论非大涌量人工挖孔桩干法浇注技术

摘要：人工挖孔桩是广泛使用的一种低成本快速成桩方法，广泛适用于无水或少水地层，在渗涌量不是很大的情况下，采用水泵随挖随排能够保证桩基有效成孔。为防止出现断桩或夹层或严重离析等质量事故，在超过一定渗涌水量情况下，即使人工挖孔成孔，常常采取水下砼浇注工艺完成桩基浇注。本文以某公路某大桥为工程背景，根据砼配合比设计原理，利用掺加水泥净浆的方法，解决了非大涌量人工挖孔桩干法浇注问题，结论可供同类工程施工参考。

关键词：桩基;人工挖孔;渗水;水下砼;砼灌注

引言

人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备、造价较低，在公路、民用建筑中得到广泛应用。人工挖孔桩桩身砼浇筑前要排干孔内积水，如果孔内水量大确实无法解决，桩身混凝土常采取水下浇注施工工艺。

1工程概况

某公路大桥，桥长1033m，采用装配式连续T梁，基础为灌注桩基础，桩径为1.6m、1.9m、2.3m、2.8m。桥梁沿桥轴线地形起伏较大，分别跨越两处冲沟，冲沟两侧山体较陡，据勘探资料场地地下水，主要为粉质粘土和碎石内的空隙潜水和基岩裂隙水，粉质粘土透水性差，水量稀少;碎石系溪沟中的沉积物，与溪水贯通;基岩裂隙不太发育，仅少量裂隙呈张开状，水量亦稀少。根据上述情况，项目部选用了人工挖孔桩。在冲沟附近，部分桩基采用了水下砼浇注工艺，部分非大涌量桩基采用了砼干法浇注工艺。

2人工挖孔桩砼浇注方法

桩基混凝土灌注是桩基施工的重要工序，应特别注意综合分析桩周渗水情况，根据桩基成孔时确知的分层渗水量，确定砼浇注方法。

2.1干灌法

孔内有少量渗水并且可以抽干，符合规范有关要求时可采用干灌法浇筑砼;其施工方法为：先在孔口处用支架固定料斗，自料斗底口逐节挂好串筒，采用砼运输车直灌或输送泵输送，浇筑时应控制层厚，及时用插入式振捣器充分振捣，保证每层砼密实;

2.2导管水下灌注法

（1）若孔内渗水量丰富，新桥规推荐采用导管水下灌注法，导管常用内径为300mm，常为快速螺旋卡口，在使用前應编号并逐节登记长度，进行水密、承压、接头抗拉试验;

（2）压水时导管底部距孔底宜为40cm，应确保首盘砼灌入时导管有足够埋深;

（3）导管的吊挂和升降一般利用吊车，利用测绳测算砼面高程;

（4）水下砼灌注应紧凑、连续进行，灌注前应加强对砼生产运输设备维护，应具备多台运输设备、搅拌设备，配备功率足够的发电装置，切实检修好配料系统，确保不致中途停工造成断桩;

2.3常见质量风险

（1）干法浇注应注意砼离析，常见有桩周砼浆体缺失、桩身软弱夹层、桩头下4D左右有缺陷等质量问题;

（2）导管水下灌注法在压水成功后应保证连续灌注，各作业设备故障、停电、大风、桩基平台沉陷、导管卡偏、砼卡管脱水，甚至是出现阻工现象，都可能会引发桩基砼质量问题，风险很高;

（3）常见成桩缺陷有断桩、桩周泥浆不尽、主筋裹泥、桩身软弱夹层、桩底缺陷等，处理成本极高，对工期影响往往很大;

3干灌法与导管水下灌注法经济性比较

除质量风险成本外，就直接施工成本而言，干灌法与导管水下灌注有明显差距，以单根30米深D190桩为例，对比分析得出：如果不计扩孔系数，不计桩头超灌差异，每桩砼理论方量为85方，单桩水下砼较普通砼成本高2125元;

3.1工艺直接成本

（1）干灌法浇注现场作业需2-3人，从事拆装串筒、砼振捣等，施工准备时间约2小时，正常浇注时间小于90分钟;导管水下灌注作业需配备3-4人专司储料盘及导管拆装等作业，需配备吊车1台用于导管及料盘等安拆，施工准备时间约4小时，正常浇注时间约4小时。成本分析见以下表1：

（2）见上述表1分析，在不考虑添置水下砼浇注专用设备如储料盘等，不考虑桩头凿除费用增加、桩内水体地面排除设施、后台砼生产待工等附加成本，导管水下灌注较干灌法每桩直接成本高约2500元。

4非大涌量千法浇注技术

桩孔内渗水或涌水会降低桩身局部砼水灰比，引发局部砼离析情况，造成桩身软弱夹层、桩身不完整、桩身砼内部出现水蚀空洞等质量问题，应根据渗涌部位及渗涌水量大小区别对待和处理：

4.1平衡补浆方法

孔内无法抽排掉的积水和浇注过程中的渗涌水，可根据存水量大小投放不同量袋装同标号水泥，搅拌成与砼相同水灰比的水泥净浆。水下C30砼，173Kg水对应384Kg水泥，水泥/水=2.22，D190桩如积水10cm对应存水量为0.314立方计314Kg（有扩孔，按D200计算），应投放314*2.2=691Kg水泥，每袋水泥重50Kg，需要投放14袋。

4.2渗涌点处理措施

（1）对渗流量大的渗涌点，可视情况预先贴合岩石面铺放薄钢板，防止渗涌水流直接冲蚀桩身砼，造成砼局部离析甚至形成孔洞。可采用钢钉直接打入渗涌点或裂隙，以牢牢固定住薄钢板;

（2）渗涌点高且桩身混凝土浇筑时间较长，也可选用一定长度小直径导管插入渗漏部位，周围再采用防水材料封闭，先引流至吊挂水桶外排，在砼浇注至同高后将引流导管向上折放，超过一定高度渗压平衡后封闭导管或直接引出桩顶面;

4.3干法浇注技术

对渗涌不断的桩基，砼浇注前应使用水泵抽排，尽可能降低孔内存水量，在采取渗涌点处理措施后，根据孔底存水量进行首次平衡补浆;

在砼浇注过程中，应加快砼浇注速度，并适当保持桩基中心下料点砼面高出积水面，根据积水量大小不定期及时补浆，直到砼浇注完成。补浆操作后应加强积水深度5～7倍范围内振捣，以保证桩身砼强度均匀;

研究表明，水灰比、砂率和水泥净浆填充比对水泥混凝土强度均有明显影响，就抗压强度而言，水泥净浆填充比存在最佳值;

为防止水泥净浆太多对桩身质量造成影响，根据实际情况可以对补浆后多余的水泥净浆进行部分清除。以下表2为干法浇筑渗涌水处理方法一览表

结论

技术工作的核心应该是根据现场实际情况，在充分保证质量和安全的前提下，运用科学方法，多快好省地完成现场作业。本文案例采用干法浇注技术完成了非大涌量人工挖孔桩砼，完成的桩基经检测均符合规范和设计要求，为涉水同类施工提供了可贵的实践参考。本文首次提出计算和判断方法，能相对客观地选用灌注工艺，对于同类工程具有一定的施工指导意义。

参考文献：

[1]  刘昆明，包凯.人工挖孔桩在公路工程施工中的应用[J].科技创业家，2013，（24）;

[2]  陈贵全，蔡灿，何锋.人工挖孔灌注桩在龙治Ⅱ号大桥施工应用分析[J].价值工程，2017，36（30）;

[3]  马骉等.嵌锁密实水泥混凝土的强度特性试验[D].长安大学学报（自然科学版）2010年06期;

作者简介：张增林（1978年2月），男，湖南怀化，路桥工程师，主要研究方向为公路桥梁与隧道质量监督。

（作者单位：怀化市交通建设质量安全监督站）