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摘要：水下灌注桩由于是地下工程，不可控制的因素很多，需要从原材料、配合比、施工机械及施工工艺上加强控制，确保灌注过程顺利进行，保证桩身的各项指标达到合格要求。
关键词：混凝土；措施
1 工程概况
水下灌注桩施工容易在清孔、泥浆护壁、水下砼浇筑过程中出现问题，稍有不慎，常常会造成塌孔、钢筋笼上浮、断桩等质量问题。
2 混凝土控制措施
2.1 材料控制
（1）水泥宜采用粉煤灰水泥、火山灰水泥、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低42.5级，安定性必须合格，凝结时间应不小于2.5h，进场温度不宜超过60℃。
（2）粗集料最大粒径不大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小间距的1/4，且最大粒径宜不大于25mm。细集料宜采用中砂或混合砂，级配宜控制在II区间，含泥量小于2.0%。当采用混合砂时，人工砂的MB值不大于1.4%。
（3）粉煤灰应采用II级以上粉煤灰，需水比不大于105%，烧失量小于8%以内，游离氧化钙应小于1%。
（4）外加剂应选用缓凝型高效减水剂，进场时须进行必要的适应性验证试验，发现问题立即进行调整处理，以避免因适应性问题导致后续的质量事故。
2.2 配合比设计
（1）水下混凝土配合比配置强度应高于设计强度的10%～20%，胶材用量应不低于350kg/m3，水泥用量不低于300kg/m3，砂率宜控制在40%～50%，坍落度宜控制在220mm左右，2h坍损应小于20mm，凝结时间宜控制在9h左右。
（2）在配合比设计前，生产方应事先对施工现场的情况做详尽了解，包含混凝土等级、桩基成型工艺、桩基尺寸、钢筋骨架、基础土基和水文情况、浇注工艺等情况，以便能设计出满足施工要求的配合比。如某防洪护岸整治工程基础桩全为水下桩，桩基深度基本在25m左右，直径2m，地下水非常丰富，且钢筋间距较小，加之混凝土生产灌注前，双方又未能就相关问题进行及时详尽的沟通交底，生产方在进行C30水下混凝土配合比设计时，对于现场条件因素的考虑不够全面，以至于部分桩基灌注成型后出现不同程度的混凝土不充盈现象，经及时对生产配合比进行调整后，该问题得到了有效的解决。
（3）当原材料发生较大变化时，在混凝土生产前应进行必要的验证试配，以验证混凝土流动性、粘聚性、保水性、和易性、坍落度经时损失和物料级配情况，发现问题应立即进行纠正，再次调整验证，直至满足要求为止。
2.3 生产控制
（1）启动搅拌设备时，应先进行设备空转检查和计量系统零点校对检查，发现问题当及时纠正处理。
（2）水下混凝土生产前，应进行严格的生产配合比调整审核和“开盘鉴定”工作，搅拌时间不应低于35s；生产过程中应加强定时和不定时的抽检，严格控制各项材料的计量偏差不超过规范所要求的允许误差范围，发现问题应立即进行纠正处理，确保出厂混凝土具有良好的流动性、粘聚性、保水性与和易性，不能满足设计和施工要求的混凝土严禁出厂。
2.4 供应保障
（1）根据水下桩基础混凝土灌注工艺特点和质量控制要求，决定了该混凝土的供应必须保证高度的连续性，为此，混凝土生产方应事先掌握现场灌注安排情况，特别是当次需要混凝土总量、单个桩基需混凝土量、灌注方式及速度等，并以此制订周全的混凝土保供措施（车辆安排、运输线路安排和应急方案等），确保供应连续不间断，避免因长时间停工待料而发生断桩等质量事故。
（2）混凝土搅拌运输车在装料前应清除罐体内的积水或其它杂物。运输过程中，拌筒应保持3～6r/min的慢速转动，以防止混凝土发生离析现象。
3 水下混凝土灌注控制
3.1 进场检测
（1）混凝土进场后，首先检查入场报验资料（含配合比及原材料检验资料）和出厂小票，以确定工程名称、浇注部位及混凝土标记等准确无误，同时还需检查出厂时间和到达时间等，发现有不符合要求的项目，现场应予以拒收，严禁强行签收灌注。
（2）混凝土到场后，应及时组织专职专业人员对拌合物性能进行检测，检查坍落度、流动性、粘聚性、保水性、和易性及温度（入模温度不超过32℃）是否满足设计和施工要求，并填写好各项检测记录。
（3）当运至现场的混凝土坍落度损失过大，且混凝土无异常凝结现象，可由技术人员采用后添加外加剂的方法在现场调整坍落度，调整时将适量的外加剂加入混凝土搅拌运输车中并快速搅拌均匀，直至满足要求止。
3.2 灌注控制
（1）灌注准备
1）灌注前，应对孔底沉淀层厚度进行认真检测，如厚度超过规定，可采用喷射法向孔底喷射3~5min，使沉渣悬浮，然后立即灌注首批水下混凝土。
2）检查导管、漏斗和储料斗，确保吊装设施安全牢固，将导管下口与孔底的距离控制在300~500mm。
3）前应对混凝土进行强拌1min，以确保混凝土的匀质性良好。
（2）灌注控制
1）作准备完毕后，按要求放足首批混凝土，剪球、拔栓或开阀，将首批混凝土灌入孔底后，立即测探孔内混凝土面高度，计算出导管埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故，应按规定及时进行处理。
2）应紧凑、连续进行，速度宜控制为0.6~1.0m3/min，严禁中途长时间停工或中断作业，每根桩的灌注时间应按首批混凝土的凝结时间控制。
3）过程中，要防止混凝土从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆因含有水泥而变稠、凝结，致使测探不准确和混凝土顶升困难。
4）过程中，应安排专人观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土高度，正确指挥混凝土下料、导管提升和拆除。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆导管提升时应保持垂直、平缓，防止导管被拔出混凝土面形成泥心、断桩等事故；导管埋深应控制在2~6m，防止埋管过深造成堵管或不易拔出等事故。拔出的导管应逐级拆卸，拆除导管动作要快，时间不宜超过15min。
5）发生集料与浆体分离的现象。当导管内混凝土不满含有空气时，后续混凝土要慢慢灌入，不可整斗灌入导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。
6）混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应徐徐灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后对钢筋骨架的冲击和顶托力；当混凝土进入钢筋骨架4~5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力，以防止钢筋骨架被混凝土顶托上升。
7）灌注结束时，极易因导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆稠度增大，出现混凝土顶升困难。此时应在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀渣土，使灌注工作顺利进行，并提升漏斗和导管增加浇注高度，增大落差，以确保混凝土的密实度。
8）保证桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌一定高度（一般800~1000mm），灌注结束后将此段多余部分混凝土凿除，以确保桩顶混凝土强度满足设计要求。
4事故预防及处理
4.1 导管进水
（1）当首批混凝土储量不足，导管底口与孔底间距过大，混凝土无法充分封底和埋管，导致泥水进入导管。
此时应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土经搅拌后用泥石泵吸出或用抓斗清除，必要时提出钢筋骨架复钻清渣，然后再进行重新灌注。
（2）当导管接头不严、导管焊缝破裂或导管提升过猛使管口脱出混凝土面时，即会造成泥水进入导管。
此时应根据具体情况进行处理，如能用原导管插入续灌，则在灌注前应将进入导管的水和沉淀土吸出；如换拔原管以重新下管，则必须用潜水泵将管内的浆水抽干后才能继续灌注混凝土。
4.2 坍孔
在灌注过程中，如遇桩孔漏水不能保持原有静水压力、桩孔周围堆放重物过多或受机械振动等，桩内水（泥浆）位忽然急速上升溢出，随即骤降并冒出气泡，即可判定为坍孔。
此时，应在查明原因后采取相应的措施，如保持或加大水头、移开重物、排除振动等，防止继续坍孔，然后用吸泥机吸出坍入孔中的泥渣。如不继续坍孔，可恢复正常灌注；如坍孔仍不停止，且坍塌部位较深，则应将导管拔出，钻开并抓出已灌混凝土，同时将钢筋抓出，只求保存孔位，用粘土掺砂砾回填，待回填土沉实后，再重新钻孔成桩灌注。
4.3 埋管
当遇导管埋入混凝土过深，或因混凝土初凝使得导管与混凝土间摩擦阻力过大，或因提管过猛将导管拉断，致使导管无法拔出，即为埋管。
（1）当发生埋管时，起初可用链滑车、千斤顶试拔。如仍拔不出来，且并非因混凝土初凝造成时，可插入一直径稍小的护筒至已灌混凝土中，用吸泥机吸出混凝土表面泥水和渣土，然后派专业工人下至混凝土表面，在水下将导管齐混凝土面截断，拔出小护筒，重新下导管灌注。但此桩灌注完成后，上下断层间应按设计要求进行补强处理。
（2）如因混凝土初凝造成埋管，应停止继续灌注，按以上办法将导管齐混凝土面截断，然后按接桩法进行处理。
4.4 灌短桩头
灌注临近结束时，因浆渣过稠，使得测探不准造成误测误判，以致拔出导管终止灌注而造成断桩事故，或是在灌注过程中发生孔壁坍塌且未被发觉，测探误判，造成断桩。
出现以上问题时，应根据具体情况，采取接长护筒、或在原护筒里面或外面加设护筒，压入已灌注的混凝土内，然后抽水、除渣，接浇混凝土；或用高压水将泥渣和松软层冲松，再用吸泥机将混凝土表面的泥浆沉渣吸除干净，重新下导管灌注混凝土。
4.5 桩身夹泥断桩
桩身夹泥断桩，大都是因导管进水、塌孔、埋管等引起的次生事故；同时，如清孔不彻底，或灌注时间过长，首批混凝土已初凝失去流动性，而续灌的混凝土冲破顶层而上升，也会在两层混凝土中夹有泥浆渣土，甚至全桩夹有泥浆渣土形成断桩。
当已发生或估计可能发生夹泥断桩时，应采用专用钻机钻芯取样，做深入的探测检查，再按设计要求进行相应的整改处理。
4.6 钢筋骨架上升
钢筋骨架上升，一般是由于上拔护筒及支撑护壁、导管提升钩挂或混凝土下落时反冲顶托力大于钢筋骨架重力所致。为防止出现钢筋骨架上升问题，应采取以下措施：
（1）防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小，建议混凝土掺加缓凝剂、粉煤灰等以增大其流动性。
（2）严格把控混凝土灌注施工作业，尽量缩短灌注时间。
（3）在保证质量的情况下，适当减少钢筋骨架下端的箍筋数量，减少混凝土的向上顶托力。
（4）在孔底设置直径小于主筋的1~2道加强环形筋，并以适当数量的牵引筋牢固地焊接于钢筋骨架的底部，有效克服钢筋骨架的上升。
5结语
水下桩基础混凝土灌注，实为水下桩基免振捣混凝土灌注成型施工作业，其工艺特点要求了灌注施工必须一次性成功，否则将会造成严重的损失。为此，要求对混凝土配合比设计、生产供应和灌注施工等各环节严加管控，严格按照相关规范标准、设计要求和施工方案进行施工作业，以确保水下灌注桩基础质量得到有力的保障。
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论文作者:李向阳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/18
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