对水下混凝土灌注型嵌岩桩施工要点的探讨

摘要：水下混凝土灌注型嵌岩桩施工工程作为近几年来快速发展起来的一项施工技术工艺，其在施工的过程中还有很多的技术难题是需要我们继续的加以研究探讨的。下面本文将结合笔者多年的工作实践经验对该工艺技术进行简单的论述。

关键词：灌注型嵌岩桩；施工技术处理

Abstract: The underwater pouring of concrete type of rock-socketed pile construction works as a construction process in recent years has the rapid development of the construction process, there are a lot of technical challenges needs we continue to study and explore. The following paper will combine the work of the author for many years practical experience in the technology simple exposition.Key words: infusion of rock-socketed piles; construction technology processing

中图分类号：TV544+.925文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02

由于灌注桩具有适应强、成本较低、施工可控性较高等优点，使其在目前的桥梁、港口等的工程施工中得到了广泛的应用。但是由于该施工工艺还同时具有施工环节较多、工序连接性较密切等特点，一旦出现人为失误或技术处理不到位的情况就有可能造成严重的损失。下面本文将从以下几方面对水下混凝土灌注型嵌岩桩施工工艺进行简单概述。

一、对冲孔设备的优选

首先，对于冲孔设备的选择应根据建筑施工地的实际情况有选择的进行，不能不分情况为盲目的选择。其次，在多层土质结构的施工中，冲孔钻机较回旋钻机具有明显的效率性，可极大的降低施工的成本，加快施工进度。

二、筑岛和搭设水上钢平台施工措施的运用

码头灌注桩施工一般根据原始地面标高及设计桩顶标高，采用筑岛平台、支撑桩平台或浮式平台等施工方案。某码头工程桩基设计要求全部采用筑岛形成施工平台，但实际情况是码头平台灌注桩所在位置天然泥面标高在-0.5m4m左右，因此部分桩基必须进行支撑桩平台搭设后方可进行钻孔施工。码头前沿A、B、C桩采取水上搭设钢管平台方案，中、后排D、E、F、G桩采用筑岛平台方案，可减少前方施工用土方量，以及后续护坡施工挖泥方量。

平台搭设时须控制标高。钻孔桩施工期间，西江水位基本维持在1.0m左右，设计桩顶标高为2.6m，为了方便钻机上下平台，平台搭设的标高为3.0m。施工平台立柱支撑在河床上，立柱采用Φ120mm、δ8mm钢管打入泥面以下2.0m左右，立柱间距1.5m~2.0m。钢管底部以上1.5m处焊一块50×50cm、δ8mm钢板，以扩大受力面积。为确保施工平台的稳定性和牢固性，在立柱之间及排架之间采用[14槽钢连接加固，工作平台面层采用[16槽钢及10×15cm木方组合形成。

水上施工平台经过强度和稳定性验算，能够承受各种施工载荷，并具有防台、防汛和防漂浮物撞击的能力。后排C~F桩优先考虑填土筑岛陆上成孔施工方案，回填土直接采用堆场后面的山坡土，推土机平整筑岛面并压实土层，岛面标高回填至3m；平台面与岛面用[16槽钢锚固土层相连。为了保证水上平台作业人员安全，在平台上设置专用通道，在平台临江侧设置防护栏杆及警示标志，防止人员落水。

三、嵌岩桩中风化层的准确判定

为减少对中风化岩面的鉴定误差，掌握准确的判定方法，我们采取如下步骤：

（1）深入学习地质勘察报告，研究分析地质报告中对中风化岩的描述和界定，从理论上了解工程所在地的各种地层结构及其变化情况。

（2）加强对成孔岩样的取样见证，及时判定入岩标高。钻进至强风化岩层后，加大初期取样频率，每隔10~20cm深度留置一组岩样，或根据冲击时效突变情况及时调整取样密度，所取岩样按先后顺序编号排列，以便直观、准确鉴定中风化岩面。

（3）进行首根桩岩样联合鉴定。在首根桩成孔过程中，按3.2所述方法留取岩样，详细记录钻进过程。再由建设单位组织地质勘探部门专家、设计代表、监理工程师与项目部技术员共同对岩样进行鉴定，确定中风化岩样，做好标识，并将该岩样作为参照样品。本工程为此专门组织召开灌注型嵌岩桩中风化岩面鉴定专题会议。会上勘察、设计单位对钻出石屑样品进行分析鉴定，并对钻孔施工记录进行比较，最后形成对中风化岩层的判定三原则：

①取样石屑的颜色，是否新鲜；②取样石屑硬度（手感），以及石屑颗粒比例；③钻机冲孔时效，原则按10cm/h左右。

明确中风化岩面判定按上述三项原则进行，由施工单位技术主管及监理工程师现场把握；如遇特殊地质情况，由工程勘察单位和设计院到现场共同确认。

（4）在施工过程中我们将每根桩鉴定的中风化岩样进行留置，存放在监理部办公室。并且在中风化岩面确认后，继续向下钻进30~50cm，再次进行岩样鉴定论证，确认地质是否发生异变，终孔前再取一次岩样。为保证对中风化岩面判定的准确性，在进行小批量鉴定（37根桩）后，第二次请地勘部门专家、设计代表对该批桩基的岩样资料进行分析判断，确定现场监理及技术人员的判定是否准确。

（5）特殊情况时的鉴定方法：当钻机在岩层中的冲击时效较低，而所取岩样与地勘报告中的描述有较大差异时，及时邀请业主代表、地勘部门专家进行现场联合鉴定，防止误判。如有根桩成孔过程中，从强风化岩层进入中风化岩面后，取样一直未见炭质灰岩，而冲击时效与中风化岩相当，现场技术人员难于确定终孔。后将岩样照片发送地勘单位，地勘单位派专家现场鉴定岩样为炭岩中的暗黄色岩，可确定在中风化层，同意终孔。

通过以上步骤和鉴定方法的运用，工程技术及监理人员较好地对桩基中风化岩面进行了判定，满足了设计嵌岩深度的要求，保证了桩基工程的施工质量。

四、水下混凝土施工质量保重措施

水下混凝土灌注一般采用导管法施工。其原理是利用混凝土和泥浆两者的密度差异，将混凝土拌和物通过密封连接的导管输送到桩孔底部，因为混凝土密度高于泥浆，使混凝土从孔底向上顶托泥浆上升。后期的混凝土则通过一定的落差压力，通过导管进入前期灌注的混凝土之下，顶托着前期灌注的混凝土及其上面的泥浆上升，从而形成连续密实的混凝土桩身。

为确保水下混凝土灌注桩施工质量，应从施工设备、混凝土配合比、灌注工艺等几方面加以控制。同时由于影响水下混凝土灌注施工的因素较多，施工时必须做好对突发停电，堵管及设备故障等事件的紧急处理。在施工准备阶段做好水下混凝土灌注桩施工的应急预案，最好具备备用混凝土拌合站或商品混凝土供应措施。

五、施工过程中发生的意外事件及处理方法

由于地质情况的复杂多变以及桩基施工环节较多，且受各种主、客观因素制约，发生意外事件也不可避免，因此必须在施工准备阶段编写施工组织设计（方案）时将各种不利因素考虑周到，并相应做好应急准备。在具体施工中比较常见的意外事件有：成孔过程出现的塌孔、溶洞、漏浆、钢护筒变形、脱裂、卡钻等；在水下混凝土灌注时遭遇停电、堵管、混凝土设备故障等等。采取的补救措施：

（1）护筒变形。宜根据变形程度回填块石至变形部位，用冲击锤反复冲击，直至复圆。严重变形的护筒可拔出重打；若埋入较深护筒卷边严重，可采用冲击锤冲击端口的卷边，使之冲成碎片后，用磁铁吸出碎片。

（2）塌孔。当塌孔不严重时，可回填至塌孔位置以上，采取改善泥浆性能、加高水头、重钻等措施；护筒底口塌孔，采取跟进护筒，下内护筒等方法；当塌孔严重时立即回填块石，砂土等，待回填物稳定后，重新冲孔。

（3）钻孔漏浆。可采用继续加深护筒、加稠泥浆浓度改善泥浆性能等，或填入碎石土、粘土反复冲击。

（4）砼浇筑中断。灌注桩砼浇筑是否顺利是桩基质量能否得到保证的最后环节，因此，必须做好砼浇筑应急预案：

①一般情况砼搅拌站设置高处，导致砼泵管沿坡面向下走，而灌注桩所用砼塌落度较大，很容易因混凝土离析发生堵管现象。而在每隔100m左右人为设置一个向上的弯头，能够避免混凝土中水、砂浆、粗骨料分离，减少堵管发生的概率。另外，由于泵管管线较长，在气温较高的季节施工，必须对泵管表面进行覆盖，或者采取浇水降温，防止砼塌落度损失较大导致堵管事故发生。

②砼浇筑所采用的导管必须使用快速接头的导管，减少使用法兰接头的导管。法兰接头的导管拆接时间较长，容易导致泵管内的砼离析，从而导致堵管事故发生。

③在砼浇筑速度较慢或者中断的情况下，操作人员必须不时的上下提拔导管，防止埋管事故发生。

④出现导管堵管应立即查找导管堵管位置，查明导管埋深，为正确处理提供依据。如果堵管后砼面在护筒内，可以将导管拔出，作接桩处理。导管拔出后，立即进行清孔，将桩顶浮浆清理干净，孔内砼终凝后，将孔内水抽干，采用人工对桩顶进行凿毛清洗，然后采用导管干法进行砼浇筑，并采用振捣棒振捣。

如果堵管位置在护筒范围以下，必须查明当前的砼面标高，保证导管埋深2m，然后拔出导管，重新进行首罐料浇筑，首罐料浇筑完成后，必须采用外力保证导管插入砼面以下（堵管前的砼面），砼浇筑结束前，必须保证堵管前砼面以上部分全部翻出，防止断桩事故发生。

⑤为防止因机械设备故障导致砼浇筑中断，必须对搅拌站、装载机进行定期检修。砼搅拌站应配备2台搅拌机，如果其中一台搅拌机出现故障，另一台还能继续进行砼搅拌，保证砼浇筑不中断。混凝土输送泵出现故障则加快修复的同时，采用施工预案中的其它运输方法或联系商品砼公司采用汽车泵泵送等方式保证砼浇筑的连续性。

六、结束语

文中所述水下混凝土灌注型嵌岩桩施工须注意的几个主要问题及处理的方法，是在总结工程实践中的经验而得出来的。工程技术人员应结合工程的实际情况选用合理的方法解决实际遇到的各类问题。其前提是要满足设计和规范的要求，以确保桩基的承载力等功能的正常发挥。

参考文献:

[1]交通部第一公路工程总公司主编.公路施工手册桥涵（上册）[M].人民交通出版社出版.2000，1，28.

[2]宋功业，邵界立编.混凝土工程施工技术与质量控制[M].中国建材工业出版社，2003，1.