水下砼浇筑施工技术

1、水下砼浇筑施工技术 【摘 要】本文讲述了南方多雨季节人工挖孔桩孔水位较深，无法采用普通砼浇筑工艺施工，论述水下浇筑砼工艺的适用范围和浇筑方法，确保水下浇筑桩身混凝土质量。 【关键词】人工挖孔桩；桩孔水位；水下砼；砼面高度；导管 1、前言 南方大多数地区在每年的4月5月份为多雨季节，雨量较大导致地下水位高，对需要地下施工如人工挖孔桩砼浇筑影响较大，不适合普通砼浇筑工艺施工。因而为确保正常施工和地下水位较高的砼浇筑质量，多采用水下砼浇筑施工工艺。下面对水下砼浇筑施工工艺进行阐述，与大家共同探讨。 2、工程实例 重庆市某在施工程住宅为钢筋砼剪力墙结构，檐高56m，地基基础设计为人工挖孔砼灌注桩，场地

2、内基础持力层为中等风化砂岩层，平均深度距离自然地坪均大于20米。工程概况和地基基础情况详见表1： 2.1基础型式：20cm厚钢筋砼护壁人工挖孔砼灌注桩，水下砼标号c30，桩长约20m24m，直径1.0m1.2m。 2.2地基基础情况： 素填土，主要为车载抛填，局部用装载车碾压，结构松散稍密 粉质黏土 泥岩，由粘土矿物组成，泥质结构，中厚厚层状构造 砂岩 2.3地下水位情况： （1）本工程原地貌为低矮山丘和低洼山地状，进场后挖平山丘，填平低洼处，填方区域深度2m20m，大部分区域为高抛填方地基，未经分层夯实且大石块较多，孔隙大导致水流形成连通器效应，地下水位距离自然地坪平均7m。 （2）人工挖孔

3、桩砼浇筑施工时，桩孔内经过抽水等降低水位深度后水面高度还大于30cm；另一种情况经抽水水面高度虽小于30cm，但地下水回灌水量速度快、达到每半小时水面高度超过30cm。 3、施工工艺 施工流程：二次清孔安装导管砼浇筑桩头砼养护 3.1 二次清孔 挖孔桩钢筋笼吊装完毕后浇筑砼之前，应进行桩身护壁检查和二次清孔，确保钢筋笼在安放过程中没有损坏混凝土护壁，且确保钢筋笼下方到桩孔底部，采用高压水冲洗桩底，潜水泵抽水的方式使桩底沉渣上浮排出桩孔，高压水冲洗二次清孔示意图见图1，二次清孔需经水泵抽出来的水流没有明显浑浊为止。 3.2 安装导管 水下浇筑砼导管采用300mm的垂直提升导管。导管每节23m，配

4、12节11.5m的短管，本工程由于提升空间有限，局部不足三米，因此需要根据现场实际情况选配2m导管拼接使用。钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管使用前组装编号，按自下而上顺序编号和按照每米焊接长10cm/8号铁丝标示尺度。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受浇筑混凝土时最大内压力p的1.3倍，p=rchc-rwhw 式中：p为导管可能受到的最大内压力（kpa）； rc为混凝土拌和物的重度（24kn/m3）； hc为导管内混凝土柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计； rw为井孔内水或泥浆的重度

5、（kn/m3）； hw为井孔内水或泥浆的深度（m）。 导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm。由于两节导管之间采用的是套丝扣连接，故垂直度偏差一般均能满足施工和拆装要求。下放导管时小心操作，避免挂碰钢筋笼。导管长度按孔深和工作平台高度决定。导管安装后，其底部距孔底有2540cm 的空间，以便导管内水和空气排出管外，导管安装示意图见图2。 3.3 浇筑水下砼 3.3.1 计算和控制首批封底混凝土数量 在浇筑水下砼之前，首先要计算出首批砼方量，保证砼下落时有一定的冲击能量，能把导管中和孔底积水或泥浆排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。足够的冲击能量能够把桩底水或者沉渣尽

6、可能地冲开且顶升出来，是控制桩底沉渣和保证水下砼不产生离析的有效措施。 首批混凝土数量计算如下： v=h1d2/4+hcd2/4；其中h1hw yw/yc d：挖孔桩直径； d：导管直径； hc：首批需要混凝土面至孔底高度=导管埋深（1m）+导管下口至孔底高度； hw：混凝土面到水面高度，即浇筑水下砼之前水面至孔底深度； yw：导管外水或泥浆容重； yc：混凝土容重取2.4t/m3 浇筑首批混凝土时，导管下口至孔底的距离为2540cm，混凝土浇筑时间应小于初凝时间，一般控制在1.5小时之内。当混凝土面抵达钢筋笼位置时，应注意钢筋笼是否“上浮”。 3.3.2 由料斗浇筑砼 打开料斗阀门，放下封底

7、混凝土，首批混凝土灌入孔底后，立即探测孔内混凝土面高度，计算出导管下口埋入砼深度，如符合要求，即可正常浇筑，若导管下口埋置深度不够，需补灌砼，直到导管下口埋入砼深度符合要求。 3.3.3 浇筑水下砼注意事项 挖孔桩混凝土浇筑开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在浇筑过程中，应防止混凝土从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使孔内积水或者泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意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面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管埋入砼面深度应控制在24m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深，浇筑过程中砼面与导管下口高度、每次提升导管

8、长度要求见图3和图4浇筑水下砼过程示意图。 需要提前计算好每次浇筑砼量，才能确保导管下口埋入砼面以下24m，如：直径1m桩，每浇筑高度1m砼量是0.8m?，要保证拔出一节三米长的导管后导管下口还能埋入砼面至少2m，则一次砼浇筑量应为0.83=2.4m?，按照一罐车砼量为7m?考虑，则需要浇筑半罐砼则可以提升拆卸一节3m导管，同时还需要结合随时测量砼面高度来验证拆导管之前砼量浇筑是否足够保证导管下口埋入砼面以下超过2m。 导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如果导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。 拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15分钟。要防止螺栓

9、、橡胶垫和工具等掉入孔中。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。循环使用导管48次后应重新进行水密性试验。 在浇筑过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，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。 当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施： 尽量缩短混凝土总的浇筑时间，防止已浇筑完的混凝土流动性变小后导致的砼整体“抬升”现象； 在挖孔桩上口钢筋笼上焊接顶模撑，固定住钢筋笼；当孔内混凝土进入钢筋骨架4m5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加钢筋骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对

10、钢筋骨架的握裹力。 混凝土浇筑到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知搅拌站按需要数量卡方，以免造成浪费。 在浇筑将近结束时，由于导管内混凝土柱高减小，压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，相对密度增大。如在这种情况下出现混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，使浇筑工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。 因为孔底水流和沉渣等影响，桩顶砼难免强度不足，为确保桩顶砼质量，砼最终浇筑高度应超过桩顶设计标高50cm以上，以便浇筑结束后将此段混凝土清除即剔桩头。 3.3.4 浇筑

11、记录 在浇筑混凝土时，每根桩应至少留取一组试件，对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时，根据规范要求增加，且要测定每车的砼塌落度，不合格的禁止使用。挖孔桩浇筑水下砼经测算，直径1.0m、桩长20m的一根桩接管、浇筑、拆管全部完成时间约在1.52小时，且受到水流、人工操作、卡管等因素影响较大，较易发生异常情况，应指定专人进行浇筑记录。 3.4 桩头砼养护 桩头砼养护同普通砼养护一样，保持足够的湿度即可。 4、质量控制要求 （1） 对导管的要求：导管在使用前必须作密封性检查，接头严密，不漏水、不漏浆。导管上料斗的体积，由桩径、桩长和导管埋入混凝土中的深度来确定，料斗体积应大些为好，确保首批浇筑混凝

12、土的埋管深度； （2） 浇筑混凝土的要求：混凝土应连续浇筑，中间不得停顿。提前计算好浇筑完一根桩所需的砼量，并且通知搅拌站要一次发送足够方量砼到现场。由于桩内混凝土不能振捣，主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型，必须控制好配合比、浇筑速度、塌落度等以确保混凝土的质量； （3） 浇筑砼时要提前做好准备，尤其是要计算好拔管时砼浇筑高度和方量，禁止导管下口距离砼面小于2m； （4） 控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低，由于混凝土浇筑到顶时残留浮浆会与混凝土混合，则实际桩顶标高应比设计标高高0.5m，最后剔桩头处理。 5、总结 （1）为了保证人工挖孔桩砼浇筑质量，桩孔内有水或者即使抽净但是水量渗流速度过快等情况，通常采用水下砼浇筑工艺施工，同样也适用其他地下水较大的砼浇筑施工，比如泥浆护壁成孔灌注桩施工、桥梁基础水下浇筑施工等； （2）浇筑水下砼，一定要充分做好施工前准备工作，导管配备数量、起重吊装设备、二次清孔检查、检测砼浇筑高度工具、计算拔管时砼浇筑方量等； （3）由于浇筑水下砼依靠自身重量冲击桩底淤泥（泥浆护壁成孔桩）或者积水，而使其挤出上浮，因此首批砼浇筑时一定要确保料斗内砼量计算准确； （4）由于水下砼浇筑时首批砼量要求能够产生足够大的冲击力，并且在计算公式中充分