人工挖孔桩水下混凝土灌注施工

人工挖孔桩水下混凝土灌注施工

摘 要：人工挖孔桩水下混凝土灌注施工过程中要保证骨料的级配，控制好混凝土的和易性，计算出首批混凝土用量，控制好导管的提升速度。

关键词：水下混凝土 拌和 灌注 提升速度

前言：

人工挖孔桩水下混凝土灌注是成桩的关键环节，但往往由于施工工艺不当，断桩、堵管、夹层、蜂窝等质量问题也时有发生。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极为重要。

**高速公路第**合同段地处山区，有特大桥1座，大桥2座，中桥2座，互通匝道桥3座，桩基数量较多，任务量较大，其中有部分桩基位置在较高的陡坡处，施工难度较大，无法采用钻机施工，只有采用人工挖孔的方法施工。人工挖孔桩成孔后，由于下雨和基坑的渗漏，孔内水深约10m，灌注混凝土是一大难题，如采用干灌法施工，必须先将孔内水全部排出，工人下到孔内进行分层振捣混凝土，施工速度较慢，又无法保证桩基的完整性。我项目经研究决定，采用水下混凝土灌注的施工方法，实践证明，此种方法灌注混凝土速度较快，既能保证桩基的完整性，又减少了工人的劳动力，大大提高了工作效率。本文将主要介绍水下混凝土灌注的几个施工要点：

1 水下混凝土拌和质量的控制

1.1 混凝土的原材料

首先控制好混凝土的级配，混凝土强度设计为C30，骨料选用碎石，其粗骨料的粒径分别为16~31.5mm、10~20mm，细骨料的粒径为5~10mm，碎石含泥量小于1%，细集料选用中砂，砂含泥量小于5%，水泥牌号为425#。混凝土的配合比经实验室验证后是水泥：砂：5~10mm碎石：10~20mm碎石：16~31.5mm碎石：减水剂：水=398：817：200：399：399：3.18：187。

1.2 混凝土的搅拌方法和搅拌时间

为使混凝土具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、碎石、砂、减水剂倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30%的水，然后与拌合料一起均匀加入60%的水，最后再加入10%的水，使水泥将骨料充分的包裹，最后加水到出料时间控制在60～90s内，使混凝土得到充分搅拌，保证水泥进行正常的水化过程。

1.3 混凝土的初凝时间

本工程桩基灌注经过现场施工后，确定混凝土初凝时间控制在5~6h为最佳状态，可以有效地保证混凝土的浇注效果。

1.4 混凝土的坍落度

坍落度应控制在180±20mm之间，混凝土灌注距桩顶约5m处时，坍落度控制在160～170mm，以确保桩顶浮浆不过高。

1.5 混凝土的和易性

本工程的混凝土合理选用粗细料的颗粒级配，使粗细骨料本身成为稳定的骨架，确保

了混凝土的流动性、和易性；适宜的水泥细度、粒度分布和颗粒形状，对于改善混凝土的和易性也是非常有效的。施工中如遇到混凝土和易性不好时，可以采取以下几种调整方法：

1.5.1 当坍落度小于设计要求，粘聚性和保水性合适，可以保持水灰比不变，增加水泥和水用量，相应减少砂、石用量，砂率不变。

1.5.2 当坍落度大于设计要求，粘聚性和保水性合适，可以保持水灰比不变，减少水泥和水用量，相应增加砂、石用量，砂率不变。

1.5.3 当坍落度合适，粘聚性和保水性不好，可以增加砂率，保持砂、石总量不变，提高砂用量，减少石子用量。

1.5.4 当砂浆过多引起坍落度过大，可以减少砂率，保持砂、石总量不变，减少砂用量，增加石子用量。

2 水下混凝土灌注质量的控制

浇筑混凝土前必须检查孔底是否有沉渣，如有应尽快清除，否则会直接影响桩基质量。

2.1 导管

导管选用壁厚5mm，直径30cm的无缝钢管，分节加工，每节长度以2.5~4m，还需加工0.5m、1m、1.5m长各一节作为高度调节。导管在使用前和使用一个时期后，除应对其规格、外观质量和拼缝构造进行认真地检查外，还需做拼接、过球、承压及水密性试验。

2.2 首批混凝土灌注

经过计算，我标段最大桩径为2.5m，按1.1的扩孔系数，计算首批8m3混凝土上升高度大约是1.3m，导管底部悬空30cm，那么导管埋深为1m，满足规范要求。小于2.5m桩基灌注混凝土施工，首批混凝土上升高度相应加大，均能满足导管埋深要求。因此，确定首批混凝土用量为8m3。

2.2.1 安装导管前，仔细计算导管总长度，合理组合导管，调节管放在顶部，防止后续混凝土灌注不下料时，导管埋深又不多，可以及时拆除调节导管，使混凝土正常下料，导管底部距孔底高度控制在30cm左右，确认无误后，方可进行首批混凝土的灌注。

2.2.2 施工时，首先用混凝土运输车装8m3混凝土运至孔口附近，将运输车的出料口与料斗连接，料斗容积大约2m3，首先将料斗内放满混凝土，当首批混凝土灌注开始时，使运输车内的混凝土与料斗内混凝土保持连续性。当混凝土运输车不能够到达孔口附近时，可用混凝土泵车将混凝土输送至料斗内，确保首批混凝土的连续性。实践证明，首批混凝土浇筑后，均可以满足底部导管埋设深度的要求。

2.2.3 首批混凝土顺利灌入孔底后，立即探测孔内混凝土面高度，计算导管埋置深度，确保符合要求后即可正常灌注。

2.3 后续混凝土的灌注

后续混凝土灌注中，当出现非连续性灌注时，料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，再向料斗中加入混凝土，牵动导管的作用如下：

2.3.1 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。

2.3.2 牵动导管增强混凝土向周边扩散，加强桩身与周边护壁的有效结合，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。

2.4 顶部混凝土的灌注

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，这时应稍提高料斗增大落差，以提高其密实度。当浇注完毕后，顶部3m混凝土需要振捣密实，以保证质量。

2.5 混凝土的灌注速度

在控制混凝土初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，同时，缓慢地、均匀的提升导管，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，使管内混凝土不因提升速度过快而产生气层。在灌注过程中必须每灌注4m3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。这对提高混凝土的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，记录好提升次数以及每次提升高度，计算好导管埋深，杜绝因提升不当导致断桩，灌注过程中要做好各道工序的密切配合工作。同时，加快浇注速度，减少混凝土的滞留时间，浇注过程中要经常牵动导管，使混凝土散开，充分与护壁和钢筋笼接触，有效结合，加强结合力。

3 总结

人工挖孔桩水下混凝土灌注需要做好各项前期工作，控制好提升速度以及混凝土的搅拌质量，各个工序要有统一安排、指挥，保证浇注的质量。目前，我项目采用此种方法施工的桩基，经过检测，结果均为Ⅰ类桩。经过实际验证，人工挖孔桩水下混凝土灌注的施工方法，不仅节省了人力，加快了施工进度，同时也保证了工程质量。