摘 要:详细介绍了水下浇筑混凝土灌注桩在灌注过程中的一些常见事故,并对其原因进行了分析,同时给出了相应的处理方法,在实际施工中可供广大施工技术人员参考,以期取得好的经济效益和社会效益。
关键词:水下浇筑,混凝土,灌注桩
中图分类号: TU473. 14 文献标识码:A
灌注桩属于隐蔽工程,但由于影响灌注桩施工质量的因素很多,对其施工过程中的每一环节都必须严格要求,对各种影响因素都必须有详细的考虑,如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不得力,就会在灌注中发生质量事故,小到塌孔、缩颈,大到断桩报废,从而给施工单位造成重大的经济损失,以致影响工期并对整个工程质量产生不利影响。所以,必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,以利于工程的顺利进行。
水下浇筑混凝土施工是灌注桩质量控制中最重要的一个环节。水下浇筑混凝土是用混凝土从孔底开始灌注,将孔内泥浆置换出来,成为混凝土桩;浇筑过程中,应及时掌握孔内混凝土面上升的高度及导管插入深度,测定每个混凝土面位置应取两个以上的测点,测绳受拉伸、湿度等因素影响,所标长度变化较大,须经常校正。浇筑混凝土必须连续进行,否则先浇灌进去的混凝土达到初凝,将阻止后浇灌的混凝土从导管中流出。施工中,混凝土浇筑速度应尽可能地快一些,终止浇筑混凝土前,须确定混凝土面真实高度,以见到混凝土中的粗骨料为准。
对于诱发灌注事故的因素,必须在施工初期就彻底消除其隐患,同时又必须准备相应的对策,一来预防事故的发生,二来在事故发生后及时采取补救措施。下面就施工实践中经常遇到的几种工程事故,对其原因、预防及处理作一简单的介绍。
1) 初灌未封底:桩底沉渣量过大,使初灌不能正常反浆,或导管距孔底太远,初灌量不够没有埋住导管。造成这种后果的原因是检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。认真检查,采用规定的测绳与测锤;一次清孔后仍不符合要求时,就要采取其他措施,如改善泥浆性能,延长清孔时间等。在下完钢筋笼后,再检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,应进行二次清孔。导管底端距孔底高度依据桩径、隔水阀种类、大小而定,最高不超过0. 5 m。
2) 导管堵塞:灌注时间过长,上部混凝土已接近初凝而形成硬壳,而且随着时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物,从而使混凝土灌注变得极为困难,最终造成堵管。所以应尽可能提高混凝土的浇筑速度,在开始浇筑混凝土时尽量积累大量混凝土,以产生大的冲击力来克服泥浆阻力。快速连续浇筑,使混凝土和泥浆一直保持流动状态,可以防止导管堵塞;浇筑混凝土过程中,应匀速向导管料斗内灌注,如突然灌注大量的混凝土导管内空气不能马上排出,可能导致堵管,若管内空气从导管底端排出,可能带动导管拔出混凝土面。堵塞导管的主要原因在于混凝土的质量,必须把好混凝土质量关,混凝土和易性不好或离析,石子聚集在一起,从而使流动性变差,最终导致堵管。导管使用后应及时冲洗,保证导管内壁干净光滑。如发生堵管,在导管上部可用钢筋疏通,在导管下部可提住导管上下振击。
3) 导管漏水:导管使用前须做密封试验,灌注前检查导管是否有漏水、弯曲等缺陷,发现问题要及时处理。在灌注过程中发现漏水应加快灌注速度,并加大混凝土埋深,使管内混凝土超出漏水处。
4) 导管拔出混凝土面:导管提漏有两种原因:a. 当导管堵塞时,一般采用上下提振法,使混凝土强行流出,但如果此时导管埋深很少,极易提漏。b. 在混凝土灌注过程中,测定已灌混凝土表面标高出现错误,卸管时多提导致导管埋深过小,出现拔脱提漏。特别是在灌注后期,易将泥浆中混合的坍土层误认为混凝土表面。因此,必须严格按照规程用规定的测绳、测锤测量孔内混凝土表面高度,并认真核对,保证提升导管不出现失误。如误将导管拔出混凝土面,必须及时处理。孔内混凝土面高度较小时,终止浇筑,重新成孔;孔内混凝土面高度较高时,可以用二次导管插入法,其一是导管底端加底盖阀,插入混凝土面1. 0 m 左右,导管料斗内注满混凝土时,将导管提起约0. 5 m ,底盖阀脱掉,即可继续进行水下浇筑混凝土施工。由于要克服泥浆对导管的浮力,混凝土面较深时,不宜采用此方法。在不得已的情况下,必须由有经验的工程师现场指导,导管长度、吊预制混凝土球阀铁丝长度、铁丝抗拉强度、混凝土面实际位置等数据,必须在事先进行正确确定。提升导管要准确可靠,在灌注混凝土的过程中要随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程。
5) 导管被混凝土埋住、卡死:在灌注过程中,导管的埋置深度是一个重要的施工指标。导管埋深过大,以及灌注时间过长,导致已灌混凝土流动性降低,从而增大混凝土与导管壁的摩擦力,加上采用提升阻力很大的法兰盘连接的导管时,在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。导管插入混凝土中的深度应根据搅拌混凝土的质量、供应速度、浇筑速度、孔内护壁泥浆的状态等来决定,一般情况下,以2 m～6 m 为宜。如果导管插入混凝土中的深度较大,供应混凝土间隔时间较长,且混凝土和易性稍差,极易发生“埋管”事故。
在考虑到不能及时供应混凝土(超过1 h) 、混凝土运输距离远及交通堵塞等因素时,除在混凝土中加缓凝剂外,导管插入混凝土中的深度不宜太小,据以往经验,以5 m～6 m 为宜,每隔15 min左右,将导管上下活动几次,幅度以2. 0 m 左右为宜,以免使混凝土产生初凝假象。浇筑混凝土中断超过2 h ,应判为断桩。如是混凝土配合比在执行过程中的误差大,坍落度波动大,拌出的混合料时稀时干,在这种情形下极易发生卡管现象。坍落度过大时会产生离析现象,粗骨料相互挤压而阻塞导管;坍落度过小或灌注时间过长,混凝土的初凝时间缩短,混凝土的下落阻力加大而阻塞导管,都会导致卡管事故。所以严格控制混凝土配合比,缩短灌注时间,是减少和避免此类事故的重要措施。导管插入混凝土中拔不起来或被拔断,如果桩径较大,可以采用二次导管插入法处理,否则只能补桩、接桩。接桩一般用人工孔的办法处理,清除桩顶残渣,接钢筋笼,浇筑混凝土至设计标高。
6) 钢筋笼上浮:当灌注混凝土到钢筋笼底部时,应尽量减慢放料速度,同时减小埋深,从而最终降低混凝土对导管的冲力。
7) 混凝土拌制不符合要求:混凝土配合比中水灰比控制在0. 5～0. 6 ,砂率应在40 %～50 % ,粗骨料最大粒径应小于40 mm ,混凝土坍落度控制在18 cm～20 cm ,要有良好的流动性、和易性,
用料上优先采用中粗砂、级配较好的碎石和矿渣硅酸盐水泥,避免使用普通硅酸盐水泥。混凝土和易性与水泥品种、砂率有极大的关系,砂率小、粗骨料级配不好,搅拌出的混凝土极易离析,影响水下浇筑混凝土质量。在灌注中出现的种种事故有很多都和混凝土质量有关,所以一定要把好混凝土的质量关。
8) 桩身有夹渣、夹泥、蜂窝:使混凝土面处于垂直顶升状,不使浮浆、泥浆卷入混凝土是防治夹渣、夹泥、蜂窝的关键。另外在浇筑过程中,须不断测定混凝土面上升的高度,并根据混凝土供应情况来确定拆卸导管的时间、长度。如拆卸导管的时间、长度不恰当,也是容易出现桩身夹渣、夹泥、蜂窝等事故的。
泥浆过稠,如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块,增加了浇筑混凝土的阻力,因此,在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象,有时甚至灌满导管还是不行,最后只好提住导管上下振击,
由于导管内储存了大量混凝土,一旦流出其势甚猛,在混凝土流出导管后,即冲破泥浆最薄弱处急速返上,并将泥浆夹裹于桩内,从而造成夹泥层;灌注混凝土过程中,因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层的原因。
总之,水下浇筑混凝土灌注桩是一种常见的基础形式,在实际中有着广泛的应用,因此加强钻孔灌注桩的施工质量,对有效控制工程质量及工程造价,有着很重要的现实意义。
