如何提高水下混凝土灌注桩施工质量

目前，我国水下混凝土灌注桩的施工通常采用导管法。其原理是在一定落差压力的作用下，混凝土拌合物通过密封钢管(或高强度硬质非金属管)的入口进入初浇混凝土下方，初浇混凝土及其上面的泥浆或水上升，形成连续密实的混凝土桩。导管施工的技术要求非常严格。为了保证水下混凝土灌注桩的施工质量，必须对施工设备、混凝土配制和浇筑进行控制，以提高水下施工质量。
一、严格要求施工设备的质量
混凝土浇筑所需的施工设备应齐全完好。这是保证水下混凝土质量的基本前提。应重点关注以下施工设备的质量:
1)足够的备用发电机。要保证施工现场备用发电机性能良好，足以应对施工过程中可能出现的停电，防止浇筑时间延误，避免断桩事故发生。
2)注意混凝土搅拌机类型的选择。宜选用大容量搅拌机，这样可以保证混凝土连续大量浇筑。每次使用前，应仔细检查和维护混凝土搅拌机。
3)导管是灌注水下混凝土的重要工具，其直径应根据灌注强度的要求进行选择。要求导管有足够的强度和刚度，密封性好，管壁光滑，导管顺直，无穿孔裂纹，导管接口处有弹性垫片密封。如果管接头密封不严，焊缝破裂，水浸入接头或焊缝中，会造成事故。因此，施工前必须进行接缝的水密性、承压和拉伸试验。
4)储料斗、漏斗、溜槽等相关浇筑机具在使用前应进行检查，确保施工安全和质量。
其次，严格控制混凝土的配合比
水下混凝土的强度、标号和材料应符合设计要求和《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)的规定。选择骨料时应注意以下几点:
1)水泥一般采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，初凝时间不应早于1.5h，应采用325号以上标号的水泥。所选用的水泥品种应通过初凝时间和抗压强度试验。注意水泥用量要达到规范规定的标准。
2)粗骨料应选用坚硬的砾石和碎石，并优先选用符合要求的卵石。骨料粒径不应大于管径的1/6 ~ 1/8和钢筋最小净距的1/4，粒径应在40mm以内。粗骨料的级配应保证混凝土具有良好的和易性。细骨料应为级配良好的中粗砂。混凝土含砂量一般为45% ~ 50%，水灰比宜为0.5 ~ 0.6。
3)为了改善和易性，混凝土中应掺入外加剂。水下混凝土常用的外加剂包括减水剂、缓凝剂和早强剂等。在添加外加剂之前，必须进行试验，以确定外加剂的类型、用量和程序。
总之，混凝土的配合比必须与导管灌注的水下混凝土相适应。合适的配合比要使混凝土有足够的塑性和粘结性，在导管中易流动但不易|源|检|大|离析。而且一般来说，水下混凝土强度高的时候，耐久性好。因此，应从以下几个方面保证混凝土的质量:水泥标号的选择、水泥与水的比例、骨料和外加剂的种类和性能。并确保混凝土的级配强度应高于设计强度。混凝土的搅拌时间要适当，要搅拌均匀。比如在混凝土搅拌和输送过程中，出现不均匀或离析泌水，流动性差时，就不能使用。
水下混凝土的质量对整个水下施工质量至关重要，水下混凝土技术也在不断发展。先进的混凝土制备技术也是提高水下施工质量的有效途径。水下不分散混凝土技术就是这样一项新技术。我国于80年代研制成功。其原理是在搅拌混凝土时加入高分子添加剂，使混凝土拌合物在水下不会离析。该技术可用于实现不排水施工，也可用于水下振动和砌筑。同时无害无污染，也可用于饮水工程。
三、加强灌注施工技术
灌注水下混凝土是混凝土桩施工的重要工序。在浇筑混凝土的过程中，要注意以下几点:
1)钢筋笼与钻孔的中心要对应，定位要准确。如果是不放在孔底的钢筋笼，要特别注意吊环和挂钩的强度和牢固度。吊笼时保持轴线平直，位置居中，严禁碰撞孔壁，以免塌孔。钢筋笼就位后，立即安装导管。
2)浇筑第一批混凝土前，先准备好0.1~0.3m3的水泥砂浆，放入滑阀上方的导管和漏斗中，再将混凝土放入其中。确认初始浇筑量足够后，可以剪断铁丝，靠混凝土的重量将导管内的水排出，并在孔底留下滑阀，浇筑第一批混凝土。
3)注意第一批混凝土必须满足导管埋深不小于1.5M的要求，因此漏斗和储料斗、漏斗和输送泵的混凝土存储量要充足。根据导管内混凝土压力与导管外水压平衡的原理，导管内混凝土的最小高度必须为HD = RHW/RC。管道内混凝土的体积应为VD = π D2 HD/4 (d为管道直径)。如果第一批混凝土埋深不足，混凝土浇完后导管底部埋不进去，就会导致泥水从导管底部进入。如果这种导管进水，应立即将导管吊出，用空吸风机或抓斗机将散落在孔底的混凝土拌合物清出，然后再灌注导管。
4)第一批混凝土正常浇筑后，必须连续进行，不得中断。否则，先浇混凝土的初凝会阻止后浇混凝土流出导管，造成断桩。同时，在浇筑过程中，要经常用测锤检测混凝土表面的上升高度，及时逐层提升和拆卸导管，保持导管的合理埋深。此时需要注意的是，当混凝土灌注到孔口时，导管可以稍微向上提升，如果导管要提升0.5至1M或更高才能灌注混凝土，则应拆除部分导管。注意泥浆是否从孔口回流。当混凝土靠近钢筋笼时，导管应埋深一些。注意正确控制导管的埋深。如果导管在混凝土中埋得太深，导管与混凝土之间的摩擦阻力就会太大，导致导管拔不出来，造成事故。在提管过程中，应缓慢提管。如果太硬，管子就会被拉断。因此，埋管深度一般应控制在2-6m，或采用附着式振动器，以防止管周围混凝土过早初凝。同时注意灌注速度。
5)为保证桩顶质量，应在桩顶设计标高以上增加0.5~0.8m的高度。当桩顶混凝土强度达到设计强度的70%时，将其凿除。浇筑结束时，若混凝土顶进困难，可向孔内加水稀释泥浆，拔出部分沉淀的泥土，使浇筑顺利进行。拔出最后一根长管时，拔管速度要慢，以防桩顶沉积的泥浆挤入管内形成泥芯。
以上是浇筑混凝土时容易出现问题的基本步骤，同时还有一些其他需要注意的事项。比如混凝土搅拌后，尽量在1.5h内浇筑，如果清孔一定要再彻底一次，如果清孔不彻底，泥浆就会被困在混凝土中；再如在浇筑过程中，当导管内的混凝土不满足空气时，后续的混凝土要通过溜槽缓慢流入漏斗和导管内，不能从上方将整桶混凝土倒入导管内，以免在导管内形成高压气囊，挤出|源|检|大|管接头之间的胶垫，使导管漏水。
实验经验告诉我们，混凝土浇筑要分工明确，密切配合，统一指挥，快速连续施工。一次灌注成功且速度快的桩往往质量好，而停止灌注的桩容易出现质量问题。因此，水下混凝土灌注桩质量的提高需要施工、监理、验收的配合。不仅要在设计中提出科学的方案，而且要在浇筑和验收过程中提高水下施工质量。对于质量差、不能用的桩，采取补桩或其他措施。桩的质量关系到整个工程的质量，绝对不能忽视。