论文部分内容阅读
摘 要：钻孔灌注桩是目前深基础中最常见的一种形式，广泛用于高层建筑、重型厂房、桥梁港口、码头等水利及相关工程中；其桩身混凝土施工必须采用水下混凝土浇筑法施工。水下混凝土浇筑由于施工时和施工后都不能对混凝土浇筑质量进行直接观察与控制，其施工的隐蔽性、工艺的复杂性和连续性，常导致桩身出现蜂窝、麻面、空洞、离析、夹泥或断桩等质量事故，不但延误工期造成重大经济损失，甚至潜伏安全隐患，危机人民群众财产与生命安全。
关键词：大直径灌注桩；施工技术；要点分析
中图分类号：TU74
一、灌注桩水下混凝土浇筑技术难点
水下混凝土由于施工工序繁杂，受地质条件与地下水环境环境影响较大，目前尚未有规范的施工方法，《公路桥涵施工技术规范》（JTG T F50-2011）中也只是对灌注桩施工的一些技术参数进行了规定，并未对施工工艺进行详细介绍。施工单位在对灌注桩混凝土浇筑的施工过程中，也基本上是凭借施工经验进行施工的。
对于直径大于2m的大直径灌注桩，其灌注施工，由于桩径大，成孔周期长，沉渣不易清理，单桩灌注需要的混凝土方量大等特点，施工更加困难，浇筑质量难以保证。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。
二、大直径灌筑桩对相应混凝土的要求
为了保证混凝土灌注顺利且性能良好，尤其对大直径灌注桩，必须对水下灌筑混凝土拌合物的性质、混凝土凝结时间、硬化后的强度以及混凝土的抗渗性提出更高的要求。
1具有良好的施工和易性
混凝土桩身需靠自身重量流动进行密实。在凝结硬化前，若流动性稍差，就会造成堵管或是在硬化混凝土中造成缺陷。此外，混凝土通过导管输送和浇筑，要求混凝土必须有较大的流动性并有一定的保持能力。一般要求混凝土的塌落度控制在180～220mm左右，灌注大方量混凝土流动性保持能力以不小于1.5h为宜，塌落度的选择还要考虑施工方法及导管直径。针对大直径灌注桩，采用200-220mm塌落度的混凝土会获得更好的密实性。
灌注混凝土必须具有较好的粘聚性和保水性，以防止混凝土在输送过程和浇筑时产生离析和泌水现象。但砼的粘聚性又不能太大，否则提升导管时，由于导管直径较大、桩身长，提升导管周期长，很难保证冲挤入先浇注的混凝土而造成断桩，故对这类砼还得有一定的离散性，这就要选择与所用水泥相适应的外加剂。
2有适宜的初凝时间
大直径桩混凝土浇筑时间长，受气候影响大，初凝时间不可太长也不宜过短，一般根据浇筑时间，浇筑环境情况等综合决定，尤其要注意首批封底混凝土的凝结时间，防止混凝土浇注表面形成一层硬化混凝土而影响浇注。
3抗压强度折减
水下混凝土浇筑施工会对混凝土抗压强度造成较大损失，因此为保证结构安全性，可与设计单位沟通提高混凝土强度等级，以保证浇筑后混凝土强度满足设计要求。
三、浇筑过程技术要点
在工程施工过程中，为了满足水下混凝土浇筑技术要求，重点需要控制混凝土在水下浇筑的关键技术环节，根据工程经验，对混凝土浇筑技术要点进行总结如下。
1首批砼灌注
首批混凝土浇筑质量至关重要，首批混凝土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等条件有关。首批混凝土开灌前储料斗内混凝土量必须足以使导管底一次性埋入深度达到2m以上。
孔径越大，首批灌注的砼量越多，而致使搅拌时间过长，可考虑选用搅拌能力更强的设备，并减少混凝土运输时间，避免出现离析现象。首批砼在下落过程中，由于和易性变差，所受阻力增大，常出现导管混凝土堵满，甚至漏斗内还有部分混凝土，可考虑加大提升设备的起重能力，迅速向漏斗灌注混凝土并稍拉导管，若起重能力不足，可使用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使砼顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。
2后续混凝土灌注
后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼。牵动导管有利于后续混凝土顺利下落，减少混凝土在导管中的留存时间；同时增强混凝土向周边扩散，加强桩身与周边地层的有效结合，有效提高大直径灌注桩的浇筑质量。避免因混凝土滞留而导致的浇筑不密实、断桩等现象，还可增大状体摩擦阻力，提高桩基承载能力。
首批混凝土灌注后，后续混凝土必须连续灌注，不得中断；如遇到不得已暂停作业的情况，间歇时间也不可大于15min，以保证混凝土的均一性，避免断桩。始终保持孔内混凝土面均匀上升，速度不大于2m/h，且保持导管在混凝土中的插入深度不小于1.5m。
3后期砼的灌注
在砼灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时可适当放慢浇筑速度，并稍提漏斗增大落差，提高上部混凝土浇筑密实度，保证桩身混凝土浇筑质量的一致性。
4砼灌注速度
在控制砼初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高砼的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。
四、浇筑过程注意事项
1混凝土拌和料必须均匀，尽可能缩短运输距离及时间，减小颠簸，防止因混凝土离析而产生的堵管、卡管现象；
2混凝土运送到桩位处时，应该做坍落度实验，保证坍落度符合200-220mm的大直径灌注桩施工要求；
3在灌注过程中，要随时测量并作做好混凝土浇筑记录，尤其注意孔内混凝土高度及导管入孔长度，以控制和保证导管埋入孔内混凝土中有适当的深度，防止导管提升过猛，管底脱离混凝土面或埋入过浅而导致管内进水造成断桩夹泥；也要防止导管埋入过深而造成导管被混凝土埋住不能提升，导致中止灌注而断桩。
混凝土面的实际高度应通过探锤测量获得（至少三处，取平均值），适时提升、逐级拆卸导管。混凝土管道孔口不再返出泥浆时即可微向上提动导管，如果要提升导管至0.5-1m以上才可灌入混凝土时，就应该拆除导管。
4在灌入过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入。不可整个灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，使混凝土灌不下去；
5混凝土面灌注至高出设计标高面500mm以上时停止灌注，清除桩顶混凝土至桩顶设计标高以上100mm，高出部分待强度达到70%设计强度后，用人工凿除，确保桩头质量良好。
五、结论
施工过程中发现，在混凝土中掺入的活性混合材料粉煤灰不仅节约了水泥，降低了成本，更改善了新拌砼的施工性能，还提高了硬化砼的抗渗性能，可予以推行。
另外，新拌混凝土的稳定性（不离析，不泌水）是混凝土灌注成功的前提，而原材料的选择对新拌混凝土的稳定性起了很大一部份作用，合理的选择原材料可以配制出满足施工要求的配合比，但无论是在配制过程还是施工过程中都必须严格控制新拌混凝土的稳定性。
最后，施工设备的优良质量及其配套完整是保证水下混凝土浇筑质量的基本条件。合理配置的运输机械，大容量搅拌设备，备用发电装置，都是优质水下混凝土浇筑施工的重要保证。尤其要根据灌注强度选择导管直径大小，并在施工前进行导管水密、承压及接头抗拉实验。保证导管具备足够的强度、刚度以及良好的密封性，管壁光滑、导管平直，保障混凝土快速顺利的浇筑。
关键词：大直径灌注桩；施工技术；要点分析
中图分类号：TU74
一、灌注桩水下混凝土浇筑技术难点
水下混凝土由于施工工序繁杂，受地质条件与地下水环境环境影响较大，目前尚未有规范的施工方法，《公路桥涵施工技术规范》（JTG T F50-2011）中也只是对灌注桩施工的一些技术参数进行了规定，并未对施工工艺进行详细介绍。施工单位在对灌注桩混凝土浇筑的施工过程中，也基本上是凭借施工经验进行施工的。
对于直径大于2m的大直径灌注桩，其灌注施工，由于桩径大，成孔周期长，沉渣不易清理，单桩灌注需要的混凝土方量大等特点，施工更加困难，浇筑质量难以保证。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。
二、大直径灌筑桩对相应混凝土的要求
为了保证混凝土灌注顺利且性能良好，尤其对大直径灌注桩，必须对水下灌筑混凝土拌合物的性质、混凝土凝结时间、硬化后的强度以及混凝土的抗渗性提出更高的要求。
1具有良好的施工和易性
混凝土桩身需靠自身重量流动进行密实。在凝结硬化前，若流动性稍差，就会造成堵管或是在硬化混凝土中造成缺陷。此外，混凝土通过导管输送和浇筑，要求混凝土必须有较大的流动性并有一定的保持能力。一般要求混凝土的塌落度控制在180～220mm左右，灌注大方量混凝土流动性保持能力以不小于1.5h为宜，塌落度的选择还要考虑施工方法及导管直径。针对大直径灌注桩，采用200-220mm塌落度的混凝土会获得更好的密实性。
灌注混凝土必须具有较好的粘聚性和保水性，以防止混凝土在输送过程和浇筑时产生离析和泌水现象。但砼的粘聚性又不能太大，否则提升导管时，由于导管直径较大、桩身长，提升导管周期长，很难保证冲挤入先浇注的混凝土而造成断桩，故对这类砼还得有一定的离散性，这就要选择与所用水泥相适应的外加剂。
2有适宜的初凝时间
大直径桩混凝土浇筑时间长，受气候影响大，初凝时间不可太长也不宜过短，一般根据浇筑时间，浇筑环境情况等综合决定，尤其要注意首批封底混凝土的凝结时间，防止混凝土浇注表面形成一层硬化混凝土而影响浇注。
3抗压强度折减
水下混凝土浇筑施工会对混凝土抗压强度造成较大损失，因此为保证结构安全性，可与设计单位沟通提高混凝土强度等级，以保证浇筑后混凝土强度满足设计要求。
三、浇筑过程技术要点
在工程施工过程中，为了满足水下混凝土浇筑技术要求，重点需要控制混凝土在水下浇筑的关键技术环节，根据工程经验，对混凝土浇筑技术要点进行总结如下。
1首批砼灌注
首批混凝土浇筑质量至关重要，首批混凝土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等条件有关。首批混凝土开灌前储料斗内混凝土量必须足以使导管底一次性埋入深度达到2m以上。
孔径越大，首批灌注的砼量越多，而致使搅拌时间过长，可考虑选用搅拌能力更强的设备，并减少混凝土运输时间，避免出现离析现象。首批砼在下落过程中，由于和易性变差，所受阻力增大，常出现导管混凝土堵满，甚至漏斗内还有部分混凝土，可考虑加大提升设备的起重能力，迅速向漏斗灌注混凝土并稍拉导管，若起重能力不足，可使用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使砼顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。
2后续混凝土灌注
后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼。牵动导管有利于后续混凝土顺利下落，减少混凝土在导管中的留存时间；同时增强混凝土向周边扩散，加强桩身与周边地层的有效结合，有效提高大直径灌注桩的浇筑质量。避免因混凝土滞留而导致的浇筑不密实、断桩等现象，还可增大状体摩擦阻力，提高桩基承载能力。
首批混凝土灌注后，后续混凝土必须连续灌注，不得中断；如遇到不得已暂停作业的情况，间歇时间也不可大于15min，以保证混凝土的均一性，避免断桩。始终保持孔内混凝土面均匀上升，速度不大于2m/h，且保持导管在混凝土中的插入深度不小于1.5m。
3后期砼的灌注
在砼灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时可适当放慢浇筑速度，并稍提漏斗增大落差，提高上部混凝土浇筑密实度，保证桩身混凝土浇筑质量的一致性。
4砼灌注速度
在控制砼初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高砼的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。
四、浇筑过程注意事项
1混凝土拌和料必须均匀，尽可能缩短运输距离及时间，减小颠簸，防止因混凝土离析而产生的堵管、卡管现象；
2混凝土运送到桩位处时，应该做坍落度实验，保证坍落度符合200-220mm的大直径灌注桩施工要求；
3在灌注过程中，要随时测量并作做好混凝土浇筑记录，尤其注意孔内混凝土高度及导管入孔长度，以控制和保证导管埋入孔内混凝土中有适当的深度，防止导管提升过猛，管底脱离混凝土面或埋入过浅而导致管内进水造成断桩夹泥；也要防止导管埋入过深而造成导管被混凝土埋住不能提升，导致中止灌注而断桩。
混凝土面的实际高度应通过探锤测量获得（至少三处，取平均值），适时提升、逐级拆卸导管。混凝土管道孔口不再返出泥浆时即可微向上提动导管，如果要提升导管至0.5-1m以上才可灌入混凝土时，就应该拆除导管。
4在灌入过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入。不可整个灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，使混凝土灌不下去；
5混凝土面灌注至高出设计标高面500mm以上时停止灌注，清除桩顶混凝土至桩顶设计标高以上100mm，高出部分待强度达到70%设计强度后，用人工凿除，确保桩头质量良好。
五、结论
施工过程中发现，在混凝土中掺入的活性混合材料粉煤灰不仅节约了水泥，降低了成本，更改善了新拌砼的施工性能，还提高了硬化砼的抗渗性能，可予以推行。
另外，新拌混凝土的稳定性（不离析，不泌水）是混凝土灌注成功的前提，而原材料的选择对新拌混凝土的稳定性起了很大一部份作用，合理的选择原材料可以配制出满足施工要求的配合比，但无论是在配制过程还是施工过程中都必须严格控制新拌混凝土的稳定性。
最后，施工设备的优良质量及其配套完整是保证水下混凝土浇筑质量的基本条件。合理配置的运输机械，大容量搅拌设备，备用发电装置，都是优质水下混凝土浇筑施工的重要保证。尤其要根据灌注强度选择导管直径大小，并在施工前进行导管水密、承压及接头抗拉实验。保证导管具备足够的强度、刚度以及良好的密封性，管壁光滑、导管平直，保障混凝土快速顺利的浇筑。