桥梁水下灌注桩施工技术及断桩处理

李希顺 吴卫星 张晓辉 琚龙昌 袁宾

【摘要】 桥梁混凝土灌注桩桩基的成孔，及混凝土灌注前对成孔的施工处理是保证桥梁桩基符合设计要求的重要环节，而断桩的处理在保证设计指标的同时，为桥梁的安全性、经济性探索了一条路径。

【关键词】混凝土灌注桩；清孔；断桩处理

Bridge Pile Construction Underwater Technology and Broken Pile Treatment

Li Xi-shun1，Wu Wei-xing2，Zhang Xiao-hui3，Ju Long-chang2，Yuan Bin2

（1.Weihui Municipal CorporationWeihuiHenan453100；

2.Henan Provincial People's Victory Canal AuthorityXinxiangHenan453003；

3.Henan Branch source of water conservancy construction detection LtdZhengzhouHenan450003）

【Abstract】Hole Bridge concrete pile pile， and before the pouring of concrete into the hole on the construction process is to ensure compliance with the design requirements of Bridge Pile important part of treatment of broken pile and in the same time to ensure that the design specifications for the safety of the bridge， economic explore a path.

【Key words】Concrete pile；Khong；Broken Pile Treatment

1. 灌注桩钻孔技术要求

桥梁灌注桩钻孔成型后，应进行清孔，首先要检测泥浆性能的各项指标是否合格，清孔后泥浆指标范围应控制在相对密度为1.03～1.10；粘度17～20Pa.s；含砂率≤2%；胶体率≥98%。

1.1清孔方法有换浆，抽浆，掏石渣，空压机喷射，砂浆置换等，可根据具体情况选择使用。在清孔排查时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔。

1.2不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。孔径的检测标准应控制不小于设计桩径。孔的中心位置控制误差，群桩在±100mm，单排桩在±50mm。孔深的控制，摩擦桩、支承桩不小于设计规定。

1.3泥浆及石渣的沉淀厚度摩擦桩应符合设计要求，当设计无要求时，对于直径≤1.5m的桩≤300mm；对桩径>1.5m或桩长>40m或土质较差的桩≤500mm；支承桩不大于设计规定。

2. 钢筋笼吊装就位的技术要求

2.1长桩钢筋笼宜分段制作，分段吊装。分段长度应根据吊装条件确定，应确保不变形，钢筋接头应错开。

2.2在钢筋笼骨等外侧设置控制保护层厚度的导向鼻定位筋，其间距竖向为2m，横向圆周不小于4处，钢筋笼顶端应设置吊环。

2.3骨架入孔一般用吊车，无吊车时，可采用钻机钻架，灌注塔架，起吊应按钢筋笼长度编号入孔。

2.4钢筋笼骨架的制作和吊放允许偏差，主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm；骨架外径±10mm，骨架倾斜度±0.5%；骨架保护层厚度±20mm。骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程±20mm，骨架底面高程±50mm。其次，应对孔深、孔径和设计标高进行检测，若各项指标完全符合设计要求后，再进行钢筋笼吊入。在灌注水下混凝土之前，应再次检测孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。

3. 灌注水下混凝土的几点要求

3.1保证用电，配备应急用电设备。灌注水下混凝土的搅拌机能力，应能满足桩孔在规定时间内灌注完毕。灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间，若灌注时间长于首批混凝土初凝时间，则应掺入缓凝剂。

3.2水下灌注混凝土易采用混凝土搅拌运输车运送，保证连续浇筑，要计算运距、浇筑时间合理安排运输车辆，下料时观察混凝土的流动性、和易性、砂石料不能有离析等现象。

3.3灌注时，首批混凝土的数量应满足导管首次埋置深度（≥1.0m）和填满导管底部的需要。所需混凝土数量可参照公式计算：

V≥πD2/4（H1+H2）+πd2/4h1 （1）

式中：V——灌注首批混凝土所需数量（m3）；

D——桩孔直径（m）；

H1——桩孔底至导管底端间距，一般为0.4m；

H2——导管初次埋置深度（m）；

d——导管内经（m）；

h1——桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土桩平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m）；

即 h1=HWrw/rc 。

HW——井孔内水或泥浆的深度（m）；

rw——井孔内水或泥浆的重度（KN/m3）；

rc——混凝土拌合物的重度（取24KN/m3）；

3.4混凝土拌合物运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度等，如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求，不得使用。

3.5首批混凝土拌合物下落后，混凝土应连续灌注。在灌注过程中，应经常检测井孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深。

3.6为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升到骨架底4m以上时，提升导管，使其底高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注进度。

3.7灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为0.5～1.0m。以保证混凝土强度，多余部分接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。

4. 水下灌注桩施工出现阻管断桩现象的几种情况

4.1导管内径过细（通常在200～350mm之间）或导管密封不严，造成阻塞。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力P的1.3倍，P可按公式计算：

P=rchc-rwHw （2）

式中：P——导管可能受到的最大压力（KPa）；

hc——导管内混凝土桩最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计；

HW、rw、rc 符号意义同公式（1）。

4.2导管分节过长（通常埋深在2～6m）提不出导管。

4.3混凝土拌和物和易性不好，在运输过程中，运距过远，造成离析和泌水现象。灌注时应保持足够的流动性，其塌落度宜控制在180～220mm之间。

4.4混凝土灌注时间过长，造成导管内混凝土初凝阻塞或混凝土拌合物内有大块物质阻塞导管等。

5. 桥梁灌注桩的断桩缺陷处理方法

桩基在水下灌注过程中，无论是什么原因造成导管阻塞，都需要进行处理。

5.1用水泵或泥浆泵将孔内的水（泥浆混合物）抽干，在确保无塌孔施工安全的情况下，用吊车或成孔设备，逐节拔出导管，导管拔不出时，用人工顺导管下到孔内混凝土灌注层面，用焊机或气割机，可将导管的最下端割掉，并拔出孔外，然后用人工从钢筋笼内下到断面处，将断面处的混凝土向下凿除30cm左右，并把凿除的混凝土清除孔外，将新凿面清扫干净，用清水冲刷断面。在断面处用1：1的水泥砂浆涂抹2～3cm厚，水泥用同厂家、同标号产品，便于上下混凝土拌合物粘接。按程序继续灌注混凝土，在灌注时可分层用插棒振捣，振捣高度不低于2米即可。

5.2做好施工记录，留好影像资料，并做缺陷备案。此方法，简单易行，便于操作，桩基质量有保证，无后遗症，通过对十几根断桩的处理，并经河南省交通设计院试验室对每个经过处理后的桩基做大应变承重试验和超声波声测试验，均符合设计承重数值和达到声测Ⅰ类桩标准。从而减少了许多断桩缺陷处理的复杂程序，节约了资源，并保障了工程顺利进行。

6. 结语

桥梁水下灌注桩施工中，要从施工放线、钻孔、清孔、放置钢筋笼、混凝土导管、灌注混凝土等环节入手，每一施工步骤都要按施工规范进行，做好施工记录，及时发现阻管断桩现象，当出现断桩时，按上述方法进行处理，就能避免废桩，保证桥梁桩基安全、减少工程浪费，通过对十几根断桩的处理，经检测均能达到设计承重数值和声测Ⅰ类桩的标准。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》﹙JTJ041-2000﹚.

[作者简介] 李希顺（1962-）男，籍贯：河南新乡市人，职称：高级工程师，目前从事南水北调中线工程路桥专业监理工程师。