水下混凝土灌注

水下混凝土灌注封底是关键的一环，你可以按照以下要求罐桩：

一、工艺装备

1. 导管

导管可采用厚度不小于3mm的钢板卷制焊成。导管直径按桩长、桩径和每小时需要通过的混凝土数量进行确定，一般宜为200～250mm。导管分节长度应便于拆装和搬运，并小于导管提升设备的提升高度，分节长度一般为2m左右，底管长度可加长至4～6m。中间节两端焊有法兰，以便互相连接，法兰厚度宜为10～12mm，法兰边缘比导管外壁大出40～50mm，在一端法兰附近焊有小吊耳一对，备栓挂钢丝绳用。导管拼接时上下两节法兰间应垫以4～5mm厚橡胶垫圈，其宽度外侧齐法兰盘边缘，内侧宜稍窄于法兰内缘。为防止在提升导管时卡挂钢筋骨架，可在每节导管上套装一个用1.5mm厚钢板制的锥形活动护罩，以便在提升导管时，罩住下法兰。

导管制作时应力求内壁圆滑、顺直、光洁和无局部凹凸。各节导管内径应大小一致：偏差不大于±2mm。

2. 漏斗

导管顶部应设置漏斗，其上方设溜槽、储料斗和工作平台。漏斗可配长约1m的上端节导管，以便调节漏斗的高度。漏斗一般用2～3mm厚的钢板制成圆锥形或棱锥形。在距漏斗上口约15cm处的外面两侧，对称地焊吊环各一个。圆锥形漏斗上口直径一般为800mm，高为900mm。棱锥形漏斗一般为1000mm×1000mm×800mm。插入导管的一段长度，不论圆锥或棱锥，宜为15cm。上述漏斗的容量为0.5～0.7m3。为了增加圆锥

漏斗的刚度，可沿漏斗上口周边外侧焊直径为14～16mm的钢筋。棱锥形漏斗则沿斗口外侧焊30mm×30mm角钢加强。

3. 储料斗

储料斗的作用是储放灌注首批混凝土必须的储量和将远运来的可能离析了的混凝土倒入其中，再拌匀后通过溜槽送入漏斗。漏斗和储料斗的容量（即首批混凝土储备量）应使首批灌注的混凝土能满足导管初次埋置深度的需要。

4. 起吊设备

起吊设备一般选用吊车，也可选用钻机提升。

二、工艺方法

1. 导管试拼

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，还需做拼接、过球和水压（或风压）试验，水压试验时的压力应不小于灌注混凝土时导管可能承受的最大压力的1.3倍，可下式计算：

PW = 1.3（rc×hc－rw×hw）

式中 PW——导管壁可能承受的最大压力（kg/m2）；

rc——混凝土容重，可采用2350（kg/m3）；

hc——导管内混凝土柱最大高度，采用导管全长（m）；

rw——钻孔内水或泥浆容重，1.0～1.25，泥浆比重大于1.25时不宜灌注水下混凝土（kg/m3）；

hw——钻孔内水或泥浆深度（m）。

试验方法：拼装好的导管先灌入70%的水，两端封闭，一端焊输风管接头，输入计算的风压力。导管须滚动数次，经过15min不漏水即为合格。导管内过球应畅通。符合要求后，在导管外壁用明显标记逐节编号并标明尺度。导管总数应配备20%～30%的备用套管。

2. 导管安装

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。导管内壁和法兰表面如粘附有灰浆和泥砂应擦拭干净。

导管吊放时宜用两根钢丝绳分别系吊在最下端一节导管的两个吊耳上，并沿导管每隔6m左右用铅丝将导管和钢丝绳捆扎在一起。

导管吊放时，应使位置居孔中、轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。

导管上用油漆划上刻度，导管安装好后，插入孔底，然后提离孔底30cm，检验导管实际长度。

3. 二次清孔

灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序，应特别注意。钻孔应经成孔质量检验合格后，方可开始灌注工作。灌注前，对孔底沉渣厚度应再进行—次测定，如厚度超过规定，应进行排渣处理，合格后立即灌注首批混凝土。

4. 首批封底混凝土计算：

导管口到孔底0.3～0.4m，首批混凝土导管埋深应满足1m 以上，首批混凝土数量V按下式计算:

V=H1×πd 2/4+Hc×πD 2/4

式中 D——钻孔桩直径；

d——导管直径；

Hc——首批需要混凝土面至孔底高度=导管埋深（1m）+导管底至孔底高度；

H1——混凝土面到水面高度。

5. 封底混凝土施工

混凝土初灌时可采用泡沫材料制作的圆柱形隔水栓，高宜为14cm左右，直径宜比导管内径小1cm，用铁丝吊住该栓放置导管上口以下20～30cm 处。剪球、拔栓或开阀，将首批混凝土灌入孔底后，立即测探孔内混凝土面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故，应排除事故后方可继续灌注。

6. 混凝土灌注

灌注开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工，同一根桩的混凝土持续灌注时间应不大于混凝土初凝时间。尽量缩短拆除导管时间，下料掌握好速度，不宜太快太猛，以免造成气堵。

灌注过程中要防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底。使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。灌注过程中，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。

在灌注过程中，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。

7. 导管提升

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，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孔口以上有一定高度，可拆除1节和2节导管（视每节导管长度和工作平台距孔口高度而定）。此时，暂停灌注，先取走漏斗，重新系牢井口的导管，并挂上升降设备，然后松动导管的接头螺栓或快速接头，同时将起吊导管用的吊钩挂上待拆的导管上端的吊环，待螺栓全部拆除或快速接头拆除后，吊起待拆的导管，徐徐放在地上，然后将漏斗重新插入井口的导管内，校正好位置，继续灌注。

拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中，并注意安全，已拆下的管节要立即洗洗干净，堆放整齐。

8. 灌注混凝土测深和导管埋深控制

（1） 测深：灌注水下混凝土时，应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制沉渣厚度，导管埋入深度和桩顶高度。

测深锤法：目前多采用绳系重锤吊入孔内，使通过泥浆沉渣而停留在混凝土表面上（或表面下10～20cm），根据锤的沉入深度作为混凝土灌注深度。完全凭探测者手中所提测锤在接触混凝土顶面以前与接触混凝土顶面以后不同重量的感觉而判别。

测深桩的测锤的重量以重一些为好，为防止测深锤接触混凝土表面后陷入太深，以平底为宜，且底面积不宜太小。一般制成圆锥形，锤底直径15cm左右，高8～12cm左右，锤用铁铸成，其重量视所系绳种类、测探深度和泥浆比重等而定。一般为6～9kg。测绳用质轻、拉力强、遇水不伸缩、标有尺度的尼龙皮尺为宜。

探测时须仔细，并与灌注的混凝土数量进行换算校对，防止错误，及时发现问题，及时解决。

钢管取样盒：用每节长约1～2m的钢管，钢管一端为阳螺纹，另一端为阴螺纹，可以互相套入拧紧接长，钢管最下端设一铁盒，上有活盖，用细绳系盖随钢管向上引出。当灌注将近结束时，泥渣沉淀增厚，泥浆的比重、粘度和静切力增加，仅靠测深锤不易测准，可用钢管取样盒插入混合物内，牵引细绳将活盖张开，混合物进入盒内，然后提出钢管，鉴别盒内之物是混凝土还是泥渣。

（2） 导管埋深控制：灌注混凝土时，导管埋入混凝土的深度，一般宜控制在2～4m较好。在任何情况下，不得少于1m或大于6m。少于1m时，易发生拔导管时拔漏（拔

出混凝土外），大于6m以上时，埋管不易拔出。拔管前须仔细测探混凝土面深度。用测深锤测探时，至少须由2人用测锤分别换手测探，防止误测。

9. 混凝土最终灌注高度的确定

为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌一定高度，以便灌注结束后，将此段混凝土清除。增加的高度，可按孔深、成孔方法、清孔方法确定，一般不宜小于0.5m，深桩不宜小于1.0m。

混凝土灌注到接近设计标高时，工地值班人员应对剩余混凝土数量（计算时应将导管内的数量估计在内）进行测算，并通知搅拌站按需供料。

为减少以后凿除桩头的工作量，可在灌注结束后，混凝土凝结前，可提前挖除多余的一段桩头，但应保留10～20cm，以待随后修凿，接灌承台。

在灌注将近结束时，由导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大。如出现混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔除最后一段长导管时，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。

10. 水下混凝土浇筑注意事项

（1） 浇筑水下混凝土的导管不应漏水，内壁光滑。装配好的导管在使用前，应通过充水、加压的方式进行检查。

（2） 准备工作经检查合格后方可开始浇筑。水下混凝土浇筑应在不受水流影响的环

境中进行。

（3） 当浇筑的基面不在同一水平面而呈阶梯形或斜面时，应从低洼处开始浇筑，待大致浇平后，再全断面浇筑。

（4） 水下混凝土浇筑不得中途间歇。每根导管的间歇时间应根据具体情况确定，但不宜大于30min。

（5） 浇筑混凝土时的流动距离、流动坡度、导管埋入深度、浇筑速度和基坑内混凝土面升高等情况，应随时检查，及时调整。

（6） 导管应沿竖向徐徐提升，每次提升高度应与混凝土浇筑速度相适应，且导管内应经常具有足够高度的混凝土。

（7） 水下混凝土顶面的流动坡度宜在1∶5以下。当流动坡度较大时，应增加导管底端在混凝土内的埋入深度，同时应加快浇筑速度，或改用流动度较大的混凝土。

（8） 当围堰封底抽水时，水下混凝土的强度应视其厚度及所受水压大小确定，但不应小于10MPa。

（9） 当水下混凝土浇筑面积较大时，应使用数根导管同时浇筑。导管的数量、安放位置及浇筑速度，应根据结构的具体条件确定。每根导管的作用半径应视导管管径而定。混凝土每小时的浇筑数量，应使每根导管均有适当的埋入深度，且不宜小于0.25m/h。

三、常见问题处理

1. 导管进水

（1） 主要原因

① 首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以至泥水从底口进入。

② 导管接头不密封，接头间橡皮垫被高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。

③ 导管提升过猛，或测深出错，到管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。

（2） 预防和处理方法

原因①引起的导管进水，应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出，或者用空气吸泥机、水利吸泥机以及抓斗清出。不得已时需要将钢筋笼提出采取复钻清除。然后重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土，重新灌注。

原因②、③引起的导管进水，因视具体情况，拔换原管下新管，或用原导管插入续灌，但灌注前应将进入导管内的水和沉渣用吸泥和抽水的方法吸出。如重新下管，必须用潜水泵将管内的水抽干，才可继续灌注混凝土。为防止抽水后导管外的泥水穿透原混凝土压入上部凝固层导管内，续灌的混凝土配合比应增加水泥量，提高稠度后灌入导管内，灌入前将导管进行小幅度抖动或挂振捣器予以振动片刻，使原混凝土损失的流动性得以弥补。以后灌注的混凝土可恢复正常的配合比。

2. 卡管

在灌注过程中，混凝土在导管中下不去，称为卡管。卡管有以下两种情况。

（1） 剪球时卡管。在灌注水下混凝土时，经常会产生剪球时卡管的情况，出现这种情况的原因，一是剪球制作不合理，塞球直径与导管直径差别太小，剪球前由于砂浆或细石料渗入导管与球壁之间造成堵塞。如果是这种情况，在不浪费混凝土方量的前提下，用一定长度（一般比漏斗长2m 左右）直径为20～25mm 的钢筋捅塞球，使混凝土下落。或利用机械振动使混凝土下落，这种方法要求操作技术娴熟，以保证混凝土下落时导管回落到正常埋管的位置。

（2） 由于混凝土本身的原因，如塌落度过小、流动性差、夹有大颗粒骨料、拌和不均匀，以及运输中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。补救的办法可用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式震捣器等使隔水栓下落。如仍不能下落时，则应将导管连同其内的混凝土提出钻孔，进行清理整修，然后重新吊装导管，重新灌注。一旦有混凝土拌和物落入井孔，须将散落在孔底的拌和物粒料等予以清除。同时必须注意：第一斗混凝土坍落度一般以控制在水下混凝土坍落度规范要求的高限为宜，为确保剪球顺利，可适当控制石料用量，等剪球完成后再按正常配合比进行拌和。

3. 塌孔

在灌注过程中如发现井孔护筒内水（泥浆）位忽然上升益出护筒，随即骤降并冒出气泡，应怀疑是塌孔征象，可用侧探仪探头或侧探锥探测。

塌孔原因：护筒底脚周围漏水，孔内水位降低：在潮汐河流中涨潮时，孔内水位减少，不能保持原有静水压力：由于护筒周围堆放重物或机械振动等。

发生塌孔后，应查明原因，采取相应的措施，如保持水头或加大水头、移开重物或机械振动等。然后用吸泥机吸出塌入孔中的泥土。如不继续塌孔，可恢复正常灌注。如塌孔仍不停止，塌孔部位较深，宜将导管拔出，将混凝土钻开抓出，只求保存孔位，再以粘土掺砂砾回填，待回填土沉实时机成熟后，重新钻孔成桩。

4. 埋管

浇注过程中导管无法拔出一般有两种可能：

（1） 钢筋笼制作质量差，部分钢筋脱离主筋后插入导管吊环内（这种情况一般会浮笼）。这时应正反转动导管，使导管与钢筋笼分离并居钻孔中心，再继续浇注。

（2） 导管埋深过大或混凝土初凝使导管内外摩擦力增大，水下混凝土灌注应严格控制埋管深度，不得大于6m，且不小于1m。为防止混凝土初凝，除适当加缓凝剂外还应振动导管。一旦埋管发生，应先查明究竟是何种原因，尽可能增大拔力拔起导管（但要防止拔漏导管），拔起过程中应正反摇动导管，使其易于拔起。

5. 浮笼

浮笼事故在灌注水下混凝土过程中时有发生，尤其对于设计仅有部分钢筋笼（即钢筋笼长度小于成孔深度）的钻孔桩更是有可能发生。产生这种现象的原因与混凝土的顶推力有关，但预防不力是一个因素，所以下笼时应采取相对固定措施，尽可能多焊几条主筋在

钻机底座上，增大固结力。在灌注过程中混凝土何时接近或进入钢筋笼应做到心中有数。在混凝土面接近和进入钢筋笼时，应保持许可范围之内的较深埋管，并连续灌入混凝土尽可能减少混凝土从导管底口出来后对钢筋笼的冲击力；当混凝土面进入钢筋笼一定深度后，适当提升导管，以增加钢筋笼的埋深，使得混凝土与钢筋笼的握裹力保证钢筋笼不至上浮。如果出现浮笼，应尽快处理，扼制继续上浮，最好用多根直径6cm 左右钢管套住钢筋笼主筋再焊在护筒上，并用钢筋或方木成网状压住所焊钢管及护筒，防止钢筋笼上浮时过大或超标偏位。