浅谈钻孔灌注桩水下砼灌注
论文关键词：钻孔灌注桩；水下砼灌注；水下砼性能指标
论文摘要：文章对影响钻孔灌注桩水下砼灌注中的砼的性能指标、泥浆性能指标、导管及隔水塞等问题进行了探讨，并根据实际施工经验提出砼、泥浆的合适控制指标，总结了对灌注前的准备、初期灌注、中期灌注、后期灌注的合理有效的控制措施，以确保水下砼灌注的质量。
钻孔灌注桩因具有承载力高、可以穿越软硬岩层及施工方便等优点，在我国沿海地区地基基础工程中被广泛使用。其中水下砼灌注是钻孔灌注桩成桩质量控制中的关键工序，若施工措施不当就会造成桩缺陷，甚至产生报废桩，从而给施工单位造成重大损失，因此，在水下砼灌注中运用合理的施工控制措施以确保工程质量显得十分重要。
一、水下砼性能指标的控制
灌注桩砼有其本身的特殊性，要求砼在灌注中具有较好的流动性、和易性，因此需要控制好砼的性能指标。
1．砼原材料。细骨料宜选用中粗砂；粗骨料优先选用卵石，其含泥量应小于2%，以确保砼和易性、流动性，防止堵管现象。
2．混凝土的初凝时间。砼初凝时间应大于桩的砼灌注时间，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，深桩灌注时间约为5～7小时。因此用于钻孔灌注桩的水下砼应掺加外加剂，使砼的初凝时间大于8小时，所掺加的外加剂不仅要具有缓凝作用，还应具有减水、改善和易性及节省水泥等材料作用。
3. 坍落度控制。在实际施工中坍落度控制在200~220mm较好，这样的砼具有良好流动性。在钻孔灌注桩水下砼灌注中发生堵管等问题往往砼的坍落度、初凝时间等性能指标有关，所以必须严把砼质量关。除了控制好砼质量外，在水下砼的灌注过程中还要注意其他方面的控制。
二、水下砼的灌注
1．灌注前的准备。（1）孔内泥浆性能指标的控制：砼灌注前应调控好泥浆性能指标，根据施工经验泥浆比重控制为1.10～1.25、含砂率小于等于8%、粘度小于等于28s 。因为泥浆比重过小，泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用，如果泥浆的比重过大、过稠会降低泥浆流动性，增加浇注砼的阻力，使的置换砼产生困难，从而影响成桩的质量。（2）灌浆导管的选择：灌浆导管的选择应根据桩孔的深度、钢筋笼的设计直径及导管的活动范围等因素来综合考虑，选择合适导管直径。一般大直径导管可以缩短砼灌注时间。导管每节长度可视工艺要求、桩深来确定，一般为0.5m 、1.0m 、2.0m ，底管长度不小于4m 。导管之间的连接采用高强螺栓，在使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6～1.0MPa ，使用时将导管内壁杂物清除，并检验防水胶垫是否完好、有无老化现象，对导管进行量长度、编号，确保导管连接可靠、使用有序、易于装卸及良好的密封性。（3）设置隔水栓塞：隔水栓塞的选择直接影响砼的初期灌注。所选用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。隔水栓塞一般有预制砼圆柱塞、球胆及橡胶栓塞，球胆栓塞采用篮球或排球胆。
在实际施工中，一般选用球胆栓塞，因为砼活塞极易因导管细微变形而卡死在导管内，易造成砼灌注的困难，而球胆栓塞却具有良好的弹性、隔水性、可多次重复使用及排出顺利等优点。
2．初期灌注。导管底端距孔底高度可根据桩径大小、隔水栓塞大小加以确定，一般控制在30～50cm ，桩径小时取大值。漏斗内砼的初灌注量必须满足初灌时导管底部一次性埋入砼中1.0～1.5m 。初灌量过小会造成脱管现象、底管口砼离析，造成断桩等事故，影响成桩质量。开始灌注时尽量准备足够的砼，砼下降产生的巨大冲击力可将孔底泥浆泛起，从而带动孔底沉渣返出，减少桩底沉渣厚度，提高桩的承载力。因为根据岩土有关理论说明：孔底的沉渣厚度少许的减少，则桩承载力将大幅度的增加。在灌首批砼之前先在料斗内放入0.1～0.3m3与砼标号的水泥砂浆，然后再放入砼，水泥砂浆起润滑导管作用。在首批砼顺利下滑至孔底后，立即检测导管内外的砼高度，检查导管是否埋入砼中，合格后应继续向漏斗加入砼，转入中期灌注，要确保砼灌注的连续作业，使砼和泥浆一直保持流动状态。
3．中期灌注。在中期灌注过程中，应匀速向漏斗内灌注砼，若突然灌注大量的砼，导管内空气将不能立即排出，会导致堵管。在灌注时需适当提升串动导管，串动导管时严禁碰撞钢筋笼，以防钢筋笼有上浮或下沉。串动导管作用：有利于后续砼的灌注。因为砼在导管内停留时间长，骨料滞留在导管中，使砼与管壁摩擦阻力增强，其流动性将变差，易造成上部砼下落困难，从而发生堵管；有利于提高砼密实度，保证成桩质量。串动导管可将砼挤入桩周围孔壁中，起到提高桩侧阻力的作用，另外也加大了砼与钢筋笼的握裹力。
在灌注中若发生堵管，在埋管深度不大时，可采用适当增加导管的上下串动高度及速度，使管内砼受力排出。如无效，可用大锤锤击导管或用钢管插入管内上下串动，仍无效应提出导管做事故处理，并做好记录备案。
在灌注过程中要及时拆卸导管。因为若导管埋深过大，将导致已灌注砼流动性降低，导管外砼对导管内砼的负压力增高，灌注超压力降低，使砼在导管内不易下落，若埋管过浅易造成断桩。据实际经验导管插入砼面深度以5.0～6.0m 为宜，导管串动幅度以1.0m 左右为宜。在灌注过程中，应经常用测锤探测砼面的上升高度，以正确判断砼的埋管深度，从而准确拆卸相应长度的导管，保持导管的合理埋深，以降低导管外砼对导管内砼的负压力，提高其超压力，使砼在导管内顺利排出。拆卸导管时应尽量缩短作业时间及砼在导管内的停留时间，以防堵管。拆卸下的导管应立即清洗干净。
4．后期灌注。在灌注砼的后期，由于导管内砼柱高度减少，超压力降低，而导管外泥浆的稠度、比重却增大，容易出现砼上升困难，因为砼必须以大大超过泥浆的反作用压力才能将孔内的泥浆挤压出孔口，在实际施工时，可采取在孔内加水稀释泥浆或人工扒拨部分沉淀物等方法，使砼灌注顺利。要控制好最后一次砼灌注量，避免浪费砼材料。砼超灌高度应符合设计要求，确保凿除浮浆后桩顶砼达到设计强度，实际施工可制作简易打捞工具捞取砼样以控制好砼超过高度，为防止桩顶空心，在灌注结束后，导管拔出砼之前应串动导管，幅度不超过50cm ，并且导管提升速度要慢。
在钻孔灌注桩水下砼灌注时，要合理控制好灌注速度，确保砼灌注时间不超过砼的初凝时间，这对于保证桩的灌注质量十分重要。只要工程技术人员在实际施工中做好准备，不断总结经验，加强对砼灌注的各环节的科学管理及控制，就可确保钻孔灌注桩水下砼的质量。
参考文献
[1]《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008．北京：中国建筑工业出版社，2008．
[2]桩基工程手册编写委员会．桩基工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1995．