浅谈桥梁钻孔桩浇筑水下混凝土技术

浅谈桥梁钻孔桩浇筑水下混凝土技术

摘要：水下混凝土工程一般采用直升导管法施工。用直升导管法浇筑水下混凝土时，混凝土拌合物是通过导管下口，进入到初期浇筑的混凝土（作为隔水层）下面，顶托着初期浇筑的混凝土及其上面的泥浆或水上升。为使浇筑工作顺利进行，应尽量缩短浇筑时间，坚持连续作业，使浇筑工作在首批混凝土初凝以前的时间内完成。

关键词：导管、隔水栓、拔球法、水下混凝土。

一、浇筑机具设备的准备

1、导管：

导管是浇筑水下混凝土的重要工具，用钢板卷制焊成或采用无缝钢管制成。其直径按桩长、桩径和每小时通过的混凝土数量决定，可按下表选用。

导管在使用前和使用一个时期后，除应对其规格、质量和拼接构造进行认真地检查外，应做拼接、拉力、水密试验。水密试验时水的压力不小于井孔内水深1.5倍的压力，进行拉力试验时的水压力不应小于导管管壁可能承受的最大内压力P max(即：导管总重加管内堵满混凝土重量之和)。

试验方法是把拼装好的导管，两端封闭，压入计算的水压力，经过15min不漏水即为合格。导管可在钻孔旁预先分段拼装，在吊放时再逐段拼装。分段拼装时应仔细检查，变形和磨损严重的不得使用，导管内壁和法兰盘表面如粘附有灰浆和泥沙用擦拭干净。

2、漏斗、溜槽、储料斗

漏斗：导管顶部应设置漏斗，其上设溜槽，储料斗和工作平台。

储料斗：作用是储放浇筑首批混凝土必需的储量。

漏斗和储料斗的容量（即首批混凝土储备量）应使首批浇筑下去的混凝土能满足导管初次埋置深度的需要。钻孔浇筑桩漏斗和储料斗最小容量可用下式计算：

3、混凝土的运输、提升和导管的升降

混凝土的运输：混凝土运输时间和距离应尽量缩短，以迅速不间断为原则，防止在运输中产生离析，运输混凝土可用混凝土搅拌车和混凝土运输泵输送，也可用水上混凝土工厂生产。

混凝土的提升：可用泵送，也可用吊机提升。

导管的提升：导管的吊挂和升降，可用倒链，如用吊机起吊，需保证导管升降高度准确。

4、隔水栓、阀门：首批混凝土浇筑数量较大，需在漏斗下口设置栓、阀，以储存混凝土拌合物，待漏斗和储料斗内储量够了，才开启栓、阀使首批混凝土在很短时间内一次降落到导管底。

球栓：球栓可用混凝土、木料等制成，球面要光滑。采用剪球法时球的直径宜比导管内径小2.0~2.5cm；采用拔球法，球的直径可大于导管直径1.0~1.5cm。

拔球法：浇筑混凝土前将球置于漏斗颈口处，球下设一层塑料布或若干层水泥袋纸垫层，用细钢丝绳引出。当达到混凝土初存量后，迅速将球向上拔出，混凝土压着塑料布垫层与水呈隔绝的状态，排走导管内的水而至孔底。

阀门：在漏斗下孔口以下两节导管间安设阀门。在漏斗颈口用一层塑料布覆盖好，关闭阀门后向漏斗上料，使注入的混凝土盛到阀门以上，当有足够数量的混凝土后打开阀门，混凝土迅速下落到孔底。

二、水下混凝土的配制

水下混凝土的强度、等级和材料除应符合设计要求外，并应符合下列要求：

1、水泥可选用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通水泥或硅酸盐水泥，水泥的初凝时间不宜早于2.5h；水泥的标号不宜低于32.5MPa，每立方混凝土水泥用量一般不宜少于350kg，掺有适宜数量的减水剂或粉煤灰时，不可少于300kg。

2、粗骨料宜优先选用卵石，如选用碎石，宜适当增加含砂率，骨料最大粒径不应大于导管内径1/6~1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不得大于40mm。

3、细骨料宜采用级配良好的中砂，为使混凝土有较好的和易性，混凝土的含砂率宜采用40%~50%，水胶比宜采用0.5~0.6。有试验根据时，含砂率和水胶比可酌情加大或减小。

4、混凝土拌合物从拌和机卸出到进入导管时的坍落度为18~22cm。为提高和易性，混凝土中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料。混凝土初凝时间应保证浇筑工作在首批混凝土初

凝以前的时间完成。

5、在受海水侵蚀地区或对混凝土有特殊要求的地区，应按有关规定或试验选用合适的水泥或掺入防腐蚀剂。

三、水下混凝土浇筑

1、混凝土表面测深

测深：浇筑水下混凝土时，应探测水面或泥浆面以下的孔深和所浇筑的混凝土面高度，以控制沉淀层厚度、埋导管深度和桩顶标高。如探测不准，将造成沉淀过厚，导管提漏，埋管过深，因而发生夹层断桩，短桩或导管拔不出事故。

测深目前多采用测锤法，就是用绳系重锤吊入孔中，使之通过泥浆沉淀层而停留在混凝土表面，根据测绳所示锤的沉入深度作为混凝土的浇筑深度。

测砣一般制成圆锥形，锤重不宜小于2kg，测绳用质轻、挂力强，遇水不伸缩，标有尺度之测绳如尼龙皮尺为宜。测绳应经常用钢尺校核，每根桩应在浇筑前至少校核一次

探测时应仔细，并以灌入的混凝土数量校对，防止错误。

2、导管埋深控制

浇筑混凝土时，导管埋入深度一般宜控制在2~6m之内，当拌合物内掺有缓凝剂，浇筑速度较快，导管坚固并由足够的起重能力时，可适当加大埋深，但最好也要才超过6m，拔管前需仔细探测混凝土面深度。

3、水下混凝土的浇筑

浇筑前，对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定，如沉淀厚度超过规定，利用水封导管进行二次清孔。

拔球或开阀，将首批混凝土灌入孔底后，立即探测孔内混凝土面高度，计算出导管埋置深度，如符合要求，即可正常浇筑。

浇筑开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。要防止混凝土拌合物从漏斗溢出或从漏斗处掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝固，致使测深不准，浇筑过程中，应注意观察导管内混凝土下降和井孔内水位上升，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰盘卡住钢筋管架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，移到钻孔中心。

当导管提升到法兰接头露出孔口以上一定高度，可拆除1节或2节导管（视每节导管长度和工作平台距孔口高度而定）。拆除导管动作要快，拆装一次时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具掉入孔中，要注意安全。已拆下的导管要立即清洗干净，堆放整齐。

4、在浇筑过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后溪混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，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。

5、当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被混凝土顶托上升。可采取以下措施：

1）尽量缩短混凝土总的浇筑时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小，使用缓凝剂、粉煤灰等增大其流动性。

2）当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并徐徐浇筑混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力。

3）当孔内混凝土进入钢筋骨架4~5m以后，适当提升导管，减少导管埋置长度。

6、为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌一定高度，以便浇筑结束后将此段混凝土清除。一般不宜小于0.5m，长桩不宜小于1.0m。

参考文献

[1]中华人民共和国交通部.公路桥涵施工及技术规范（JTJ 041-2000）.北京：人民交通出版社，2000.