【摘要】城市桥梁工程一般采用混凝土灌注桩基础，其中机械成孔水下灌注工艺为当前桩基施工的主要工艺工法，在桥梁基础领域中占有重要地位。混凝土灌注桩施工工艺复杂，不可控因素较多，成孔后的水下混凝土灌注是灌注桩施工最后一道工序同时也是最重要的一步。
【关键词】城市桥梁桩基；水下混凝土灌注工艺；施工
1 清孔
桩基终孔后，清孔及水下混凝土灌注是决定桩基础施工质量的决定因素。
1.1 清孔的方法
1.1.1 抽浆法清孔：抽浆清孔比较彻底，适用于各种钻孔方法的摩擦桩、支承桩和嵌岩桩。但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时，操作要注意，防止坍孔。
1.1.2 换浆法清孔
当使用正循环回转钻钻进时，终孔后，停止进尺，稍提钻头离孔底10～20cm空转，并保持泥浆正常循环，以中速将相对密度1.03～1.10的较纯泥浆压入，把钻孔内悬浮钻碴较多的泥浆换出。
当使用冲击钻时，清孔分两次进行，第一次，终孔前将泥浆池中的泥浆全部放掉，投入粘土重新造浆替换原来的泥浆，泥浆指标满足相对密度1.05～1.1，粘度17～20s，含砂率<2%之后，即可下钢筋笼和砼灌注导管，然后进行第二次清孔，直到孔底检测沉淀厚度满足规范要求。
1.2 清孔的质量要求
1.2.1 孔底沉淀土的厚度不大于设计规定。
1.2.2 清孔后的泥浆性能指标：含砂率不大于2%，相对密度为1.03～1.10，粘度为17s～20s，胶体率≥98%，各项指标在钻孔的顶、中、底部分别取样检验，以其平均值为准。
2 钻孔桩水下砼灌注
水下砼工程一般采用直升导管法施工。用直升导管法灌注水下砼时，砼拌和物是通过导管下口，进入到初期灌注的砼（作为隔水层）下面，顶托着初期灌注的砼及其上面的泥浆上升。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，坚持连续作业，使灌注工作在首批砼初凝以前完成。
2.1 灌注机具设备的准备
2.1.1 导管：导管是灌注水下砼的重要工具，用钢板卷制焊成或采用无缝钢管制成。其直径按桩长、桩径和每小时通过的砼数量决定，可按下表选用。
导管在使用前需进行拼接、承压、水密和接头抗拉试验。水密试验时水的压力不小于井孔内水深1.3倍的压力，进行承压试验时的水压力不应小于导管管壁可能承受的最大内压力。
2.1.2 漏斗、溜槽、储料斗
⑴ 漏斗：导管顶部应设置漏斗，其上设溜槽，储料斗和工作平台。
⑵ 储料斗：它的作用是储放灌注首批砼必需的储量。
漏斗和储料斗的容量（即首批砼储备量）应使首批灌注下去的砼能满足导管初次 埋置深度的需要。钻孔灌注桩漏斗和储料斗最小容量可用下式计算：
式中： V—首批砼所需数量（m3）
H1—井孔内砼高度达到Hc时，导管内砼抗平衡导管外水（或泥浆）压所需要的高度，即H1≥Hwrw/rc
Hc—灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底高度
Hc=h2+h3（m）
Hw—井孔内砼面以上水或泥浆深度（m）
D—井孔直径（m）
d—导管直径（m）
rc—砼拌和物容量，取24KN/m3
——井孔内水或泥浆容重
—导管初次埋置深度（ ）
—导管底端至孔底的间隙约0.4m
2.2 水下混凝土配制要求
水下砼的配制除应符合设计要求外，并应符合下列要求：
2.2.1 水泥可选用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通水泥或硅酸盐水泥，水泥的初凝时间不宜早于2.5h；水泥的标号不宜低于32.5，每方砼水泥用量一般不应少于350kg，掺有适宜数量的减水剂或粉煤灰时，不可少于300kg。
2.2.2 粗骨料宜优先选用卵石，如选用碎石，宜适当增加含砂率，骨料最大粒径不应大于导管内径1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于40mm。
2.2.3 细骨料宜采用级配良好的中砂，为使砼有较好的和易性，砼的含砂率宜采用40%～50%，水灰比宜采用0.5～0.6。有试验根据时，含砂率和水灰比可酌情加大或减小。
2.2.4 砼拌和物从拌和机卸出到进入导管时的坍落度为18cm～25cm。为提高和易性，砼中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料。首批灌注的砼初凝时间不得早于灌注桩全部砼灌注完毕时间，当砼数量较大，灌注需要时间较长时，可通过试验，在首批砼中掺入缓凝剂，以延迟其初凝时间。
2.3 水下砼的灌注
2.3.1 灌注砼表面测深和导管埋深控制
测深：灌注水下砼时，应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的砼面高度，以控制沉淀层厚度、导管埋深和桩顶标高。
测深目前多采用锤法，就是用绳系重锤吊入孔中，使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面，根据测绳所示锤的沉入深度作为砼的灌注深度。
探测时应仔细，并以灌入的砼数量校对，防止错误。
2.3.2 导管埋深控制
灌注砼时，导管埋入深度一般宜控制在2m～6m之内，灌注时做好记录，通过计算管节段数及测量混凝土顶面高程计算导管埋深。
2.3.3 水下砼的灌注
⑴ 灌注前，对孔底沉淀层厚度应在进行一次测定，如厚度超过规定，可用喷射法向孔底喷射3～5min，使沉渣悬浮，然后立即灌注首批水下砼。
⑵ 拔球或开阀后，将首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算出导管埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。
⑶ 灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。灌注过程中，应注意观察管内砼下降和孔内水位上升情况，及时测量孔内砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，避免导管法兰盘卡住钢筋管架。
⑷ 在灌注过程中，当导管内砼不满，含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，而使导管漏水。
⑸ 当砼面升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被砼顶托上升，可采取以下措施：
① 尽量缩短砼总的灌注时间，防止顶层砼进入钢筋骨架时砼的流动性过小，使用缓凝剂、粉煤灰等增大其流动性。
② 当砼面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并徐徐灌注砼，以减小砼从导管底口出来后向上的冲击力。
③ 当孔内砼进入钢筋骨架4m～5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度。
⑹ 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砼清除。一般不宜小于0.5m，长桩不宜小于1.0m。
⑺ 有关砼的灌注情况，各灌注时间、砼面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象，应指定专人进行记录。
3 结语
通过对以上几个方面的适当控制，即可大大提高水下混凝土灌注的一次成功率，确保桩基成桩质量。通过现场实地24根桩基的检测，桩基合格率达到100%，均达到一类桩标准。
参考文献：
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