车头大桥桩基水下混凝土灌注施工及质量控制

陈永刚 龙岩市高速公路建设指挥部

车头大桥桩基水下混凝土灌注施工及质量控制

陈永刚 龙岩市高速公路建设指挥部

结合永武高速公路A 7合同段车头大桥钻孔灌注桩的混凝土施工过程，简要介绍了桩基础水下混凝土浇筑的施工方法及注意事项。

水下混凝土；灌注；施工

underwater concrete; pouring; construction

1 工程概况

车头大桥位于福建永武高速A7合同段内，永武高速公路是国家高速公路“长春至深圳”福建省境内段的组成部分,起点位于福建永安市，终点福建武平。大桥全长307米，桥型布置为：10×30米预应力混凝土连续T梁，跨越新泉河。桥墩采用柱式墩，基础采用钻孔灌注桩基础，桩基布置为2×2×9共36根，桩径分为1.6m、1.8m。全桥桩长最长40m,最短15.83m设计混凝土强度等级均为C25。

2 水下混凝土浇筑前的准备工作

2.1 水下混凝土砼制备

水下混凝土配合比设计注意控制砼初凝时间及坍落度。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。坍落度应控制在180±20毫米之间，砼灌注距桩顶约5米处时，坍落度控制在160～170毫米，以确保桩顶浮浆不过高。原材料选择根据要求采用级配良好的中砂，严格控制并检测每批砂的含泥量、含水率、坚固性、泥块含量及碱集料反应等，筛分试验要求其细度模数控制在2.3～2.8;粗集料采用级配良好的石灰岩或花岗岩碎石。要求粒径在5～25mm，满足JTJ041－2000《公路桥涵施丁技术规范》规定的最大粒径不应大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4。同时不应大于40mm的要求，并严格控制并检测碎石的含泥量、针片状颗粒总含量、岩石的抗压强度、压碎指标、泥块含量和碱集料反应等。选用的硅酸盐水泥，除进场时提供相应的质保书外，还须严格按规范对其取样进行标准稠度用水量、凝结时间、安定性及胶砂强度试验，检验合格后方可投入使用。

2.2 导管检验准备

车头大桥桩基水下混凝土灌注采用直升导管法，导管采用φ273mm×8mm无缝钢管制成，接头为快速接头。使用前必须做水密试验，其方法是把拼装好的导管先灌满水，两端封闭，一端焊接出水管接头。另一端焊接迸水管接头，并与水泵出水管相接，启动水泵给导管注入压力水，当水泵的压力表压力达到导管须承受的计算压力时，稳压10 min后接头及接缝处不渗漏即为合格。 砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。计算导管可能承受的最大内压力Pmax如式：

式中：Pmax-导管可能承受到的最大内压力（Kpa)；

rc-混凝土密度（KN/m3),取24.0KN/ m3；

hc-导管内混凝土柱最大高度（m),取车头大桥最长桩基40米；

rw-孔内泥浆的密度（KN/m3),取11.0KN/m3；

hw-孔内泥浆的深度(m)；

计算Pmax=676Kpa,进行水密试验。

2.3 桩基清孔准备

当桩基础成孔至设计标高后，应充分利用钻杆在原位进行第1次清孔，直到孔口返浆比重持续小于1.00～1.20，测得孔底沉渣厚度小于50mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管，沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注，由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第2次清孔，当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。

3 水下混凝土灌注操作技术

3.1 导管下放就位

钢筋笼下放定位完成后，及时下放混凝土浇筑导管。导管下放前检奄每根导管是否干净、畅通、有无小孔眼以及止水“O”型密封圈的完好性。导管接长时采用两根工字钢加工而成的活动卡盘固定，逐节吊装接长下放，导管底标高要求控制在距桩底标高以上40cm处。下放过程中注意垂直快速，并保持与孔位中心线一致。导管接长中要检查“O”型密封圄的完好性和涂抹黄油，保证导管密封性和拆除方便。

3.2 二次清孔

安装导管到位后，采用标准测绳和标准锥形测锤(重4～6kg，锥底直径13～15cm，高20～22cm)来检测实际孔深，根据终孔孔深反算孔底的沉渣厚度，检查泥浆指标和沉渣是否满足要求。如果不能满足要求，马上利用混凝土浇筑导管进行二次清孔，直到孔底沉渣厚度满足设计要求。及时报请现场监理检测泥浆指标和沉渣厚度，合格后，立即拆除吸泥弯头，开始浇筑水下混凝土。

3.3 首批混凝土浇筑

按JTJ 041-2000《公路桥涵施工技术规范》规定，首批混凝土的用最应满足导管初次埋深H2≥1.0m和填充导管底部间隙的需要。设导管下口离孔底40cm，参照规范进行计算各墩桩基首批混凝土用量（式2计算)：

式中:V-首批混凝土所需用量（m3)

D-桩孔直径（m)

H1-导管底端至孔底间距（m)

H2-导管初次埋置深度（m)

D-导管内径（m)

h1-混凝土面高度到达H2顶面时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度(m),h1=rwhw/rc（rw、hw、rc意义同式1）

以车头大桥右幅1#墩-1号桩基为例，桩径1.6米，桩基础长28.908米，计算V=2.85m3，首批混凝土浇筑的集料斗容量采用4m3大于V。首批封底混凝土采用拔塞法施工。先在小料斗底口安装塞子封住小料斗，集料斗混凝土装满后。稍微打开集料斗阀门放混凝土入小料斗，同时吊车起吊拔塞，在小料斗混凝土下落的同时全面打开集料斗阀门，连续补充混凝土进入小料斗中，封底混凝土在没有灌注完前保证小料斗不要漏空。

3.4 正常浇筑

首批混凝土封底成功后，随即转入正常灌注阶段。混凝土经泵送，不断地通过集料斗、浇筑料斗及导管灌注至水下，直至完成整根桩的浇筑。正常灌注阶段导管埋深控制在2～6m，且每30min左右测量一次混凝土面标高，测点不少于2个，当测点出现较大的高差时，应及时调整导管埋深。当混凝土灌注临近结束时，核对混凝土的浇筑数量，以确定所测混凝土的高度是否准确，当确定混凝土顶面标高到位后，停止灌注。灌注完成后，混凝土顶面应高于设计桩顶标高0.5～1.0m，以保证桩头混凝土质量。

4 注意事项

4.1 防止混凝土浇筑时出现堵管现象

堵管现象主要分为两种，一种是气堵，当混凝土满管下落时，导管内混凝土(或泥浆)面至导管口的空气被压缩，当导管外泥浆压力和混凝土压力处于平衡状态时就出现气堵现象，解决气堵现象的措施有：首批混凝土浇筑时，在泥浆面以上的导管中间开孔排气，当首批混凝土满管下落时，空气能从孔口排掉，就不会形成堵管。首批过后正常浇筑时，应将丝扣连接的小料斗换成外径小于导管内径的插入式轻型小料斗，使混凝土小于满管下落，不至于形成气堵：另外一种堵管现象为物堵，是由于混凝土施工性能不好，石子较多，或混凝土原材料内有杂物等。在混凝土垂直下落时，石子或杂物在导管内形成拱塞，导致堵管。其控制的前提要求混凝土有较好的流动性，同时加强原材料进场检验管理，使混凝土原材料中不含有任何杂物，并在浇筑现场层层把关，确保混凝土浇筑顺利。

4.2 防止出现断桩现象

断桩主要是导管埋置深度不够，导管拔出了混凝土面(或导管拔断)，形成了泥浆隔层。防止措施为：对导管埋深进行记录，同时用搅拌站浇筑量校核测深锤测得混凝土面标高，始终保持导管埋深在4m以上，同时对导管要进行试压，并舍弃使用时间长或壁厚较薄的导管，确保导管有一定的强度。

5 结束语

车头大桥36根桩基水下混凝土已顺利浇筑完毕，经过桩基检测质量合格率100%，目前已经顺利建成通车。水下混凝土浇筑施工过程中具有不可见性，施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。因此现场施工人员要严格把握每道工序质量，高度负责，仔细检查，认真记录，及时消除隐患，防止浇筑过程中堵管及断桩情况的发生，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，确保桩基质量。

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[2]翟新杰.浅谈如何控制水下混凝土灌注桩的施工质量[J].山西建筑.2008 34(16)：215—216

[3]崔登云.深水超长钻孔桩成孔工艺及水下混凝土施工技术们.铁道建筑技术.2007(2)：39—42

Combined with the concrete construction of bored pouring pile for Chetou Bridge in Contract A7 of Yong-Wu Expressway Project, this paper briefly introduces the construction methods of underwater concrete placement for pile foundation and matters needing attention.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.035

陈永刚，男，1977年7月出生，2000年毕业于福建林学院交通工程系，交通工程专业，本科。