钻孔桩水下混凝土灌注施工.docx
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钻孔桩水下混凝土灌注施工
钻孔桩水下混凝土灌注施工过程控制手册
1.1适用范围
适用于钻孔桩水下混凝土灌注工序施工。
1.2作业准备
1.2.1开工前，组织技术人员学习施工组织设计、作业指导书、施工规范、标准，熟悉掌握混凝土浇筑流程、方法及质量控制标准。
对混凝土拌制、混凝土浇筑人员进行技术交底及培训，考核合格后持证上岗。
1.2.2根据终孔验收实测孔深配置和下设导管，并进行二次清孔，监理验收合格后方可浇筑混凝土。
1.2.3现场试验人员接到浇筑通知单后，对现场原材料进行检测，出具施工配合比配料单。
1.3技术要求
1.3.1浇筑导管必须进行水密试验。
1.3.2二次清孔后孔底淤积厚度必须满足摩擦桩≤20cm，柱桩≤5cm要求。
1.3.3混凝土拌制必须按试验室提供的施工配合比进行；运至现场后，其物理性能指标必须满足设计及规范要求。
1.3.4浇筑首批混凝土时，导管埋深必须满足≥1m要求，浇筑过程中，控制导管埋深1～6m。
1.3.5每根桩浇筑混凝土时，应取二组试块。
1.4混凝土灌注程序及工艺流程
1.4.1混凝土灌注程序
水下混凝土浇筑程序为：
导管水密试验→下设导管→二次清孔→验收→原材料检测→提供施工配合比→拌制混凝土→混凝土质量检测→混凝土运输→现场混凝土检测→首批混凝土灌注→灌注混凝土→拆卸导管→泥浆回收→结束。
1.4.2混凝土灌注工艺及质量控制流程
水下混凝土灌注工序施工工艺及质量控制流程见图1。
1.5混凝土浇筑过程
1.5.1浇筑前的准备工作
混凝土浇筑前应周密组织，精心安排，做好以下准备工作：
（1）完成钢筋笼、声测管的下设和清孔验收工作。
（2）配管。
根据孔深编排各根导管的管节组合，并填写“桩导管下设、开浇情况记录表”，记录好导管下设顺序、每根导管根数、各管节的长度、导管实际下设情况、开浇情况等。
图1钻孔桩混凝土浇注工序施工工艺及质量控制流程图
（3）绘制“钻孔桩水下混凝土浇筑指示图”。
其主要内容有：
桩孔纵剖面图、导管布置、每根导管的分节长度及分节位置、理论与实际浇筑混凝土方量、不同时间的混凝土面深度和理论与实浇方量、时间～浇筑方量过程曲线等。
在混凝土浇筑指示图中，各节导管的上下位置应倒过来画，以便在浇筑过程中直观了解管底已提升到了什么位置。
（4）备足水泥、砂、石、粉煤灰、矿渣粉、外加剂等原材料和各种专用器具、零配件，并留有备用。
（5）由试验人员根据监理工程师批准的室内混凝土配合比、骨料含水量及搅拌机的容量，计算出搅拌一盘混凝土所需砂、石、粉煤灰、矿渣粉、水、水泥、外加剂的重量，并填写“混凝土（砂浆）施工配料单”，报送监理工程师验收、签字。
（6）对混凝土拌合设备、运输车辆以及与各种浇筑机具（包括起重机、隔水球、漏斗等）进行仔细地检查和保养。
（7）维修现场道路，清除障碍，保证全天候畅通。
（8）组织准备。
对混凝土搅拌、运输、桩孔孔口灌注等各岗位进行分工，并明确各岗位任务和职责。
1.5.2水下混凝土灌注
（1）导管结构及下设
①导管结构
水下混凝土灌注宜选用圆形螺旋快速接头的钢导管。
钢导管的内径应与桩径及混凝土浇筑速度相适用，不宜小于最大骨料粒径的6倍，一般为200～300mm。
导管可用钢板卷制，也可用无缝钢管制作。
导管管壁厚度一般为3～5mm，其内壁应光滑、圆顺，内径一致，接口严密。
导管尾管长度宜为3.0～4.0m，中间每节长度宜1.5m或2.0m，上部配1～2节长0.5m、0.7m、1.0m的短管，根据孔深进行调整。
②水密试验
导管应能承受1.2～1.5MPa的压力。
使用前需要检查导管是否漏气、漏水、变形，接头连接要牢固可靠，并且要定期（一般每半个月）进行一次水密性试验，试验压力为桩孔底静水（浆）压力的1.5倍，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力（即导管总重加管内堵满混凝土重量之和），可下式计算：
PW=1.5（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（kg/m3），一般取1.0～1.25；
hw——钻孔内水或泥浆深度（m）。
水密试验方法：
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。
③导管配置
配置导管时要根据各桩孔的孔深、护筒至管架的距离来计算单根导管的长度，其计算式如下（式中符号见图2所示）：
L=L1+L2,L2=H-L3，
式中：
L——导管长度（m）；
L1——孔外管长（m），即导管上端管口至护筒顶的距离；
L2——孔内管长（m）；
H——孔深（m）；
L3——导管下端管口距孔底的距离（m），即导管悬空，一般30～40cm。
单根导管的实际长度等于各管节的累计长度。
短导管放置在单根导管的上部。
④导管下设
浇筑导管的安装方法见图4.2。
导管要按照“桩导管下设、开浇情况记录表”的编排顺序依次下放。
下设导管时应防止碰撞钢筋笼，导管对正钢筋笼中心慢慢下设，各管节间连接要安放“O”形密封圈，并检查每管节间连接紧扣。
导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在护筒两侧的方木上，方木放置要平稳。
严禁将支撑架放在护筒上。
导管全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深，然后提起30～40cm，开始浇注水下混凝土。
导管的顶端配有混凝土漏斗，其高度要便于混凝土的卸料。
漏斗的容积要足以保证卸料时混凝土不会溢出。
（2）混凝土拌制及运输
①混凝土拌制
投料：
投料应按照经监理工程师审批的“混凝土（砂浆）施工配料单”进行。
为了减少水泥粉尘飞扬及粘罐现象，拌制混凝土的投料顺序是：
石子→水泥→砂→水和外加剂。
搅拌：
采用自动化程度高的强制式拌和机搅拌混凝土。
搅拌时间为2min。
计量：
采用电子称自动计量。
水和液体外加剂也可采用流量计计量。
检查和调整：
在混凝土拌制过程中，应根据混凝土坍落度、扩散度和砂石骨料含水量的检测结果、环境条件、工作性能要求等及时调整施工配合比。
每根钻孔桩混凝土拌和过程中，由搅拌操作人员填写“混凝土搅拌生产记录表”。
②混凝土运输
混凝土运输宜采用混凝土拌和车运输，混凝土拌合车从拌和站开出后应在较短时间内达到灌注现场，保证单桩在首盘混凝土初凝前灌注完毕。
混凝土在运输过程中不得漏浆和离析。
混凝土运至灌注地点时应检查其均匀性和坍落度，如不符合要求应进行第二次拌合，二次拌合后仍不符合要求时不得使用。
应尽量减少倒运环节，尽可能采用混凝土搅拌车与导管漏斗对口浇的施工方法。
不具备对口浇的条件时，可用吊车、储料斗、卧罐等作为垂直提升转运工具。
冬季施工混凝土入导管温度低于5℃时，拌合车应采取保温措施；夏季施工混凝土入导管温度大于30℃时，拌合车应采取降温措施，减少运输过程中混凝土坍落度损失。
（3）混凝土灌注
①开浇阶段
开浇宜采用压球法进行混凝土灌注。
导管下设后在导管内放置略小于导管内径的隔离胶球作为隔离体，隔离泥浆与混凝土，然后在导管上口设置一个储料斗，在储料斗内出口上放置一个盖板。
在开浇前，将混凝土储料斗灌满（储料斗容积应满足导管内容积及封埋导管不小于1.0m深的方量），使导管底部一次埋入混凝土面以下1.0m以上。
储料斗的混凝土储存量可按下式计算（式中参数见图3）。
式中：
V——初浇混凝土体积（m3）；
d、D——导管内径和桩孔设计直径（m）；
α——扩孔（充盈）系数；
Ha——初浇混凝土高度（m），Ha＝h1＋h2；
H——孔内混凝土面深度（m）；
Hb——孔内混凝土高度达到埋管深度时，导管内混凝土柱与导管外液柱的平衡高度（m），Hb＝（r1/r2）×H；
r1、r2——孔内泥浆和混凝土重度（kN/m3）；
h1——导管底端到孔底的距离（m），一般取0.4m；
h2———导管埋入混凝土内的深度（m），一般取1.0m。
当储料斗内的混凝土量已满足初灌要求时，拔出储料斗内出口上的盖板，同时打开储料斗上的放料闸门，使混凝土连续进入导管，迅速地把隔水栓及管内泥浆压出导管，同时将桩孔旁边的混凝土搅拌车内剩余的混凝土不断灌入储料斗内而使混凝土连续地灌入桩孔内。
当孔内浆液迅猛地溢出孔口时，证明混凝土已通过导管进入孔内；若导管内无泥浆返回，则开浇成功。
此时应测量混凝土面的深度，确认导管埋深是否满足1m以上的要求。
②灌注阶段
灌注混凝土一旦开浇后，应连续进行，不得中断，并应始终使导管埋入混凝土中足够深度，保证导管拆卸后导管埋入混凝土的深度不小于1m，以防止将导管拔出混凝土面；同时导管埋入混凝土中的深度不大于6m，以免出现堵管或铸管事故。
混凝土灌注期间使用16t或25t汽车起重机吊放、拆卸导管。
灌注过程中，应密切注意孔口情况，若发现钢筋笼上浮，应稍作停浇，同时在钢筋笼上加压重物，在不超过规定的中断时间内继续浇注；若发现孔口不返浆，应立即查明原因，采取相应的措施处理。
提升导管时应保持轴线竖直、位置居中。
如果导管卡挂钢筋笼，可转动导管，使其脱开钢筋笼，然后再提升。
每隔30min测量一次桩孔内混凝土面深度（灌注后期和浅孔应缩短间隔时间至15min），并及时填写“导管拆卸记录表”和“钻孔桩内灌注水下混凝土记录表”，绘制“钻孔桩水下混凝土灌注指示图”，指导导管的拆卸工作。
当灌注方量与混凝土顶面位置不相符时，应及时分析原因，找出问题所在，及时处理。
混凝土应连续灌注，混凝土面上升速度控制在2m/h以上，遇特殊情况须间歇时，间歇时间应根据具体情况确定，但不宜大于30min。
每根桩的灌注时间不应太长，应在8h内灌注完成。
灌注时，孔口应设置盖板，避免混凝土散落到孔内。
混凝土置换出的泥浆通过泥浆排污沟排到其它正在施工的桩孔中或沉淀池，以防止泥浆溢出而污染环境。
③终浇阶段
在终浇阶段由于导管内外的压力差减少，浇注速度也会下降，如出现下料困难时，混凝土坍落度宜为22cm，并可适当提升导管和稀释孔内泥浆。
混凝土灌注到接近设计桩顶标高时，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。
灌注的桩顶标高应比设计桩顶标高高出0.5～1.0m，以保证桩头混凝土的强度，多余部分在承台混凝土施工前凿除，桩头应无松散层。
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。
处于地面或桩顶以下的钢护筒，在灌注混凝土初凝前拔出。
1.6成本控制
1.6.1成本影响因素分析
影响水下混凝土灌注成本的主要因素为混凝土原材料用量。
使用合理的配合比和质量好的外加剂可以减少混凝土中的水泥用量。
1.6.2成本控制要点
主要控制混凝土配合比。
1.7混凝土灌注质量控制与检查
1.7.1质量控制要点及要求
（1）混凝土原材料
对每批进场的水泥、砂石骨料、掺合料、外加剂等原材料，应严格检查标号、出厂日期和出厂试验报告等材质证明文件并抽样检查，严禁使用不合格的材料。
由试验人员对混凝土原材料按照下列要求进行取样检验，并由质量检查员填写“进场材料/构配件/设备报验单”和“混凝土（原材料）检验批质量验收记录表（Ⅰ），报送监理工程师验收、签字。
①水泥
水泥采用业主指定的42.5级硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或硫酸盐水泥。
处于严重化学侵蚀环境时（硫酸盐侵蚀环境作用等级为H3或H4）应选用C3A含量不大于6%的硅酸盐水泥。
水泥的品质应符合表1的要求。
表1水泥的技术要求
序号
项目
硅酸盐水泥
普通水泥
42.5级
42.5级
1
抗压强度
（MPa）
3d
≥17.0
≥16.0
28d
≥42.5
≥42.5
2
抗折强度
（MPa）
3d
≥3.5
≥3.5
28d
≥6.5
≥6.5
3
凝结时间
（min）
初凝
≥45
≥45
终凝
≤390
≤600
4
安定性
合格
合格
5
比面积（m2/kg）
300～350
－
6
80µm方孔筛筛余（%）
－
≤10.0
7
不溶物（%）
≤0.75Ⅰ型，≤1.50Ⅱ型
－
8
烧失量（%）
≤3.0Ⅰ型，≤3.5Ⅱ型
≤5.0
9
熟料中的C3A（%）
≤8%，≤10%（氯盐环境下）
10
三氧化硫（%）
≤3.5
11
氧化镁（%）
≤5.0
12
游离氧化钙（%）
≤1.0
13
氯离子（%）
≤0.1（钢筋混凝土）
14
碱（%）
≤0.8
注：
①当骨料具有碱—硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.60%；
②C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。
混凝土配合比设计阶段应按表2中复检项目要求进行水泥选料源试验；施工过程中应按表2的要求对水泥的质量进行检验控制。
表2水泥质量检验要求
检验项目
进场检查
复检
日常检验
项目
频次
项目
频次
项目
频次
烧失量
√
每厂家、每品种、每批号检查供应商提供的质量证明文件
√
下列情况之一时，检验一次：
①任何新选货源；②使用同厂家、同品种的水泥达3个月及出厂日期达3个月的水泥。
同厂家、同批号、同品种、同强度等级、同出厂日期且连续进场的散装水泥每500t（袋装水泥每200t）检验一次，当不足500t或200t时，也需检验一次。
氧化镁含量
√
√
三氧化硫含量
√
√
凝结时间
√
√
√
安定性
√
√
√
强度
√
√
√
碱含量
√
√
比表面积或筛余量
√
√
√
游离氧化钙含量
√
√
氯离子含量
√
√
助磨剂
√
石膏名称及掺量
√
混合材名称及掺量
√
熟料C3A含量
√
②骨料
料源为业主指定的当地砂石料生产厂生产的骨料。
细骨料：
采用级配良好的中粗河砂，细度模数在2.3～3.0之间。
细骨料的品质应符合表3的要求。
表3细骨料的技术要求
项目
质量指标
＜C30
C30～C45
≥C50
人工砂石
粉含量
MB＜1.40
≤10.0
≤7.0
≤5.0
MB≥1.40
≤5.0
≤3.0
≤2.0
含泥量（%）
≤3.0
≤2.5
≤2.0
泥块含量（%）
≤0.5
云母含量（%）
≤0.5
轻物质含量（%）
≤0.5
氯离子含量（%）
＜0.02
硫化物及硫酸盐含量
（折算成SO3）（%）
≤0.5
有机物含量
（用比色法试验）
颜色不应深于标准色，如深于标准色，则应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95
细度模数
≥2.3
坚固性（质量损失率）（%）
≤8
吸水率（%）
≤2
碱
活
性
岩相法
矿物组成和类型鉴定
快速砂浆棒法
（碱－硅酸反应）
砂浆棒膨胀率小于0.30%
人工砂压碎指标值（%）
＜25
混凝土配合比设计阶段应按表4中复检项目要求进行细骨料选料源试验。
施工过程中应按表4的要求对细骨料的质量进行检验控制。
表4细骨料质量检验要求
检验项目
进场检查
复检
日常检验
项目
频次
项目
频次
项目
频次
筛分
√
下列任一情况为一批，每批检验一次：
①任何新选料源；②使用同厂家、同品种、同规格产品达一年者。
√
连续供应同厂家、同规格的细骨料400m3（或600t）检验一次，不足400m3（或600t）时也需检验一次。
吸水率
√
细度模数
√
√
含泥量
√
√
泥块含量
√
√
坚固性
√
云母含量
√
√
轻物质含量
√
√
人工砂石粉含量
√
√
有机物含量
√
人工砂压碎指标
√
√
硫化物及硫酸盐含量
√
氯离子含量
√
碱活性
√
粗骨料：
采用三级配碎石，最大粒径为31.5cm，质地应坚硬、清洁、级配良好。
粗骨料的品质应符合表5的要求。
表5粗骨料的技术要求
混凝土强度等级
项目
＜C30
C30～C45
≥C50
含泥量（%）
≤1.0
≤1.0
≤0.5
泥块含量（%）
≤0.25
针、片状颗粒总含量（%）
≤10
≤10
≤8
硫化物及硫酸盐含量
（折算成SO3）（%）
≤0.5
氯离子含量（%）
＜0.02
碎卵石中有机质含量
（用比色法试验）
颜色不应深于标准色。
当深于标准色时，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比不应小于0.95。
紧密空隙率（%）
≤40
吸水率（%）
＜2%（用于干湿交替或冻融循环下的混凝土应小于1%）
强度（%）（岩石抗压强度与
混凝土强度等级之比）
≥1.5
坚固性（质量损失率）（%）
≤8
碱活性
岩相法
矿物组成和类型鉴定
快速砂浆棒法
（碱－硅酸反应）
砂浆棒膨胀率小于0.30%
岩石柱法
（碱－碳酸岩反应）
岩石柱膨胀率小于0.10%
注：
施工过程在中粗骨料强度可用压碎指标值进行控制且应符合表6的要求。
表6粗骨料的压碎指标值（%）
混凝土
强度等级
＜C30
≥C30
岩石种类
沉积岩
（水成岩）
变质岩或深
成的火成岩
火成岩
沉积岩
（水成岩）
变质岩或深
成的火成岩
火成岩
碎石
≤16
≤20
≤30
≤10
≤12
≤13
碎卵石
≤16
≤12
注：
①沉积岩（水成岩）包括石灰岩、砂岩等；变质岩包括片麻岩、石英岩等；深成的火成岩包括花岗岩、正长岩、闪长岩和橄榄岩等；火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。
②对于压碎指标值不符合表6规定的粗骨料，可通过试验，建立岩石抗压强度与压碎指标值的对应关系，确认岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不小于1.5（预应力混凝土为2.0）且混凝土的力学及耐久性能满足要求后，方可使用。
混凝土配合比设计阶段应按表7中复检项目要求进行粗骨料选料源试验。
施工过程中应按表7的要求对细骨料的质量进行检验控制。
表7粗骨料质量检验要求
检验项目
进场检查
复检
日常检验
项目
频次
项目
频次
项目
频次
颗粒级配
√
下列任一情况为一批，每批检验一次：
①任何新选料源；
②使用同厂家、同品种、同规格产品达一年者。
√
连续供应同厂家、同规格的粗骨料400m3（或600t）产品检验一次，不足400m3（或600t）也需检验一次。
岩石抗压强度
√
吸水率
√
紧密空隙率
√
压碎指标
√
√
坚固性
√
针片状颗粒含量
√
√
含泥量
√
√
泥块含量
√
√
氯离子含量
√
硫化物及
硫酸盐含量
√
有机物含量
（碎卵石）
√
碱活性
√
③矿物掺和料
料源为业主指定的生产厂生产的矿物料，包括粉煤灰和矿渣粉。
粉煤灰：
粉煤灰应选用品质稳定的国标
级或
级粉煤灰，其品质应符合表8的要求。
表8粉煤灰的技术要求
序号
项目
技术要求
C50以下混凝土
C50以上混凝土
1
细度（%）
≤20
≤12
2
氯离子含量（%）
不宜大于0.02
3
需水量比（%）
≤105
≤100
4
烧失量（%）
≤5
≤3
5
含水率（%）
≤1.0（对干排灰）
6
SO3含量（%）
≤3
7
CaO含量（%）
≤10（对于硫酸盐侵蚀环境）
混凝土配合比设计阶段应按表9中复检项目要求进行粉煤灰选料源试验。
施工过程中应按表9的要求对粉煤灰的质量进行检验控制。
表9粉煤灰质量检验要求
检验项目
进场检查
复检
日常检验
项目
频次
项目
频次
项目
频次
细度
√
每品种、每料源检查供应商提供的质量证明文件
√
下列任一情况为一批，每批检验一次：
①任何新选货源；
②使用同厂家、同品种的粉煤灰达3个月及出厂日期达3个月的粉煤灰。
√
同厂家、同编号、同品种、同出厂日期的产品每120t检验一次，不足120t也需检验一次。
烧失量
√
√
√
含水率
√
√
需水量比
√
√
√
三氧化硫含量
√
√
碱含量
√
√
氯离子含量
√
√
氧化钙含量
√
√
游离氧化钙含量
√
√
安定性
（C类粉煤灰）
√
√
矿渣份：
矿渣粉应采用水淬矿渣的粉磨产品，其质应符合表10的要求。
表10矿渣粉的技术要求
序号
名称
技术要求
1
MgO含量（%）
≤14
2
SO3含量（%）
≤4.0
3
烧失量（%）
≤3.0
4
氯离子含量（%）
≤0.02
5
比表面积（m2/kg）
350～500
6
需水量比（%）
≤100
7
含水率（%）
≤1.0
8
28d活性指数（%）
≥95
混凝土配合比设计阶段应按表11中复检项目要求进行矿渣粉选料源试验。
施工过程中应按表11的要求对矿渣粉的质量进行检验控制。
表11矿渣粉质量检验要求
检验项目
进场检查
复检
日常检验
项目
频次
项目
频次
项目
频次
比表面积
√
更换料源或每批进货时核查供应商提供的质量检验报告。
√
下列任一情况为一批，每批检验一次：
①任何新选货源；
②使用同厂家、同品种的矿粉达3个月及出厂日期达3个月的矿粉。
√
同厂家、同编号、同品种、同出厂日期的产品每120t检验一次，不足120t也需检验一次。
烧失量
√
√
√
氧化镁含量
√
√
三氧化硫含量
√
√
氯离子含量
√
√
含水率
√
√
需水量比
√
√
√
碱含量
√
√
活性指数
√
√
④外加剂
用于混凝土中的外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
混凝土中不得掺加诸如防腐蚀剂、抗裂剂等无标准不规范的产品。
掺入混凝土中的外加剂品质应符合表12的要求。
表12外加剂的技术要求
序号
项目
指标
备注
1
水泥净浆流动度（mm）
≥240
2
硫酸钠含量（%）
≤10.0
3
氯离子含量（%）
≤0.2
4
碱含量（Na2O+0.658K2O）（%）
≤10.0
5
减水率（%）
≥20
6
含气量（%）
≥3.0
用于配制非抗冻混凝土时
≥4.5
用于配制抗冻混凝土时
7
坍落度保留值（30min，60min）（mm）
≥180，≥150
用于泵送混凝土时
8
常压泌水率比（%）
≤20
9
压力泌水率比（%）
≤90
用于泵送混凝土时
10
抗压强度比（3d，7d，28d）（%）
≥130，≥125，
≥120
11
对钢筋锈蚀作用
无锈蚀
12
收缩率比（%）
≤135
13
相对耐久性指标（%，200次）
≥80
混凝土配合
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