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摘 要 根据工程实例，介绍平原地区输水管桥采用混凝土输送泵接灌注导管灌注水下混凝土的方法，列举水下混凝土灌注桩的常见问题，分析问题原因，阐述应对措施，供探讨和借鉴。
关键词 水下混凝土灌注桩；平原地区；常见问题；处理措施
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)112-0033-01
1 工程概况
某平原引水工程引用一座水库的源水，其经过隧洞自流至一座调节水库，再经过有压隧洞自流出口接输水管道至泵站，进行泵站加压分南、北线输水管道，南线输水管道长约8km 送至各水厂；输水管道长约8.5km，管桥约40座，输水管道经过河道的地质条件较差，其中有一条河道最宽约达100m；该引水管桥分6跨，输水管道管径为1.2m，每跨跨径为16m，桩径为DN600的水下混凝土灌注桩，钢筋混凝土强度为C25，桩入土深度为25m。
2 水下混凝土灌注桩施工工艺及技术要求
2.1 施工准备
施工前要做好准备工作：包括场地平整，水、电、路三通一平工作，按成孔灌注制作钢筋笼，混凝土材料堆放，废水废渣临时存放，材料工具，存放及搭设工地临时设施等多方面的需求进行规划布置，由于在施工过程中会产生大量的废浆污水和含泥浆的钻渣，稍有管理不慎会四处流淌，使施工场地遍地泥泞，影响人员车辆通行和设备器材的搬运，污染混凝土材料，因此，在场地规划布置中，除应适当增大泥浆地面循环系统的尺寸容积外，还需布置多条废浆钻渣的清运通道，在通道两旁和场地其它低洼易积水处，设置排水沟和积水池，并经常进行疏设防止污水外溢。
2.2 钻孔
钻孔成形施工方法有正循环及反循环钻孔，正循环回转钻孔工艺，其设备简单轻便，故障相对较少，工艺技术成熟，操作简单，易于掌握，其缺点桩孔直径大，其钻杆与孔壁之间的环状断面面积大，泥浆上返流速低、排除钻渣能力差，岩土重复破碎现象严重，本工程采用正循环钻孔。
2.3 清孔
正循环钻进终孔后，将钻具提离孔底20～50cm，采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆维持正循环30min 以上，直至清除孔底治渣和孔壁泥皮，泥浆含砂量小于4%为止，正循环清孔只适用于直径小于Φ600mm的桩孔，当桩孔直径大于Φ600mm，一般需风压机清孔，风压机清孔可以在孔内下钢筋或下灌注导管后，实行二次清孔作业，以保证灌注混凝土前孔底干净。
2.4 钢筋笼制作与安放
钢筋笼所用钢筋的品种、规格、数量、间距都严格按设计图纸配置，钢筋保护层厚40～50mm，用绑扎在骨架外侧的水泥垫块控制，直径 1m 以上要桩钢筋骨架，箍筋应与主筋点焊防止变形，吊放钢筋笼应注意勿碰孔壁，并防止坍孔和将泥土杂物带入孔内，如钢筋笼过长，可分段吊放，并宜用钢管加强骨架刚度，需要焊接时可先将下段挂在孔内，吊高第二段进行焊接，逐段接焊逐段放下，吊入后校正位置，勿使扭曲变形。
2.5 导筒法水下混凝土灌注
水下混凝土浇注采用导管法，即将密封连接的钢管作为水下混凝土的灌注通道，其底部以适当的深度埋在灌入的混凝土拌和物内，在一定的落差压力作用下，形成连续密实的混凝土桩身，其工艺过程为：首先，将底口敞开的导管下入水中，在管中水位上方悬挂一个混凝土制做的隔水塞，然后将首批混凝土拌和物填塞，剪断悬挂隔水塞的铁丝，使隔水塞和混凝土顺管而下将管内的水挤出，并埋住导管底部一定深度，将孔内冲洗液隔离，随着后续混凝土的不断灌入，桩孔内的混凝土不断升高，相应提升并拆卸导管，直至灌入的混凝土达到设计标高，形成连续的混凝土桩身。
3 水下混凝土灌注桩常见事故原因分析及处理方法
3.1 坍孔壁
1）原因分析。提升、下落掏渣筒和放钢筋骨架时碰撞孔壁，护筒周围未用土填封紧密而漏水或埋置太浅，未及时向孔内加清水或泥浆，孔内泥浆面低于孔外水位，或泥浆比重偏低，遇流砂，软淤泥，破碎地层，在松软砂层钻进时，进尺太快。2）应对措施。提升、下落掏渣筒和放钢筋笼时，保持垂直上、下，避免碰撞孔壁清孔之后，立即浇筑混凝土，轻度坍孔时，加大泥浆比重和提高水位，严重坍孔时，用粘土、泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速重新钻进。
3.2 钻孔偏移倾斜
3.2.1 原因分析
1）桩位放线过程中出现错误或误差太大。2）杆导架不垂直，钻机磨损，部件松动土层软硬不匀，埋有探头石，或基岩倾斜未处理。3）桩拉移动或桩机就位不准确。4）钻孔过程中塔架、钻杆不垂直。5）存在地下障碍物。
3.2.2 应对措施
1）位放线时，必须认真阅读设计图纸，仔细审查轴线和桩间尺寸确保无误；明确规划部门给定建筑物控制点与建筑物轴线的相对关系，使用定期校验合格的测量仪器；严格按设计图纸放线，轴线间误差不大于0.5cm，桩位误差不大于1.0cm，钉入地下的桩桶应牢固；桩位测放完毕，还应进行验线，验线合格后，清除场内不是桩位的放线桶，保护好向场地外引放的控制点。2）将桩架重新安装牢固，并对导架进行水平和垂直校正，检修钻孔设备，如有探头石，宜用钻机钻透，偏斜过大时，填入石子粘土重新钻进，控制钻速，慢速提升下降往复扫孔纠正。3）移机时安排好线路，避免桩机履带碾压桩位，无法避免时，应对碾压的桩位重新进行复核；钻机就位时，钻头尖必须对准桩位。4）为使钻机塔架及钻机保持垂直，可在操作室内安装水平仪，在塔架上两个方向安装铅锤，调整塔机及钻杆保持垂直状态，并支稳钻机支服，保证钻进过程中不发生倾斜。5）施工前做好场地平整工作，土质松软时应进行压实，对旧基础、大块物等进行挖除，钻进过程中遇到障碍物时，应停止钻进，提钻清除障碍物，再测放桩位进行钻进口。
3.3 导管漏水
1）原因分析。连接部位垫圈挤出损坏法兰螺丝松紧不一，初灌量不足未过到最小埋管高度，冲洗液从导管口侵入，连续灌注时，未将管内空气排出，致使在管内产生高压气囊，将密封圈挤破，导管提升过多，冲洗液随浮浆侵入管内。2）应对措施。如从导管连接处和底口渗入，漏水量不大时，可集中数量较多，坍落度相对较少的混凝土一次灌入，依靠混凝土下落压力将水泥砂浆挤入渗漏部位以封住底口，漏水严重时，应提起导管更换连接处的密封圈垫，重新均匀上紧法兰螺丝，准备足量的混凝土，重新开始灌注，灌入混凝土较多使消除困难时，应暂停灌注，下入比原孔径小一级的钻头，钻进至一定深度后起钻，用高压水将混凝土面冲洗干挣，并将沉碴吸出，将导管下至中间的孔内再恢复灌注。
3.4 堵管问题
堵管现象在钻孔灌注桩施工中较为常见，原因较多，堵管后不但影响工效，还造成浪费，必须有针对性地采取有效措施，避免堵管事故发生。
3.4.1 原国分析
1）管路有异物或不通畅通。2）混凝土配合比不合理，塌落度不合理，流动性差。3）间隔时间太长。
3.4.2 应对措施
1）连接混凝土输送管路，必须逐根检查每根管内有无异物，发现异物应立即清除，发现管内有起皮现象应立即更换，并对输送泵仓室进行检查，确保无异物；正式泵送混凝土前，应按水、水泥砂浆、混凝土的顺序自钻头阀门输出后再正式钻进；另外，还要在搅拌机出灰槽与输送泵料斗之间设一个过滤筛，避免大块物进入混凝土泵送入管内。2）合理选混凝土拌和物的坍落度。对于水下导管灌注而言，坍落度宜在18～22cm范围内，必要的时候，可以加入减水剂，以提高拌合物的流动性。3）严格把握搅拌时间。每盘自装料到出料搅拌时间不应少于60s，一般以搅拌90～120s。为宜，以保证混凝土搅拌均匀。
3.5 钢筋笼偏位问题
钢筋笼偏位会造成桩身局部主筋保护层厚度不足，在施工过程中也不容忽视。
3.5.l 原因分析
1）钢筋笼下放时未对准孔口中心。2）未设置垫块。3）下笼后经机械碾压，钢筋笼顶部变形。
3.5.2 应对措施
1）下放时，应找准孔口中心，将钢筋笼底部锥尖对准孔口中心，垂直插入孔内，在插入孔内1m 左右时，可迅速将钢筋笼转动几圈，更好地对中。2）预制一些中心有孔眼的圆形混凝土垫块，加工钢筋笼时顺便均匀地分组穿在螺旋筋上，也可在钢筋笼上焊加弓形钢筋；钢筋笼顶在地表以下的情况下，笼顶下放至地表以上 lm 左右时，可迅速将笼顶锚固段均匀地向外扒开后再沉入地下。3）顶高由地面时，机机械碾压也会造成钢筋笼顶部变形。因此，机械行走时应尽量避开。
4 结论
在浇灌水下混凝土灌注桩难免遇到以上事故，针对事故出现及时进行分析，而采用有效措施，从而制止或消除事故的发生，从而保证工程施工质量，该工程的水下混凝土灌注桩，由于严格按照有关施工工序进行施工，施工方法得当，严格监督工程施工，预防事故的发生，工程完工后，混凝土桩动测试验合格，完全符合设计和施工规范要求，经验收评定为优良；工程投入运行多年以来，工程运行状况优良，无发现位移现象。
参考文献
[1]周坤,王岩钻.孔灌注桩施中导管堵塞的原因及其预防措施.水利建设与管理,2007,1:34～35.
[2]桩基工程手册[S].中国建筑工业出版社,1995水下浇注混凝土灌注桩灌注事故的预防及处理.
[3]水工建筑物(上册),河海大学出版,1995.
关键词 水下混凝土灌注桩；平原地区；常见问题；处理措施
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)112-0033-01
1 工程概况
某平原引水工程引用一座水库的源水，其经过隧洞自流至一座调节水库，再经过有压隧洞自流出口接输水管道至泵站，进行泵站加压分南、北线输水管道，南线输水管道长约8km 送至各水厂；输水管道长约8.5km，管桥约40座，输水管道经过河道的地质条件较差，其中有一条河道最宽约达100m；该引水管桥分6跨，输水管道管径为1.2m，每跨跨径为16m，桩径为DN600的水下混凝土灌注桩，钢筋混凝土强度为C25，桩入土深度为25m。
2 水下混凝土灌注桩施工工艺及技术要求
2.1 施工准备
施工前要做好准备工作：包括场地平整，水、电、路三通一平工作，按成孔灌注制作钢筋笼，混凝土材料堆放，废水废渣临时存放，材料工具，存放及搭设工地临时设施等多方面的需求进行规划布置，由于在施工过程中会产生大量的废浆污水和含泥浆的钻渣，稍有管理不慎会四处流淌，使施工场地遍地泥泞，影响人员车辆通行和设备器材的搬运，污染混凝土材料，因此，在场地规划布置中，除应适当增大泥浆地面循环系统的尺寸容积外，还需布置多条废浆钻渣的清运通道，在通道两旁和场地其它低洼易积水处，设置排水沟和积水池，并经常进行疏设防止污水外溢。
2.2 钻孔
钻孔成形施工方法有正循环及反循环钻孔，正循环回转钻孔工艺，其设备简单轻便，故障相对较少，工艺技术成熟，操作简单，易于掌握，其缺点桩孔直径大，其钻杆与孔壁之间的环状断面面积大，泥浆上返流速低、排除钻渣能力差，岩土重复破碎现象严重，本工程采用正循环钻孔。
2.3 清孔
正循环钻进终孔后，将钻具提离孔底20～50cm，采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆维持正循环30min 以上，直至清除孔底治渣和孔壁泥皮，泥浆含砂量小于4%为止，正循环清孔只适用于直径小于Φ600mm的桩孔，当桩孔直径大于Φ600mm，一般需风压机清孔，风压机清孔可以在孔内下钢筋或下灌注导管后，实行二次清孔作业，以保证灌注混凝土前孔底干净。
2.4 钢筋笼制作与安放
钢筋笼所用钢筋的品种、规格、数量、间距都严格按设计图纸配置，钢筋保护层厚40～50mm，用绑扎在骨架外侧的水泥垫块控制，直径 1m 以上要桩钢筋骨架，箍筋应与主筋点焊防止变形，吊放钢筋笼应注意勿碰孔壁，并防止坍孔和将泥土杂物带入孔内，如钢筋笼过长，可分段吊放，并宜用钢管加强骨架刚度，需要焊接时可先将下段挂在孔内，吊高第二段进行焊接，逐段接焊逐段放下，吊入后校正位置，勿使扭曲变形。
2.5 导筒法水下混凝土灌注
水下混凝土浇注采用导管法，即将密封连接的钢管作为水下混凝土的灌注通道，其底部以适当的深度埋在灌入的混凝土拌和物内，在一定的落差压力作用下，形成连续密实的混凝土桩身，其工艺过程为：首先，将底口敞开的导管下入水中，在管中水位上方悬挂一个混凝土制做的隔水塞，然后将首批混凝土拌和物填塞，剪断悬挂隔水塞的铁丝，使隔水塞和混凝土顺管而下将管内的水挤出，并埋住导管底部一定深度，将孔内冲洗液隔离，随着后续混凝土的不断灌入，桩孔内的混凝土不断升高，相应提升并拆卸导管，直至灌入的混凝土达到设计标高，形成连续的混凝土桩身。
3 水下混凝土灌注桩常见事故原因分析及处理方法
3.1 坍孔壁
1）原因分析。提升、下落掏渣筒和放钢筋骨架时碰撞孔壁，护筒周围未用土填封紧密而漏水或埋置太浅，未及时向孔内加清水或泥浆，孔内泥浆面低于孔外水位，或泥浆比重偏低，遇流砂，软淤泥，破碎地层，在松软砂层钻进时，进尺太快。2）应对措施。提升、下落掏渣筒和放钢筋笼时，保持垂直上、下，避免碰撞孔壁清孔之后，立即浇筑混凝土，轻度坍孔时，加大泥浆比重和提高水位，严重坍孔时，用粘土、泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速重新钻进。
3.2 钻孔偏移倾斜
3.2.1 原因分析
1）桩位放线过程中出现错误或误差太大。2）杆导架不垂直，钻机磨损，部件松动土层软硬不匀，埋有探头石，或基岩倾斜未处理。3）桩拉移动或桩机就位不准确。4）钻孔过程中塔架、钻杆不垂直。5）存在地下障碍物。
3.2.2 应对措施
1）位放线时，必须认真阅读设计图纸，仔细审查轴线和桩间尺寸确保无误；明确规划部门给定建筑物控制点与建筑物轴线的相对关系，使用定期校验合格的测量仪器；严格按设计图纸放线，轴线间误差不大于0.5cm，桩位误差不大于1.0cm，钉入地下的桩桶应牢固；桩位测放完毕，还应进行验线，验线合格后，清除场内不是桩位的放线桶，保护好向场地外引放的控制点。2）将桩架重新安装牢固，并对导架进行水平和垂直校正，检修钻孔设备，如有探头石，宜用钻机钻透，偏斜过大时，填入石子粘土重新钻进，控制钻速，慢速提升下降往复扫孔纠正。3）移机时安排好线路，避免桩机履带碾压桩位，无法避免时，应对碾压的桩位重新进行复核；钻机就位时，钻头尖必须对准桩位。4）为使钻机塔架及钻机保持垂直，可在操作室内安装水平仪，在塔架上两个方向安装铅锤，调整塔机及钻杆保持垂直状态，并支稳钻机支服，保证钻进过程中不发生倾斜。5）施工前做好场地平整工作，土质松软时应进行压实，对旧基础、大块物等进行挖除，钻进过程中遇到障碍物时，应停止钻进，提钻清除障碍物，再测放桩位进行钻进口。
3.3 导管漏水
1）原因分析。连接部位垫圈挤出损坏法兰螺丝松紧不一，初灌量不足未过到最小埋管高度，冲洗液从导管口侵入，连续灌注时，未将管内空气排出，致使在管内产生高压气囊，将密封圈挤破，导管提升过多，冲洗液随浮浆侵入管内。2）应对措施。如从导管连接处和底口渗入，漏水量不大时，可集中数量较多，坍落度相对较少的混凝土一次灌入，依靠混凝土下落压力将水泥砂浆挤入渗漏部位以封住底口，漏水严重时，应提起导管更换连接处的密封圈垫，重新均匀上紧法兰螺丝，准备足量的混凝土，重新开始灌注，灌入混凝土较多使消除困难时，应暂停灌注，下入比原孔径小一级的钻头，钻进至一定深度后起钻，用高压水将混凝土面冲洗干挣，并将沉碴吸出，将导管下至中间的孔内再恢复灌注。
3.4 堵管问题
堵管现象在钻孔灌注桩施工中较为常见，原因较多，堵管后不但影响工效，还造成浪费，必须有针对性地采取有效措施，避免堵管事故发生。
3.4.1 原国分析
1）管路有异物或不通畅通。2）混凝土配合比不合理，塌落度不合理，流动性差。3）间隔时间太长。
3.4.2 应对措施
1）连接混凝土输送管路，必须逐根检查每根管内有无异物，发现异物应立即清除，发现管内有起皮现象应立即更换，并对输送泵仓室进行检查，确保无异物；正式泵送混凝土前，应按水、水泥砂浆、混凝土的顺序自钻头阀门输出后再正式钻进；另外，还要在搅拌机出灰槽与输送泵料斗之间设一个过滤筛，避免大块物进入混凝土泵送入管内。2）合理选混凝土拌和物的坍落度。对于水下导管灌注而言，坍落度宜在18～22cm范围内，必要的时候，可以加入减水剂，以提高拌合物的流动性。3）严格把握搅拌时间。每盘自装料到出料搅拌时间不应少于60s，一般以搅拌90～120s。为宜，以保证混凝土搅拌均匀。
3.5 钢筋笼偏位问题
钢筋笼偏位会造成桩身局部主筋保护层厚度不足，在施工过程中也不容忽视。
3.5.l 原因分析
1）钢筋笼下放时未对准孔口中心。2）未设置垫块。3）下笼后经机械碾压，钢筋笼顶部变形。
3.5.2 应对措施
1）下放时，应找准孔口中心，将钢筋笼底部锥尖对准孔口中心，垂直插入孔内，在插入孔内1m 左右时，可迅速将钢筋笼转动几圈，更好地对中。2）预制一些中心有孔眼的圆形混凝土垫块，加工钢筋笼时顺便均匀地分组穿在螺旋筋上，也可在钢筋笼上焊加弓形钢筋；钢筋笼顶在地表以下的情况下，笼顶下放至地表以上 lm 左右时，可迅速将笼顶锚固段均匀地向外扒开后再沉入地下。3）顶高由地面时，机机械碾压也会造成钢筋笼顶部变形。因此，机械行走时应尽量避开。
4 结论
在浇灌水下混凝土灌注桩难免遇到以上事故，针对事故出现及时进行分析，而采用有效措施，从而制止或消除事故的发生，从而保证工程施工质量，该工程的水下混凝土灌注桩，由于严格按照有关施工工序进行施工，施工方法得当，严格监督工程施工，预防事故的发生，工程完工后，混凝土桩动测试验合格，完全符合设计和施工规范要求，经验收评定为优良；工程投入运行多年以来，工程运行状况优良，无发现位移现象。
参考文献
[1]周坤,王岩钻.孔灌注桩施中导管堵塞的原因及其预防措施.水利建设与管理,2007,1:34～35.
[2]桩基工程手册[S].中国建筑工业出版社,1995水下浇注混凝土灌注桩灌注事故的预防及处理.
[3]水工建筑物(上册),河海大学出版,1995.