详细的考虑,如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不得力,就会在灌注中发生质量事故,小到塌孔、缩颈,大到断桩报废,从而给施工单位造成重大的经济损失,以致影响工期并对整个工程质量产生不利影响。下面就结合我参建的鹰瑞高速水下灌注桩常见问题分析如下：

一、水下混凝土发生堵管事故分析

（一）剪球时卡管

在灌注水下混凝土时，经常会产生剪球时卡管的情况，出现这种情况的原因有两个。

1、剪球制作不合理

塞球直径与导管直径差别太小，剪球前由于砂浆或细石料渗入导管与球壁之间造成堵塞。如果是这种情况，在不浪费混凝土方量的前提下，应急处理办法有两个：

⑴ 用一定长度（一般比漏斗长2m左右）直径为20mm～25mm的钢筋捅塞球，使混凝土下落。

⑵ 利用机械振动使混凝土下落，这种方法要求操作技术娴熟，以保证混凝土下落时导管回落到正常埋管的位置。

（二）导管堵塞:灌注时间过长,上部混凝土已接近初凝而形成硬壳,而且随着时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物,从而使混凝土灌注变得极为困难,最终造成堵管。所以应尽可能提高混凝土的浇筑速度,在开始浇筑混凝土时尽量积累大量混凝土,以产生大的冲击力来克服泥浆阻力。快速连续浇筑,使混凝土和泥浆一直保持流动状态,可以防止导管堵塞;浇筑混凝土过程中,应匀速向导管料斗内灌注,如突然灌注大量的混凝土导管内空气不能马上排出,可能导致堵管,若管内空气从导管底端排出,可能带动导管拔出混凝土面。堵塞导管的主要原因在于混凝土的质量,必须把好混凝土质量关,混凝土和易性不好或离析,石子聚集在一起,从而使流动性变差,最终导致堵管。导管使用后应及时冲洗,保证导管内壁干净光滑。如发生堵管,在导管上部可用钢筋疏通,在导管下部可提住导管上下振击

（三）导管漏水:导管使用前须做密封试验,灌注前检查导管是否有漏水、弯曲等缺陷,发现问题要及时处理。在灌注过程中发现漏水应加快灌注速度,并加大混凝土埋深,使管内混凝土超出漏水处

（四）导管拔出混凝土面:导管提漏有两种原因:a. 当导管堵塞时,一般采用上下提振法,使混凝土强行流出,但如果此时导管埋深很少,极易提漏。b. 在混凝土灌注过程中,测定已灌混凝土表面标高出现错误,卸管时多提导致导管埋深过小,出现拔脱提漏。特别是在灌注后期,易将泥浆中混合的坍土层误认为混凝土表面。因此,必须严格按照规程用规定的测绳、测锤测量孔内混凝土表面高度,并认真核对,保证提升导管不出现失误。如误将导管拔出混凝土面,必须及时处理。孔内混凝土面高度较小时,终止浇筑,重新成孔;孔内混凝土面高度较高时,可以用二次导管插入法,其一是导管底端加底盖阀,插入混凝土面1. 0 m 左右,导管料斗内注满混凝土时,将导管提起约0. 5 m ,底盖阀脱掉,即可继续进行水下浇筑混凝土施工。由于要克服泥浆对导管的浮力,混凝土面较深时,不宜采用此方法。在不得已的情况下,必须由有经验的工程师现场指导,导管长度、吊预制混凝土球阀铁丝长度、铁丝抗拉强度、混凝土面实际位置等数据,必须在事先进行正确确定。提升导管要准确可靠,在灌注混凝土的过程中要随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程。

（五）导管被混凝土埋住、卡死:在灌注过程中,导管的埋置深度是一个重要的施工指标。导管埋深过大,以及灌注时间过长,导致已灌混凝土流动性降低,从而增大混凝土与导管壁的摩擦力,加上采用提升阻力很大的法兰盘连接的导管时,在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。导管插入混凝土中的深度应根据搅拌混凝土的质量、供应速度、浇筑速度、孔内护壁泥浆的状态等来决定,一般情况下,以2 m～6 m 为宜。如果导管插入混凝土中的深度较大,供应混凝土间隔时间较长,且混凝土和易性稍差,极易发生“埋管”事故。

在考虑到不能及时供应混凝土(超过1 h) 、混凝土运输距离远及交通堵塞等因素时,除在混凝土中加缓凝剂外,导管插入混凝土中的深度不宜太小,据以往经验,以5 m～6 m 为宜,每隔15 min左右,将导管上下活动几次,幅度以2. 0 m 左右为宜,以免使混凝土产生初凝假象。浇筑混凝土中断超过2 h ,应判为断桩。如是混凝土配合比在执行过程中的误差大,坍落度波动大,拌出的混合料时稀时干,在这种情形下极易发生卡管现象。坍落度过大时会产生离析现象,粗骨料相互挤压而阻塞导管;坍落度过小或灌注时间过长,混凝土的初凝时间缩短,混凝土的下落阻力加大而阻塞导管,都会导致卡管事故。所以严格控制混凝土配合比,缩短灌注时间,是减少和避免此类事故的重要措施。导管插入混凝土中拔不起来或被拔断,如果桩径较大,可以采用二次导管插入法处理,否则只能补桩、接桩。接桩一般用人工孔的办法处理,清除桩顶残渣,接钢筋笼,浇筑混凝土至设计标高。

（六）混凝土拌制不符合要求，由于混凝土本身的原因。如坍落度过小，导致流动性差；夹有大卵石；拌和不均匀；运输途中产生离析；导管接缝处漏水，影响混凝土质量；雨天运送混凝土时未加遮盖，使混凝土中的水泥浆被冲走；粗骨料太集中而造成导管堵塞。

混凝土配合比中水灰比控制在0. 5～0. 6 ,砂率应在40 %～50 % ,粗骨料最大粒径应小于40 mm ,混凝土坍落度控制在18 cm～22 cm ,要有良好的流动性、和易性,

用料上优先采用中粗砂、级配较好的碎石和矿渣硅酸盐水泥,避免使用普通硅酸盐水泥。混凝土和易性与水泥品种、砂率有极大的关系,砂率小、粗骨料级配不好,搅拌出的混凝土极易离析,影响水下浇筑混凝土质量。在灌注中出现的种种事故有很多都和混凝土质量有关,所以一定要把好混凝土的质量关。

二、水下混凝土堵管的解决办法

1、开始灌注前，将隔水栓置于孔内水面以上0.3m左右的导管内，用铁丝悬吊固定。如果隔水栓的内径与导管内径不相配，可以在其外层夹几层麻袋、帆布或3-4mm的橡皮垫，固定在隔水栓上，待有足够混凝土初存量后，提取隔水栓，混凝土会将导管内水压走而落入孔底。现行施工过程中大多数用的是圆形铁盖当隔水栓，铁盖用钢丝绳栓住，铁盖的直径大于导管直径1-1.5cm，该方法较方便，也不容易有堵管的毛病。

2、如果混凝土本身质量差，堵在导管内。首先可以用吊机，附近有钻机的话也可以用其提伸导管一定高度抖动，切勿使导管底部脱离混凝土表面1m以下，容易断桩；如其不行，然后可用长杆、长钢筋冲捣管内的混凝土，或在导管上安装附着式振捣器振捣，迫使导管内的混凝土下落；否则须将导管连其管内的混凝土一节一节拆除，提出桩孔外清理，并对散落在桩孔内的表面松散混凝土清理和修整，为安排接桩做好准备，然后重新吊装导管，重新灌注混凝土。能够出现此类复杂处理程序的桩孔，一般多为挖孔桩水下灌注，因其旁边没有有效的振动设备来处理。

3、及时调集周边的设备或成品混凝土，加速混凝土的灌注速度，必要时，可在首批混凝土中掺入缓凝剂，以延缓混凝土的初凝时间。当灌注时间已久，孔内首批混凝土已经初凝，导管内又堵塞有混凝土时，此时处理方法是将导管拔出，如果是人工挖孔桩堵管应参照上述第二个原因的解决方法，钻孔桩堵管应用吸泥机将孔内表层混凝土和泥浆渣土等吸出，重新下导管灌注，灌注结束后，这根桩宜作断桩再予补强处理。如果混凝土灌注深度不太深时出现堵管而无法继续灌注时，建议立即停止灌注，拔出导管，提出钢筋笼，重下钻头，清出已灌注的混凝土，再按常规办法清孔，重新灌注，以较小的损失换取高质量工程。

三、水下混凝土其它事故的处理建议

桩基质量取决于勘察、设计、施工等许、多因素，销有不慎，就可能造成质量事故。对质量事故的分析与处理，是否正确，往往影响建筑物的安全使用，工程造价及工期，严重的甚至炸毁整幢建筑物。根据重庆地区的地质特性和我近二十年来在现场实践经验，认为造成桩基质量事故主要原因有以下几类。

1 、测量放线错误，使整个建筑物错位或桩位偏差过大。

2 、单桩承载力达不到设计要求。3 、成桩中断事故。如钻孔灌注桩塌孔，卡钻。

4 、灌注桩成桩质量，包括沉渣超厚、混凝土离析、桩身夹泥、混凝土强度达不到设计要求、钢筋错位变形严重等。

5 、断桩。灌注砼施工质量失控，发生断桩事故

6、 桩基验收时出现的桩位偏差过大。

7、灌注桩顶标高不足。常见的有三种，一是施工控制不严，在未达到设计标高时混凝土停浇；另一种虽然标高达到设计值，因桩顶混凝土浮浆层较厚，凿出后出现桩顶标高不足。当桩基发生事故后，若处理不及时，结果给工程留下隐患。为了防止类似问题的发生，我总结历年来处理钻孔灌注桩基事故的一些经验，供同行参考。

3.1桩基处理的一般原则

(一)事故处理应满足的基本条件

1、对事故处理方案要求安全可靠，经济合理，施工期短，方法可靠。

2、对未施工部分应提出预防和改进措施，防止事故的再次发生。(二)事故应及时处理，防止留下隐患

1、桩成孔后，应检查桩孔嵌入持力层深度，岩石强度，沉渣厚度，桩孔垂直度等数据必须符合设计要求，只要有一项不符合设计要求，就应及时分析解决，建设单位代表签字认可后，方能灌注砼、移动钻机，防止以后提出复查等要求而产生不必要的浪费。

2、基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料，发现质量上有争议问题，必须意见；致后方能挖土，防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦。

(三)选用最佳处理方案。桩基事故处理方法较多，但对方案要进行技术经济比较，选择安全可靠，经济合理和施工方便的方案。 3.2桩基事故的常用处理方法常用方法有接桩，补桩，补强，扩大承台(粱)，改变施工方法，修改设计方案等。下面结合事故发生的原因分别介绍几种方法的应用情况。

(一) 接桩法当成桩后桩顶标高不足，常采用接桩法处理，方法有以下二种。

1、开挖接桩 挖出桩头，凿去混凝土浮浆及松散层，并凿出钢筋，整理与冲洗干净后用钢筋接长，再浇混凝土至设计标高。

2、嵌入式接桩 当成桩中出现混凝土停浇事故后，清除已浇混凝土有困难时，可采用此法。

(二) 补桩法桩基承台(梁)施工前补桩，如钻孔桩距过大，不能承受上部荷载时，可在桩与桩之间补桩。

(三)钻孔补强法此法适应条件是基身混凝土严重蜂窝，离析，松散，强度不够及校长不足，桩底沉渣过厚等事故，常用高压注浆法来处理，但此法一般不宜采用。

1、高压注浆补强

(1)、桩身混凝土局部有离析，蜂窝时，可用钻机钻到质量缺陷下一倍桩径处，进行清洗后高压注浆。

(2)桩长不足时，采用钻机钻至设计持力层标高；对桩长不足部分注浆加固。。

四、结束语

以上总结的就是几个常见的导管堵管原因及预防措施，在实际生产中，由于外界条件的变化造成堵管的原因往往不止这些。但是只要我们严格按照操作规程操作，做到"防微杜渐"，不断地从每一次堵管中总结经验和教训，就一定能将堵管的可能性降到最低。实验经验告诉我们，混凝土灌注时要分工明确，密切配合，统一指挥，快速、连续施工。一气呵成、快速灌注成功的桩往往质量比较好，而灌灌停停的桩则容易出现 质量问题。因此，水下混凝土灌注桩质量的提高，需要建筑施工、监理、验收各个环节共同协作来保证。不仅要在设计上提出科学方案，灌注时提高水下施工质量， 验收时也要认真对待。对于质量差、无法利用的桩要提出补桩或其它措施。成桩的质量关系到整个工程的质量，绝对不能忽视。