浅议水下钻孔灌注桩的施工技术及质量控制

孙静

摘要 ：水下灌注桩工程属于隐蔽工程，施工工艺复杂，施工难度大，质量要求高，钻孔灌注桩施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，文章通过具体工程实例，详细介绍了水下钻孔灌注桩的施工，探讨了钻孔灌注桩施工应注意的问题，以积累钻孔灌注桩施工经验，保证钻孔灌注桩的工程质量及工程施工的顺利进行

关键词 ：水下钻孔灌注桩 施工 质量控制

1、工程概况

黄壁庄水库位于河北省鹿泉黄壁庄镇附近的滹沱河干流上，属于大（1）型水利枢纽工程。灵正渠渠首工作桥连接黄壁庄水库和进水塔启闭机室，主要满足人行通过，属人行桥。灵正渠渠首工作桥原结构为混凝土结构，其中1#桥墩为直径1500mm、2#3#4#5#直径为1200mm的柱形结构，自启闭机室至大坝分0#墩台、1#至5#桥墩，6#桥台，共分为6跨。2012年5月由河北省工程质量检测中心对工作桥检测，1#-3#墩开裂严重，倾斜位移变形，建议加固处理。

工程实施方案：拆除原桥1～3#桥墩，并在1、2#墩及2、3#墩间分别设改建新桥墩，作为改建桥1、2#墩，采用柱式墩接灌注桩基础。其中1#墩墩柱及桩基直径为2.5m，2#墩柱及桩基直径为1.6m。利用原桥4#、5#墩并进行工程处理，拆除4、5#墩帽并保留竖向钢筋，凿除墩柱表面至混凝土露出钢筋，加粗墩柱直径至1.6m，浇筑墩帽，将处理后墩柱作为改建桥梁的3、4#墩。0#桥台利用原水工牛腿，进行植筋浇筑支座垫石处理。拆除原桥6#桥台，重建改建桥梁5#台，改建桥台为盖梁接扩大基础形式。

2、 钻孔灌注桩施工工艺流程

墩台、桩基定位—建立水上平台—成孔—设置护筒—第一次清孔—测孔深、孔径及沉渣—安放钢筋笼—下导管—第二次清孔—测定沉渣—安放隔水塞—连续灌注水下混凝土、测坍落度、做混凝土试块一桩身质量无损检测。

3、 钻孔灌注桩主要施工技术

3.1 测量放线定位桩

应由24个舟体组合形成的舟桥平台的纵向轴线与旧桥中心轴线重合，并在旧桥1#、2#、3#墩的水面以上50cm处设抱箍与浮动平台的I40a井子框架固结，从而实现新桥桩的正确定位。

3.2 设置护筒

护筒可采用14mm厚钢板到专业钢结构加工部门分节制作，直径2.5m的桩护筒制作长度3节均为4.4m，总长为13.2m，直径1.6m 的桩护筒制作长度1节7.5m。其内径应大于设计桩径200mm，埋设深度低于库区淤泥深度5m左右，其上部高度宜高出平台不少于50cm。由于库区边坡为干砌石护坡，为防止下钢护筒时遇干砌石护坡钢护筒卷刃，在钢护筒底部焊接18mm锯齿状钢板，另在钢护筒外壁设置4根外肋，钢护筒底部外肋打磨削尖并让外肋超出钢护筒约40cm，护筒中心竖直线应与桩中心线重合，一般平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%；对深水基础中的护筒，平面位置的偏差可适当放宽，但不应大于80mm。钢护筒埋设采用导向架定位、分节焊接，利用振动锤安装钢护筒。

3.3 钻孔

采用冲击钻机进行钻孔，孔内泥浆利用现场存放的粘土块制作。

3.4 泥浆护壁

钻孔泥浆由水、粘土（膨润土）组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大靜水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流。调制的钻孔泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。

3.5 清孔

方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，要求用手触摸泥浆中无2～3mm的大颗粒为止，并使泥浆的相对密度1.03—1.15t/m？，泥浆相对密度逐渐降低后向孔口溢出，达到清孔标准后即可停止清孔。清孔的同时要特别注意不要使孔壁坍塌，不得用加深孔底的方法来代替清孔。清孔次数按要求和清孔后孔底钻渣沉淀厚度应符合图纸规定值为前提进行，桥基础钻孔后一般需进行两次清孔。清孔后孔底沉淀物厚度应等于或小于50mm。

3.6 灌注混凝土桩

灌注桩采用商品混凝土，利用泵车泵送灌筑。安装一个6m？混凝土的漏斗，等清孔完毕，安放钢筋笼到位后，安装导管（导管距孔底20cm），在导管上放此漏斗，灌注前先将漏斗混凝土注满，利用吊车吊钩将漏斗下方的阀门拽开，一次性灌入6m？混凝土，将导管压住（2.5m直径可升高1.6m左右）即可正常灌注。灌注时不断检测导管埋深，防止断桩。在整个灌注时间内，导管出料口应伸入先前灌注的混凝土内至少2m，以防止泥浆及水冲入管内，且不得大于6m。应经常量测孔内混凝土面层的高程，及时调整导管出料口与混凝土表面的相应位置，导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，导管提升时，不得挂住钢筋笼，并始终予以严密监视，导管应在无水进入的状态下填充。为确保桩顶质量，灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为0.5m～1m，以保证混凝土强度，多余部分应在接桩前凿除，桩头应无松散层。

所有灌注桩在墩柱施工前均应找有相应资质的检测单位作超声波无破损检测，确认质量合格后方可进行下一步工序。

4、 钻孔灌注桩质量控制

4.1钻孔灌注桩的测量放样包括平面和高程，施工单位必须做到“有放必复、放复分开”。

4.2钻孔桩的各种原材料、商品混凝土，由施工单位材料员持证上岗，实行先试验合格凭检测报告和有关质量保证资料齐全，方可使用。

4.3防止离析现象。导管灌注水下混凝土的离析现象还会存在，但良好的配合比可减少离析程度，因此，现场的配合比要随水泥品种砂、石料规格及含水率的变化进行调整为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前都复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，及时填入原始记录和制作试件。

4.4防止发生断桩、夹泥、堵管等现象。为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象 加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制，导管在混凝土面的埋置深度保持在2～4 m ，不宜大于5 m和小于1 m ，严禁把导管底端提出混凝土面，当灌注至距桩顶标高8～10 m时

将坍落度调小至12～16 cm 以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中 ，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁 ，导致孔壁下坠或坍落，桩身夹泥这种现象比较容易发生。因此在灌注过程中均每灌注2 m3左右测一次混凝土面上升的高度，确定每段桩体的充盈系数大于l。

由于正确地选用了科学合理的施工工艺 使水下钻孔灌注桩经小应变检测均为I类桩 单桩承载力达到了设计要求。

4.5强化现场施工管理。钻孔灌注桩工艺环节多、隐蔽性强、一环扣一环，必须环环扣紧。成孔，下钢筋笼，下导管，特别是灌注水下混凝土，直接关系到钻孔桩的成败。

参考文献：

[1]孙海军.姜成水 水下混凝土灌注桩施工质量控制[期刊论文]-中国科技博览2010（6）.