浅谈水下混凝土钻孔灌注桩施工技术质量控制

摘要:钻孔灌注桩应用越来越广，大量桩基础需采用水下混凝土灌注成桩。水下混凝土灌注是钻孔灌注桩的最后一道工序，也是最重要的一道工序，该工序完成质量的好坏，直接关系到成桩的好坏，对该工序的完成要求也特别高。研究水下混凝土灌注技术，可以更好的指导施工，加快工程施工进程，减少质量事故，保证质量安全，提高社会、经济效益。

关键词:混凝土;钻孔灌注桩;施工技术;质量控制

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

钻孔灌注桩施工过程主要可分为成孔阶段、清孔阶段、水下混凝土灌注阶段等三大阶段。钻孔灌注桩是一项工序多、技术要求高、工作量较大、并需要在一个短时间内连续完成的地下(或水下)隐蔽工程。要保质、保量、按期完成施工工程，必须认真做好施工的各项准备工作。

一、钻孔灌注桩的现状及质量通病

钻孔灌注桩是桥梁工程最常用的基础形式之一，它具有适应性强、对邻近结构影响较小、抗震性能强、施工噪音小、无振动、所需设备简单、操作方便、施工安全等特点;而且钻孔灌注桩可将所有上部结构传来的动载和静载均匀地传递至深层稳定的土层中，从而大大减少了基础沉降和不均匀沉降，故钻孔灌注桩被广泛采用。

由于钻孔灌注桩是在地下而且在水中成孔。最常见的缺陷有缩颈、扩径、短桩、断桩(夹泥)、混凝土离析及桩顶部分混凝土密实性差等。

二、成桩质量的原因分析

(一)影响桩身上部强度的原因分析

按照施工规范的规定，钻孔后要彻底清除孔底的淤泥，但在实际施工过程中，很难将淤泥彻底清除，于是在浇灌第一斗混凝土进行封底施工时，孔底沉积的淤泥必然混入混凝土中。由于用导管灌注的水下混凝土是从下往上顶升的，先灌入的混凝土顶升于孔的上面，这样就容易出现桩上段强度较低的现象。

(二)影响其它桩身质量的原因分析

1、混凝土浇注施工中，若导管插入混凝土内过浅(1.5m)，则成桩过程中混凝土的上升就不是顶升式的，而是摊铺式的，泥浆、泥块就容易混入混凝土中，进而影响到桩身的质量。

2、在钻孔成孔、拆除钻杆泥浆、停止循环至吊放钢筋笼、浇灌水下混凝土的全过程中，施工环节多，时间长，会在孔底淤积较厚的淤泥而影响成桩质量。静置的时间越长，淤积的淤泥越多。

三、水下钻孔灌注桩施工质量控制

在钻孔灌注桩的施工过程中，混凝土的水下灌注是关键的环节之一，混凝土水下灌注是否顺利直接影响桩基质量的好坏。因此，运用科学、实用的混凝土灌注工艺以确保工程质量显得尤为重要。

(一)水下灌注混凝土的性能参数

1、砼原料

粗骨料宜选用卵石，石子含泥量小于2%，以提高砼的流动性，防止堵管。

2、砼初凝时间

一般砼初凝时间仅3~5小时，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5~7小时，因此应加缓凝剂，使砼初凝时间大于8小时。

3、砼搅拌方法和搅拌时间

为使砼具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入35%～40%的水，然后与拌合料一起均匀加入50%～55%的水，最后再加入10%～15%的水(如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量)。

(4)坍落度选择

坍落度应控制在180±20mm之间，砼灌注距桩顶约5m处时，坍落度控制在160~170mm，以确保桩顶浮浆不过高。气温高，成孔深，导管直径在250mm之内，取高值，反之取低值。

(二)混凝土灌注施工技术

1、首批混凝土灌注

混凝土首灌注量与泥浆至混凝土面高度、混凝土面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。孔径越大，首批灌注的混凝土量越多，由于混凝土量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批混凝土在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满混凝土，甚至漏斗内还有部分混凝土，此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加混凝土，然后再稍拉导管，这样能使混凝土顺利下落到孔底，下灌后继续向漏斗加入混凝土，进行后续灌注。

2、后续混凝土灌注

后续混凝土灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的混凝土下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入混凝土，牵动导管的作用如下:

(1)有利于后续混凝土的顺利下落，否则混凝土在导管中存留时间稍长，其流动性能变差，与导管间磨擦阻力随之增强，造成水泥浆缓缓流坠，而骨料都滞留在导管中，使混凝土与管壁摩擦阻力增强，灌注混凝土下落困难，导致断桩，同时，由于粗骨料间有大量空隙，后续混凝土加入后形成的高压气囊，会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水，有时还会形成蜂窝状混凝土，严重影响成桩质量。

(2)牵动导管增强混凝土向周边扩散，加强桩身与周边地层的有效结合，增大桩体摩擦阻力，同时加大混凝土与钢筋笼的结合力，从而提高桩基承载力。

3、后期混凝土的灌注

在混凝土灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部混凝土不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。

四、混凝土灌注施工的技术要点

因为水下混凝土施工的隐蔽性强，很容易产生松散、离析、缩颈等混凝土质量缺陷，因此，必须着重控制水下混凝土的浇注质量，包括选好原材料、做好配合比、改进工机具、严格按操作规程施工等方面。

(一)完成钻孔到混凝土浇灌过程的作业时间要紧凑，不宜过长;混凝土的浆体浓度要恰当，浇灌量不得低于设计值，不然会降低泥浆的置换率造成夹泥。

(二)在灌注过程中，要严格把握施工进度和时间，经常地略微提升导管，以使混凝土均匀注入。严格控制导管埋入混凝土的深度，每间隔15~20min，要对混凝土面和导管沉入深度进行一次测量和校核。

(三)桩身质量的验收

灌注桩质量的检验内容和方法应符合规范的规定，通常检测承载力采用桩荷试验或大应变动测法，而检验桩身质量一般是通过对钻芯样实施超声波检测进行检验，抽查数量不少于总桩数的10%，若工程需要时，还可相应增加检验数量直至逐根检查。

钻孔灌注桩施工中，由于施工工艺种类较多，在成孔阶段和水下混凝土灌注阶段中容易发生诸如坍孔、钻孔偏斜、漏浆、卡钻等质量事故。施工时，应以预防为主，对可能出现的问题考虑周全。严格认真地进行施工，要杜绝侥幸心理，加强施工管理，实行全面质量管理，这样就可以减少一些事故的发生。