试论桥梁桩基水下混凝土灌注质量控制

试论桥梁桩基水下混凝土灌注质量控制

赵洋鹤

北京鑫旺路桥建设有限公司  北京   101300

摘要：水下混凝土灌注是借助导管完成的一种施工方法，其原理是在桥梁落差压力的作用下，将混凝土拌和物通过导管灌入至桥梁桩基础下面，以提高桥梁的承载能力。这一施工方法对机械设备、材料使用以及施工工艺有着极其苛刻的要求。因此，施工人员必须检查机械设备与材料的使用情况，严格按照规定操作，从而保证桥梁桩基础水下混凝土的灌注质量。

关键词：桥梁桩基；水下；混凝土灌注；质量控制

引言

桩基水下混凝土灌注属于隐蔽性工程，其大部分施工工艺均在地下完成，施工过程难以直观观察，成桩后也无法开挖验收，任何环节施工工艺和质量控制出现问题，都将直接影响成桩质量，为此，必须从包括施工准备、施工平台搭设、安放护筒、泥浆制备、钻孔及清孔、下放钢筋笼及水下混凝土灌注等在内各关键性施工环节出发，加强施工质量控制。

1桥梁桩基水下混凝土灌注施工准备

1.1计算和控制首批封底混凝土数量

根据灌注施工要求，下落时需有一定的冲击能量，才能把积水从导管中排出，并且由于桩身较长及截面较大，但是桩基底部积水深度较小，灌注前，先将导管内和料斗内混凝土灌满，采用卷扬机适当提升小段高度至料斗内混凝土出现下降后，即可继续由罐车进行连续式放料。足够的冲击能量能够将桩底沉碴尽可能地冲开，是控制桩底沉碴，减少工后沉降的重要环节。按照具体施工组织调配，例如，第一车为5m（3只需满足导管和料斗内存料）；第二车为10m3紧跟备料；第二车砼料就位后，提升导管及料斗不超过30cm，同时紧跟放料，保证料斗内砼料连续。

1.2泥浆制备

泥浆在钻孔施工过程中发挥着重要的护壁作用，本工程泥浆制备应选用优质膨润土泥浆，并保证泥浆性能符合施工要求。考虑具体施工场地的限制，通过集中拌浆方式储备泥浆，在钻孔平台上增设沉渣池和泥浆管及专用泥浆船等浆液循环设备。泥浆循环系统是通过钻孔平台相邻护筒通过平联管联通，相邻的护筒相当于泥浆池，泥浆通过泥浆泵从泥浆池进入护筒，再从护筒携带钻渣进入沉淀池，待钻渣沉淀后再流入泥浆池完成一次循环。钻渣沉淀在渣箱，通过汽车或泥浆运输运送到弃土场。

1.3钻孔平台搭设

为了满足水中作业要求，必须先搭设钻孔平台。平台采用钢管桩基础，将钢管桩基础与永久钢护筒连接作为钻孔施工用平台基础，以提高稳定性。上部结构以贝雷片作为主要构件焊接而成，钢管桩利用打桩船施工，配合全站仪定位，采用导向架进行辅助控制，以减少定位误差，钢管桩打设完毕后安装平台的上部结构。平台上部结构包括主梁、次梁、面板、栏杆等，主梁与次梁之间焊接牢固，在整个平台面上铺设面板封闭，保证平台在钻孔桩施工期间的安全，平台搭设直接采用打桩船，所需材料由铁驳船从岸边倒运至打桩船旁。每个桥墩钻孔桩平台为相对独立的结构，其稳定性相对较差，可采取以下技术措施增加钻孔平台整体稳定性:辅助钢管桩下沉完成后，在钢管桩位于水面以上的部位安设纵向联撑并焊安剪刀撑;钻孔桩护筒下沉完成后将钻孔平台与钢护筒用型钢联结起来，并适当对护筒联结部位进行局部加强。

2桥梁桩基础水下混凝土灌注施工方法

2.1孔壁坍陷的预防措施

钻进过程中专人全过程旁站观察护筒内泥浆液面是否有突然下降等异常情况，出现后快速回填黏土（液面稳定位置），后用钻头正反向旋转进行挤压止漏。泥浆液面突然下降或泥浆内的气泡冒出现象较为明显。钻进现场的土质松软为主要成因；护筒周边的填充不到位、钻进速度偏快、成孔后未及时组织灌注作业等也容易引发孔壁坍塌现象。对于松散的土层，于该处钻进施工时应适当加长护筒，取适量黏土用于填堵护筒周边，提高其稳定性；配制高性能的浆液，较合适的有优质稠泥浆，保证其具有合适的比重和黏度；在钢筋笼生产及吊装施工期间加强防护，以免与其他材料碰撞后发生变形现象，保证投入使用的钢筋笼在尺寸和形状方面具有合理性，减少钢筋笼下放过程中刮擦泥浆护壁。

2.2水下混凝土灌注

混凝土灌注可采用混凝土搅拌船施工，或利用栈桥运输配合高压泵车压注。水下混凝土灌注要特别注意以下几点:一是由于超长桩基单桩所需混凝土方量较大，单桩灌注时间较长，所以一定要注意混凝土初凝终凝时间和单桩灌注时间的关系，灌注时间过长的应选用性能较好的缓凝剂，控制好配合比及搅拌时间。二是灌注混凝土用导管应在使用前进行接头抗拉拔试验和水密承压试验，配合观察以确保导管质量，导管采用法兰盘接头加锥形活套。灌注混凝土用导管底至孔底控制在40cm左右，待首盘混凝土将截水阀门冲开后，可适当将导管下沉10～20cm。应采用较大的料斗存料，首盘混凝土灌注完毕可换用小料斗，首盘灌注后导管埋深不小于1m。三是灌注中应随时用重锤测定混凝土面的高度，灌注过程中导管埋深应始终保持2～4m。当管内出现空气囊时应降低灌注速度，防止空气压力过大，使导管渗漏。溢出的泥浆应随时用泵抽出到泥浆运输船中，以防止对海水造成污染。钻进成孔后利用冲洗液清孔，直至孔内沉渣量减小至许可范围内为止；灌注混凝土前加强检查，例如孔径的实际情况，根据所得结果展开计算与分析，确定首次混凝土的灌注量；施工所用的漏斗需维持洁净状态，不得黏结任何泥浆或其他杂物；灌注施工前可放入隔水球，利用该装置分离混凝土和导管内的液体，以便高效完成排浆作业；密切检测混凝土的标高和导管的埋深，根据所得结果加强控制，避免导管拔出混凝土的情况。当桩内混凝土面达到钢筋笼底部1m时，降低灌注速度，防止灌速过快造成钢筋笼上浮。

3桥梁桩基础水下混凝土灌注质量控制

3.1混凝土质量控制

混凝土的使用对提升桥梁桩基础水下混凝土灌注质量至关重要，还需要施工企业严格控制混凝土的规格和使用数量。混凝土主要由水泥、砂石料以及水等原料组成，这些原料必须满足国家标准。其中，选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥的初凝时间不得小于3h，终凝时间不小于6h，水灰比控制在0.4～0.45之间。水泥购买，并做好相应的保管与储存工作。在使用水泥之前，按照规范要求取样试验。另外，石料的选择也尤为重要。石料，所提供和购买的各种规格石料可满足和用于排水、防护工程、路面基层及构造物需要；沥青路面石料也需要注意采用合理的运输方式。此外，如果夏季施工，做好对水泥和石料的防雨和防潮工作。

3.2健全与完善质量保证体系

遵循“谁管理谁负责，谁操作谁保证”的质量管理原则，将质量保证落实到每一个部门、每一个岗位以及每一位工作人员身上。其中，项目经理部门执行总的方针政策，尽全力满足业主提出的质量目标要求，建成以项目经理为第一责任人的管理职责及职权体系，不断健全与完善质量体系；由总工程师作为主要管理者，负责对质量体系的实施和运行；由具有丰富工作经验的工程师负责日常的质量体系运行工作。

结束语

综上所述，桥梁桩基础水下混凝土灌注质量控制应分别从机械设备、管桩导管、混凝土质量及浇筑质量等方面出发，并认真观察施工过程，一旦发现问题及时解决。未来时期内，桥梁桩基础水下混凝土灌注质量还应与新技术、新设备和新工艺相结合，不断提高桥梁桩基础水下混凝土灌注质量水平，向业主交付一个优质的工程项目。

参考文献

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