浅谈水下钻孔灌注桩施工应注意的事项
2009-04-16 00:00
[摘要]通对过水下钻孔灌注桩工艺流程的介绍，着重叙述水下钻孔灌注嵌岩桩施工中应注意的事项。
[关键词]水下钻孔灌注桩 施工 事项
一、引言
在施工过程中根据现场水文地质情况，判断桥梁基础的施工方法，水下钻孔灌注桩基础是桥梁基础施工的一种方法，水下钻孔灌注桩基础施工是桥梁施工的关键，其主要施工工艺流程为：场地平整－测量放线－护筒埋设－钻机就位－制浆冲孔－掏渣清孔－成孔检测－下钢筋笼－下导管－灌注混凝土－拆除护筒－验桩，各个环节都很重要，稍有不慎就会导致混凝土离析、缩颈，甚至断桩等质量事故，不但经济上要蒙受损失，声誉也会受到影响，所以施工过程技术人员要全方位全过程现场监督指导。本文着重叙述水下钻孔灌注嵌岩桩施工中应注意的事项。
二、如何判定桩基钻到基岩
在《公路桥涵施工技术规范》中没有明确嵌岩桩桩底标高要落进微风化多少，一般设计图规定嵌岩桩桩底标高要落进微风化岩4－6m，由于找不到客观的标准，且没有一套科学的鉴定方法，很难统一观点，这给施工部门和监理单位出了一道难题。根据施工经验一般用以下两种方法判断岩石的风化程度：
（一）根据钻机的进尺速度和钻机工作状态判定钻机钻头所在部位的岩石风化程度，首先看钻机钻进速度，钻机8h总进尺为30－50cm，即认为钻头达到了微风化岩石顶部。
（二）观察钻机在运行中的受力状态，当钻机在给进时，在地面能够听到钻头切削岩石的声音，钻机机体呈颤抖状态，此时就判定钻机基本已经钻入微风化岩石了。但单凭此点还不能最终判定，还要对孔底的岩样进行感观鉴定。在检查进尺速度的同时，将钻孔中返出的泥浆在沟道中沉淀的岩样捞出，冲洗干净，放在手中观察岩样边角，若边角尖锐，表明可能进入微风化岩石了，然后将岩样放在两手掌中搓动，若感觉岩样轻微刺手，则认为已经进入微风化岩石了；若不刺手，则表明还没进入微风化岩石，应继续钻进，用上述同样方法确定进入微风化岩石后，按图纸要求钻入微风化岩石4-6m。
三、钢筋笼上定位环的设置问题
水下钻孔灌注桩主筋设计的保护层不小于5cm，并要求在钢筋笼上设置定位钢筋环、混凝土垫块或在钻孔中设置导向钢管或导向钢筋。定位钢筋环可理解为用钢筋制作成钢筋圆环，使其外径比钢筋笼外径大l0cm，沿钢筋长度方向至少设置2道或3道。但在现在的设计中，考虑圆环易与孔壁相撞导致孔壁上的泥土下落而增厚孔底的沉渣，影响桩的承载力，故改圆环为耳环，即在主筋上焊一个直径16cm的耳状突起钢筋。但桩头开挖后，发现有些钢筋笼不居中，少数桩的主筋嵌入孔壁中，造成露筋。耳环与孔壁接触面很小，钢筋易嵌入孔壁泥土中，不能起保证主筋位置正确的作用。建议今后设计时，不采用圆环钢筋耳环的方案，而是将钢筋改成钢板，其宽度不小于5cm，长度不小于10cm（与孔壁的接触面）。
四、测定沉渣时间的确定
在《公路桥涵施工技术规范》中没有明确规定测定沉渣的具体时间，而只是对沉渣厚度规定了质量要求值。在施工过程中，下钢筋笼要移动钻机，下完钢筋笼后在换浆清渣，钻机需重新对位，影响钻机对下步施工的准备工作，故清孔和检测沉渣应在下钢筋笼前进行。但是，下钢筋笼需一定的时间，因此时泥浆泵循环作用己停止，会造成泥浆沉淀，故测定沉渣应在下钢筋笼后，并且测完应立即进行混凝土浇注，以免造成二次沉淀。后根据相应的《地基与基础工程施工及验收规范》（GBJ202-83）第4.5.21条规定，浇注混凝土前，应先放置钢筋笼并再次测量孔内虚土厚度，并将设计要求的沉渣厚度l0cm分解为两个检查标准。下钢筋笼清孔后进行第一次检查，沉渣厚度不大于5cm即为合格，可以下钢筋笼作业。下钢筋笼后再检查一次，总沉渣厚度不大于10cm即可验收浇注混凝土。
五、水下混凝土灌注的方法
（一）灌注桩浇注混凝土有两种方法
一种是用混凝土泵车，将泵车导管深入孔底加压浇注混凝土；因泵车压力较大不会堵管，不易断桩，混凝土密实性好，可保证水下混凝土质量；另一种方法是用导管浇注现场自制的混凝土，该法有很多弊端，如混凝土下落靠自身密度与泥浆密度之差驱动混凝土由导管外四周向上浮动，浮动力小，易堵管，很难保证质量，若提升导管过快，还可能造成断桩。
（二）采用导管浇注可分为低位浇注和高位浇注两种方法
低位浇注法储料斗高度低，混凝土下落无冲击力，易堵管不宜采用。高位浇注法是用高支架将储料斗抬至距地面5m以上，储料斗装满混凝土后，解开吊绳使球赛脱扣，混凝土由高位冲击下落，具有一定的冲击位能，在加上导管内混凝土和导管外泥浆密度差的压力，迫使混凝土在导管内迅速下落到孔底，并从导管外上浮，将导管下端一部分埋入混凝土内。这种方法的优点是混凝土下落冲击力大，不易堵管，施工速度快，且可增加混凝土密实度，储料斗高度h1=（p+γnhw）/γc式中h1储料斗至预计灌注混凝土桩顶的混凝土面（包括预加高度）所加高度（m）；hw预计灌注桩桩顶的混凝土面至孔内水位的高度（m）；γn孔内泥浆水的重力密度（KN/m3）；γc孔内泥浆水的重力密度（KN/m3）；p超压力（kPa），与导管作业半径有关：导管的作业半径为4.0m、3.5m、3.0m、和小于2.5m时，最小超压力分别为250kPa、150kPa、100kPa和75kPa。当然，要符合《公路桥涵施工技术规范》的规定：导管安置距孔底30-50cm；导管首次埋置深度不小于1.0m；在灌注中导管埋置深度控制在2.0－6.0m；储料斗的混凝土数量应能满足导管首饮埋置深度和填充导管底部的需要。
高位浇注法的缺点是当第二次投料时，混凝土集中下落易将导管堵死。导管空气无法排出，在导管内形成气塞。因此可将导管缓缓上提，促使上部混凝土在管内移动，将气塞排出。
参考文献：
[1]《地基与基础工程施工及验收规范》（GBJ202－83）.
[2]《公路桥涵施工技术规范》，（JTJ041－2000）.
[3]《公路工程质量检验评定标准》（JTJ F80／1－2004）. 原作者： 步建安
（中国混凝土与水泥制品网 转载请注明出处）
[关键词]水下钻孔灌注桩 施工 事项
一、引言
在施工过程中根据现场水文地质情况，判断桥梁基础的施工方法，水下钻孔灌注桩基础是桥梁基础施工的一种方法，水下钻孔灌注桩基础施工是桥梁施工的关键，其主要施工工艺流程为：场地平整－测量放线－护筒埋设－钻机就位－制浆冲孔－掏渣清孔－成孔检测－下钢筋笼－下导管－灌注混凝土－拆除护筒－验桩，各个环节都很重要，稍有不慎就会导致混凝土离析、缩颈，甚至断桩等质量事故，不但经济上要蒙受损失，声誉也会受到影响，所以施工过程技术人员要全方位全过程现场监督指导。本文着重叙述水下钻孔灌注嵌岩桩施工中应注意的事项。
二、如何判定桩基钻到基岩
在《公路桥涵施工技术规范》中没有明确嵌岩桩桩底标高要落进微风化多少，一般设计图规定嵌岩桩桩底标高要落进微风化岩4－6m，由于找不到客观的标准，且没有一套科学的鉴定方法，很难统一观点，这给施工部门和监理单位出了一道难题。根据施工经验一般用以下两种方法判断岩石的风化程度：
（一）根据钻机的进尺速度和钻机工作状态判定钻机钻头所在部位的岩石风化程度，首先看钻机钻进速度，钻机8h总进尺为30－50cm，即认为钻头达到了微风化岩石顶部。
（二）观察钻机在运行中的受力状态，当钻机在给进时，在地面能够听到钻头切削岩石的声音，钻机机体呈颤抖状态，此时就判定钻机基本已经钻入微风化岩石了。但单凭此点还不能最终判定，还要对孔底的岩样进行感观鉴定。在检查进尺速度的同时，将钻孔中返出的泥浆在沟道中沉淀的岩样捞出，冲洗干净，放在手中观察岩样边角，若边角尖锐，表明可能进入微风化岩石了，然后将岩样放在两手掌中搓动，若感觉岩样轻微刺手，则认为已经进入微风化岩石了；若不刺手，则表明还没进入微风化岩石，应继续钻进，用上述同样方法确定进入微风化岩石后，按图纸要求钻入微风化岩石4-6m。
三、钢筋笼上定位环的设置问题
水下钻孔灌注桩主筋设计的保护层不小于5cm，并要求在钢筋笼上设置定位钢筋环、混凝土垫块或在钻孔中设置导向钢管或导向钢筋。定位钢筋环可理解为用钢筋制作成钢筋圆环，使其外径比钢筋笼外径大l0cm，沿钢筋长度方向至少设置2道或3道。但在现在的设计中，考虑圆环易与孔壁相撞导致孔壁上的泥土下落而增厚孔底的沉渣，影响桩的承载力，故改圆环为耳环，即在主筋上焊一个直径16cm的耳状突起钢筋。但桩头开挖后，发现有些钢筋笼不居中，少数桩的主筋嵌入孔壁中，造成露筋。耳环与孔壁接触面很小，钢筋易嵌入孔壁泥土中，不能起保证主筋位置正确的作用。建议今后设计时，不采用圆环钢筋耳环的方案，而是将钢筋改成钢板，其宽度不小于5cm，长度不小于10cm（与孔壁的接触面）。
四、测定沉渣时间的确定
在《公路桥涵施工技术规范》中没有明确规定测定沉渣的具体时间，而只是对沉渣厚度规定了质量要求值。在施工过程中，下钢筋笼要移动钻机，下完钢筋笼后在换浆清渣，钻机需重新对位，影响钻机对下步施工的准备工作，故清孔和检测沉渣应在下钢筋笼前进行。但是，下钢筋笼需一定的时间，因此时泥浆泵循环作用己停止，会造成泥浆沉淀，故测定沉渣应在下钢筋笼后，并且测完应立即进行混凝土浇注，以免造成二次沉淀。后根据相应的《地基与基础工程施工及验收规范》（GBJ202-83）第4.5.21条规定，浇注混凝土前，应先放置钢筋笼并再次测量孔内虚土厚度，并将设计要求的沉渣厚度l0cm分解为两个检查标准。下钢筋笼清孔后进行第一次检查，沉渣厚度不大于5cm即为合格，可以下钢筋笼作业。下钢筋笼后再检查一次，总沉渣厚度不大于10cm即可验收浇注混凝土。
五、水下混凝土灌注的方法
（一）灌注桩浇注混凝土有两种方法
一种是用混凝土泵车，将泵车导管深入孔底加压浇注混凝土；因泵车压力较大不会堵管，不易断桩，混凝土密实性好，可保证水下混凝土质量；另一种方法是用导管浇注现场自制的混凝土，该法有很多弊端，如混凝土下落靠自身密度与泥浆密度之差驱动混凝土由导管外四周向上浮动，浮动力小，易堵管，很难保证质量，若提升导管过快，还可能造成断桩。
（二）采用导管浇注可分为低位浇注和高位浇注两种方法
低位浇注法储料斗高度低，混凝土下落无冲击力，易堵管不宜采用。高位浇注法是用高支架将储料斗抬至距地面5m以上，储料斗装满混凝土后，解开吊绳使球赛脱扣，混凝土由高位冲击下落，具有一定的冲击位能，在加上导管内混凝土和导管外泥浆密度差的压力，迫使混凝土在导管内迅速下落到孔底，并从导管外上浮，将导管下端一部分埋入混凝土内。这种方法的优点是混凝土下落冲击力大，不易堵管，施工速度快，且可增加混凝土密实度，储料斗高度h1=（p+γnhw）/γc式中h1储料斗至预计灌注混凝土桩顶的混凝土面（包括预加高度）所加高度（m）；hw预计灌注桩桩顶的混凝土面至孔内水位的高度（m）；γn孔内泥浆水的重力密度（KN/m3）；γc孔内泥浆水的重力密度（KN/m3）；p超压力（kPa），与导管作业半径有关：导管的作业半径为4.0m、3.5m、3.0m、和小于2.5m时，最小超压力分别为250kPa、150kPa、100kPa和75kPa。当然，要符合《公路桥涵施工技术规范》的规定：导管安置距孔底30-50cm；导管首次埋置深度不小于1.0m；在灌注中导管埋置深度控制在2.0－6.0m；储料斗的混凝土数量应能满足导管首饮埋置深度和填充导管底部的需要。
高位浇注法的缺点是当第二次投料时，混凝土集中下落易将导管堵死。导管空气无法排出，在导管内形成气塞。因此可将导管缓缓上提，促使上部混凝土在管内移动，将气塞排出。
参考文献：
[1]《地基与基础工程施工及验收规范》（GBJ202－83）.
[2]《公路桥涵施工技术规范》，（JTJ041－2000）.
[3]《公路工程质量检验评定标准》（JTJ F80／1－2004）.
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