水下钻孔灌注桩施工技术和质量问题探讨

摘要：笔者通过工程实践经验，对水下钻孔灌注桩的施工工艺进行总结，结合自身的经历，总结施工过程中时常发生的一些施工问题并提出应急处理措施。
　　关键词：水下灌注桩；施工工艺；质量问题
　　
　　一、前言
　　目前，钻孔灌注桩基础广泛的应用于工业与民用建筑、公路和铁路桥梁基础。由于地质条件的差异和设计桩长的不同，以及周围环境等因素的影响，钻孔灌注桩施工工艺和过程控制手段也有所不同，并且易发质量问题。本文针对水下钻孔灌注桩的施工技术方法和质量问题的预防和处理进行探讨。
　　二、施工准备工作
　　根据工程的设计桩长和土质确定以下几点：
　　护筒的长度：粘性土应不小于1m，砂类土不应小于2m。当表层土松软时，宜将护筒埋置到坚硬密实的土层中至少0.5m。
　　导管的长度：规范要求，开始灌注混凝土时导管的底部至孔底距离为300～500mm。所以，导管的长度应根据孔深确定。应该根据导管长度确定导管的分节长度和数量。
　　钢筋笼的长度：钢筋笼长度严格按照设计执行，但是需要根据周围环境确定是否需要分段进行吊装。如周围有高压线或铁路等重要设施，吊装高度受限制的情况下，要根据实际情况采取分节吊装方案。
　　二、施工工艺
　　定位放线→埋设护筒→泥浆制作→钻孔→第一次清孔→钢筋笼吊装→导管安装→第二次清孔→检验沉渣→灌注混凝土
　　(一)定位放线
　　通过在每根桩四周设置的控制桩确定桩的中心，同样以此方式确定钢筋笼的中心。并且在施工过程中随时检查钢筋笼的中心位置。
　　(二)埋设护筒
　　护筒材质一般采用不小于厚5mm的钢板制作，直径大于钻头直径200-400mm。埋设深度根据土质确定，一般不小于1.5m～2.0m，并高出施工地面0.3m，埋设准确、稳定。
　　
　　(二)泥浆制备
　　宜采用膨润土泥浆护壁，在粘性土中钻孔，当塑性指数大于15，浮渣能力满足施工要求时，可利用孔内原土造浆护壁。一般应满足以下指标：
　　黏度：一般地层16～22s，松散宜塌地层19～28s。
　　含砂率：新制泥浆不大于4%。
　　胶体率：不小于95%。
　　PH值：应大于6.5。
　　(三)钻孔
　　钻孔过程中，钻机要保持稳定，不得产生位移和沉陷。如果表层地质松软，应提前对场地进行加固处理。钻孔时开动泥浆泵，循环注浆，可有效的防治塌孔问题的发生。
　　(四)第一次清孔
　　清孔主要目的是清渣，通过泥浆的循环将孔内浮渣清走，在清孔过程中应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土，施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1m以上。沉渣厚度要求小于10cm。
　　(五)吊放钢筋茏
　　钢筋笼经验收合格后可以进行吊装，吊放钢筋笼采用吊车进行。吊装之前要通过计算确定吊点的位置。
　　如果采用分段吊装，应该确定连接方式，最好采用正反丝的直螺纹套筒连接方式，可以节省连接时间而且连接质量有保证。
　　
　　(六)导管安装
　　导管内壁应光滑、圆顺、内径一致，一般直径为20～30cm。导管管节长度，中间节宜为2m等长，底节可为4m，漏斗下宜为1m。
　　（七)第二次清孔
　　安放钢筋笼及导管后，利用导管进行第二次清孔。复测沉碴厚度在规范要求范围以内，即可卸压并立即浇筑水下砼。
　　
　　(八)灌注水下混凝土
　　混凝土的性能按照水下混凝土的指标控制，坍落度为18～22cm，不离析，并且必须保证混凝土的连续浇筑。
　　首盘混凝土数量要经过计算，以满足封底要求。在整个浇筑过程中，导管在混凝土埋深4～6m。浇筑完成时桩顶混凝土标高比设计标高高出0.5-1m。
　　
　　二、施工过程注意事项
　　
　　(一)导管使用之前要经过打压检验，检查导管是否存在漏气问题，防治发生由于导管漏气而造成堵管和进水问题。
　　(二)严格计算首盘混凝土浇筑量，保证首盘混凝土浇筑后，导管的埋深不小于1m。
　　(三)假如混凝土不能连续浇筑，应该用吊车上下活动导管，保证混凝土的流动性，但是要保证导管在混凝土内部的埋深。
　　(四)混凝土浇筑之前要严格控制混凝土的塌落度，如果混凝土离析或塌落度太小，严禁浇筑混凝土，以防发生堵管问题。
　　（五）拔每节导管之前要计算导管在混凝土内的埋深，防治将导管拔出混凝土面。
　　(六)施工过程中做好施工记录，尤其是导管的编号的埋深。
　　三、质量问题的处理对策
　　在灌注桩施工过程中，尤其是水下灌注桩施工过程中，很容易发生断桩、缩颈等质量问题，发生以上问题的主要原因是由于钻孔过程中存在塌孔或浇筑混凝土过程中发生堵管问题引起的，如何避免以上问题的发生是水下灌注桩控制的重点，根据工程经验总结以下预防和应急处理措施：
　　1、堵管问题：
　　根据工程经验，几乎所有堵管问题都是由于混凝土的质量问题引起的，如混凝土离析或塌落度太小容易造成堵管问题。
　　如果在混凝土灌注过程中发生了堵管问题，应该及时果断的处理，避免混凝土上强度后再进行处理，这样会造成很大的麻烦和浪费。
　　第一种情况，堵管位置比较深，一般发生在在混凝土开始灌注阶段。
　　此时，首要采取的措施是调用汽车吊上下活动导管，同时检查导管内的混凝土是否下沉，如果混凝土面下沉表明堵管不严重，可以继续灌注混凝土，但是要将混凝土的塌落度适当增大。在后续的灌注过程中要不断的上下活动导管。
　　如果导管内的混凝土不下沉，说明堵管较严重，此时应及时换用大漏斗，在大漏斗内放满塌落度较大的混凝土，通过大漏斗内混凝土的压力疏通导管。同时上下活动导管，一般可以解决此类堵管问题。
　　假如以上两种方案都没有解决堵管问题，此时应该果断的将钢筋笼提出，重新钻孔施工。
　　第二种情况，在混凝土浇筑到距离设计标高很近，一般2～3米左右时发生堵管问题。
　　如果距离设计标高很近，首选方案是上下活动导管。采用坍落度较大的混凝土浇筑，如果不可行，只有将混凝土上部的泥浆用泥浆泵抽走，同时将混凝土表面的泥土杂物挖除，直至挖出新鲜混凝土面，然后再浇筑混凝土至设计标高，同时用振捣棒振捣密实。
　　2、塌孔问题：
　　塌孔问题主要是由于钻孔过程中局部存在软弱土层引起的，要求在钻孔过程中不断的观察，如果遇到软弱层，要及时的调整泥浆比重，一般增加泥浆比重可以避免此类问题的发生。如果发生塌孔问题后，要及时的清孔，防治孔底沉渣超标而影响桩长。