灌注成桩中的混凝土活塞效应

　　葫芦岛锌厂李志安山东黄海勘测设计厨究院李志强灌注成桩中的混凝土活塞效应、灌注成桩过程中的混凝土活塞效应水下灌注混凝土成桩过程中，会形成混凝土活塞。根据导管内外的压力平衡原理，混凝土活塞起着混凝土与护壁泥浆隔离并将泥浆排出钻孔的作用（如所示）。当灌注准备工作结束时，浇注导管内水位与导管外水位一致；开始浇注的混凝土起着排空导管内泥浆并封闭导管的作用；当在导管内持续注入混凝土熟料时，在其自重压力作用下，埋置导管端部的先浇注的混凝土（部分）被新注入的混凝土向上持续顶升而成为混凝土活塞，并将导管外护壁泥浆持续排出，保持导管内的混凝土熟料与导管外混凝土、泥浆的压力平衡。其压力平衡表达式如下：Gs导管外泥浆的压力；G，导管外混凝土及活塞压力；Fm混凝土活塞与桩孔壁摩阻力。

　　为保证混凝土灌注桩的质量，混凝土活塞应有足够高度。

　　浇注完成后，混凝土活塞形成灌注桩顶部的一部分。

　　混凝土活塞是先注入的混凝土，随灌注工作的延续，将逐渐失去其和易性而趋于凝结。如果灌注工作时间过长，将形成具有早期强度的固态混凝土并导致如下两种有害效应：导管内混凝土难以下注混凝土活塞极易导致浇注导管内混凝土难以下注（卡管）。如所示，当持续注入导管内的混凝土熟料所产生的压力不足以克服导管外泥浆压力、混凝土与活塞自重压力、混凝土活塞与孔壁的摩阻力时，便表现为导管内混凝土熟料不能如期下降，钻孔内没有水体排出。其压力平衡表达式如下：特别是在孔壁因塌孔而呈下粗上细的情况下，易产生孔壁对活塞的结构反力，使上述现象更易发生。

　　混凝土活塞是导致钢筋骨架上浮的直接的因素。随着灌注工作的延续，混凝土活塞将逐渐失去其和易性而趋于凝结。即使是初凝且为离散体的混凝土，也不易使钢筋插入，而带有环向箍筋的钢筋骨架则更难插入。当初凝后的混凝土活塞与钢筋骨架接触时，在导管内注入的混凝土熟料压力作用下，混凝土活塞将有带（顶）动钢筋骨架上浮的趋势（如所示）。随着混凝土活塞凝固程度的增加（甚至产生早期强度），当导管内新注入的混凝土熟料足以克服钻孔内泥浆压力、混凝土与活塞自重压力、混凝土活塞与钻孔周壁摩阻力及钢筋骨架的自重时，必将出现钢筋骨架上浮现象。其压力平衡表达式如下：+G，+F，+Gk钢筋骨架自重压力；其他符号同前。

　　二、混凝土活塞有害效应的防治混凝土活塞效应所导致的上述两种危害，易使灌注桩成为断桩或废桩，对工程质量的影响不容忽视。即使在施工中及时处理，但就基这类隐敝工程来说，是难以准确评价的。因此，为防治混凝土活塞的有害效应，应贯彻以防为主、以治为辅、防治结合的原则。

　　1.采用迟凝混凝土做混凝土活塞混凝土的凝结是产生固态或半固态混凝土活塞的先决条件。在施工中采用迟凝水泥或普通混凝土掺适量缓凝剂做为混凝土活塞，可保证混凝土活塞在全桩灌注过程中不致凝结，是防止混凝土活塞有害效应的有效方法。

　　快速不间断灌注排除干扰，尽可能快速不间断地使灌注工作结束。单桩混凝土的总灌注时间不应超过混凝土的初凝时间，使得在灌注过程中混凝土活塞不具备凝结的机会，仍能有效地防止混凝土活塞有害效应的出现。

　　针对混凝土活塞采取处理措施当混凝土活塞效应出现时，应针对已凝结的混凝土活塞采取处理措施，破坏混凝土活塞的整体性。可先将灌注导管下沉，再将已凝结的混凝土活塞排除，以新灌注的、和易性较好的混凝土作为新的活塞，使灌注工作得以