水下混凝土灌注桩施工的几点注意事项

水下混凝土灌注桩施工的几点注意事项
1、引言
钻孔灌注桩是近年来桩基施工中极其常见的一种施工形式，其工作方法是采用钻冲孔机械在不同的地质中攥成桩孔，达到预设高度后吊入钢筋骨架后灌注桩身混凝土形成。

相较于其它施工形式而言，灌注桩施工具有条件限制低、人工填土容易等一系列特性，而且能够对施工过程中产生的泥层淤泥、粘性尘土、沙尘等杂物进行有效处理，故在基本建筑领域中有着广泛的应用。

而当实际工程施工中出现整桩身处于水位以下、或是水流无法封闭的浇筑情况时，则需要采用水下混凝土灌注施工方法来进行施工。

但由于水下混凝土灌注施工工艺具有一定的复杂性，容易出现麻面、断桩、夹泥等一系列质量事故或是突发事故，从而给社会带来巨大的经济损失。

因此，如何加强水下混凝土灌注桩施工的质量控制工作，以及对施工过程中的事故进行应急处理，值得相关人员进一步深思。

2、水下混凝土灌注桩施工的注意事项分析
2.1 做好桩孔质量的保障工作
俗话说“工欲善其事，必先利其器”，施工前的检查与准备工作尤为重要，做好桩孔质量的保障工作更是不可或缺。

考虑到水下混凝土灌注桩施工时桩孔径大于600mm，可考虑利用砂石泵进行桩孔的泵吸反循环工作，当孔内泥浆比重降至1g/m3以下，含砂率介于1.5%～2%以内、沉渣厚度低于设计值时，可基本认为相关指标合格，桩底存留沉淀土不会因厚度过高影响灌注桩的施工质量。

需要注意的是，随着施工工艺的不断完善，水下混凝土灌注桩施工过程中已开始逐渐采用大直径钻孔桩代替小直径钻孔桩，因此，在对孔内泥浆和孔底混凝土进行清除工作时，还需要进一步提升大直径钻孔桩的竖直承载力，避免因压力过大造成断桩、夹泥等工程事故，不允许采用加大孔深的方式来代替钻孔桩的清除工作。

同时在终孔检查工作完成后，应当迅速进行孔内清除工作，避免清除后的泥浆沉淀物因间隔时间过长重新进入孔内，造成清孔工作无法达到预期效果。

2.2 选用优质泥浆或高级泥浆
在水下混凝土灌注桩的施工过程中，喷射机喷射出的水泥浆或者硷灌注浆液对于地基的牢固程度有着重要的影响，因此水泥浆和硷灌注浆液的制备和选用是水下灌注桩施工技术的重要一环。

在实际的施工过程中，相关的施工人员需要选用高塑性粘土或膨润土和水拌和而成的，同时对泥浆的材料质量、配合比、强度数据进行详细检查和合理控制，如对于普通水下灌注桩施工过程，水灰比多控制为1∶1.3～1∶1.5之间，胶体率控制在95%以上。

对于孔深≥65m，孔径≥1.5m的高强度作业或是松散易坍地层，则应当选用粘度较大、PH值较高的高级泥浆，避免因水中离子的侵蚀作用造成工程施工的质量下降。

2.3 合理选择导管直径与连接方式
导管直径大小对于水下混凝土质量具有主导性作用，而合适的导管连接方式将会使整个施工过程事半功倍。

一般而言，导管直径的选择需要注意以下几点：其一，导管直径需要保障混凝土流体的正常流动，考虑到钻孔灌注桩水下混凝土的最大粒径为30mm，为了保障混凝土在灌注过程中不因离析作用造成巨大损失，故导管内直径往往为混凝土粒径的7～8倍，故导管直径应当控制在200～250mm之间。

其二，参考混凝土含气量进行具体选择，混凝土含气量过大会造成骨料与水泥的胶结强度被形成的微小气泡所降低，造成灌注桩桩顶渗水，因此，可适当降低导管内径以使得单位体积内的混凝土含气量降低。

在连接方式的选择方面，钻孔灌注桩水下混凝土多采用法兰盘连接、丝扣连接、卡扣连接等几种连接方式，需要注意的事项包括以下几点，其一，导管法兰盘直径与导管直径要匹配，避免施工过程造成混凝土顶托受卡，其二是注意定期维护和加固连接丝扣，避免施工过程中丝扣脱落耽误工期。

2.4 混凝土灌注时的注意事项
混凝土灌注作为水下混凝土灌注桩施工的核心工作，对于保障施工质量亦有着不可或缺的重要意义，具体施工过程中，需要注意的事项包括以下几个方面。

其一，保障混凝土灌注的连续性，在先灌入的混凝土达到初凝时间之前必须进行二次混凝土灌注，否则极有可能因先前灌入的混凝土从导管中流出造成断桩。

其二，降低混凝土灌注的时间，即使在水下混凝土灌注桩施工专用的泵送混凝土，夏季施工时也需要在1.5h内灌注完毕，最大限度避免掺加缓凝剂降低混凝土灌注质量。

其三，当导管内混凝土含有空气过多时，应当采用溜槽灌注的方式将后续混凝土灌入到漏斗和导管之中，不允许采用直接倾泻的方式，避免整斗混凝土直接倾泻形成的高压气囊寄出防水橡胶垫引起导管漏水。

其四是灌注趋于尾声时，应当逐节快速拆除导管，不允许一次全部拆除，也不得缓慢拆除，时间应控制在15min 以内。

3、水下混凝土灌注桩施工的事故处理措施
3.1 钢筋笼浮起事故
3.1.1 原因分析
钢筋笼浮起是水下混凝土灌注桩施工中极其常见的事故之一，如果钢筋笼上浮过大，极有可能造成桩的不可逆转的损坏。

一般情况下，钢筋笼浮起原因大致可分为以下几点。

最主要原因是混凝土质量不合格，当混凝土下降至钢筋笼底端时，施工人员难以将钢筋笼插入其中，造成顶托上浮。

其二是灌注速度过快造成混凝土的反冲力过大，使得钢筋笼的顶托力大于钢筋笼重力。

其三是混凝土灌注量过大造成混凝土对钢筋笼的上冲力过大，若是导管埋深深度不深，就极有可能造成钢筋笼大幅度上浮。

其四是混凝土灌注时，钢筋向一侧移动导致灌注导管未能对中，造成混凝土灌注不均衡引起钢筋笼受力不平衡，导致事故产生。

3.1.2 处理措施
对于由混凝土质量不合格造成的钢筋笼浮起事故，相关的施工质量控制人员应做好材料的管控工作，确保混凝土质量与水下混凝土灌注桩施工的相关要求相匹配。

同时在灌注过程中混凝土快要接触钢筋笼底时，降低灌注速度、提升导管高度，使钢筋笼能够插入到混凝土之中。

此外，还可以采取一定的预防措施避免钢筋笼浮起事故产生，可考虑将钢筋笼底部绑扎成＃字型，并在两端分别设置厚度10cm左右的混凝土块来加强混凝土的自重，避免钢筋笼浮起。

也可考虑减少钢筋笼下端的箍筋数量或是在灌注桩孔底部设立一定数量的加强环形筋和牵引筋，使得混凝土浇筑至上部钢筋笼时，下部主盘与混凝土间的强大凝结力可有效克服因人为操作事故带来的钢筋笼浮起事故。

3.2 坍孔事故
3.2.1 原因分析
坍孔事故的发生往往伴随着明显的异常现象，如井孔护筒内水位异常上升后迅速放出大量气泡后骤降。

当异常现象产生时，施工人员需要先用测深仪探头或测深锤进行深度探测，当原系停挂在混凝土表面上的测深锤被埋，或是测深仪探头测得的表面深处出现明显降低，均可证实坍孔事故确已发生。

护筒底脚部分严重漏水，造成静水压力差突变、护筒周围堆放重物或机械振动造成土壁共振，均有可能导致坍孔。

3.2.2 处理措施
发生坍孔后，施工人员应当迅速查明具体原因，然后采取针对性的措施降低坍孔继续扩大。

对于护筒底脚部分严重漏水情况，施工人员可保持或加大水头以降低静水压力差，稳定孔壁。

对于护筒周围堆放重物或机械振动的情况，施工人员需要移开重物并避免重物堆积、同时排除可能引起坍孔的振动源，然后用吸泥机将坍入孔中的泥土吸除。

若采取应急措施后坍孔仍继续扩大，施工人员则需要将混凝土钻孔和钢筋抓出，待事故处理结束后，再以粘土掺砂砾进行二次回填，重新进行钻孔成桩。

对于在松散粉砂土或是淤泥积层产生的坍孔现象，则需要在选用优质或高级泥浆的基础上，回填重钻或下钢护筒至未坍处，或是回填砂石和粘土的混合物进行二次钻孔成桩工作。

3.3 断桩事故
3.3.1 主要原因
泥浆或是泥沙浆的混合物将已灌注完成的混凝土隔开，导致桩截面部分产生严重损坏的事故产生，若是未能进行事故应急处理措施，往往会对施工单位造成严重的经济损失。

造成断桩事故的原因包括以下几点。

其一是深孔和大直径灌注桩中首灌混凝土的初凝时间过长造成断桩。

其二是灌注过程中导管提升过猛，多出现在卡管现象产生时。

其三是施工人员因深度测量不准造成混凝土面高度判断错误，使得导管提离混凝土面形成断桩。

其四是停电或机械故障造成的灌注中断引起的断桩。

3.3.2 处理措施
对于因上述原因造成的断桩情况，施工人员需要采取降低混凝土的灌注时间以确保灌注的连续性，保障导管在混凝土内有不＜1.5m的埋深，且提升时不可过快，准确测量深度和混凝土面高度避免判断错误，准备好备用机械设备，避免灌注中断等一系列措施。

而对于施工过程中已经形成的断桩，可根据断桩类型的不同采用以下几种应急处理方法。

3.3.2.1 压浆补强法
压浆补强法适用于断桩位置较深但承受弯矩较小的情形，方法是先利用小型钻机沿灌注桩桩身处钻一直径极小的探孔来探明断桩位置，再补强位置以下1m钻一孔，然后将高压水管插入到后钻孔中，将压力大于0.7MPa的高压水冲入到另一孔中，最后将水灰比0.8的水泥浆用压浆泵压入冲洗干净的钻孔中并进行封实操作。

20～25min后进行稳压闷浆操作，在水泥浆硬化验收时发现断桩情况改善后，可将该灌注桩重新投入使用。

3.3.2.2 二次接桩法
二次接桩法适用于靠近底面且断桩后停止混凝土灌注的情形，方法是先排水清除钻渣，然后对断桩桩头进行凿除和清理后，根据桩顶设计标高进行二次浇筑接桩。

如果处理对象为断桩位置接近桩底的桩基，则应当先交由设计单位进行验算处理，如果满足二次接桩法的适用范围，再进行接桩处理。

4、结束语
综上所述，考虑到水下混凝土灌注桩施工的复杂性，相关的施工企业需要借助于有效的事故处理措施和完善的施工工艺，来有效落实水下工程施工的质量，使得水下混凝土灌注桩施工能够为我国建筑行业的经济发展做出更卓越的贡献。