提高水下混凝土灌注桩施工质量
2009-09-28
提高水下混凝土灌注桩施工质量现阶段国内水下混凝土灌注桩工程的施工通常采用导管法进行施工。其原理是在一定的落差压力作用下,将混凝土拌和物通过密封连接的钢管（或强度较高的硬质非金属管）入口，进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆或水上升，形成连续密实的混凝土桩身。导管法施工技术要求非常严格，为使水下混凝土灌注桩施工质量得以保证，必须要从施工设备、混凝土配制、灌注等几方面加以控制，以提高水下施工质量。第一、对施工设备质量要严格要求混凝土灌注所需施工设备要求配套并且完好。这是保证灌注水下混凝土质量的基本前提。要重点强调以下施工设备的质量：1）备用发电机数量充足。要保证工地的备用发电机性能良好，足以应付施工过程中可能发生的电网断电情况，这样可以防止灌注时间延误，避免造成断桩事故。2）注意混凝土拌和机类型的选择，宜选用大容量拌和机，在数量上可以保证混凝土的连续灌注。对混凝土拌和机在每次使用前都应进行认真的检查维修。3）导管是灌注水下混凝土的重要工具，其直径大小要根据灌注强度要求进行选择。要求导管应具备足够的强度和刚度、且密封性良好，管壁光滑、导管平直，无穿孔裂纹，导管接口处应有弹性垫圈密封。如果导管接头密封不严，焊缝破裂，水从接头或焊缝中浸入会引起事故，因此施工之前必须要进行水密、承压和接头抗拉试验。4）储料斗、漏斗、溜槽以及其他有关灌注机具使用前都应进行检查，以保证施工安全和施工质量。第二、严格控制混凝土的配合比水下混凝土的强度、等级和材料应符合设计要求和《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)的规定。选用骨料要重点注意以下几点：1）水泥一般选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，初凝时间宜不早于1.5h，宜选用标号在325以上的水泥。所选的水泥品种应通过初凝时间和抗压强度试验。要注意水泥的用量要达到规范规定的标准。2）粗骨料宜选用坚硬的卵砾石和碎石，应优先采用符合要求的卵石。骨料最大粒径不应大于导管直径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时粒径在40mm以内。粗骨料的级配应保证混凝土具有良好的和易性。细骨料宜采用级配良好的中、粗砂。混凝土的含砂率一般为45％～50％，水灰比宜采用0.5～0.6。3）为提高和易性，混凝土中宜掺入外加剂，水下混凝土常用的外加剂有减水剂、缓凝剂和早强剂等，掺入外加剂前，必须经过实验，以确定外加剂的使用种类、掺入量和掺入程序。总之，混凝土的配合比必须与导管灌注水下混凝土相适应。合适的配合比应使混凝土具有足够的可塑性和粘聚性，易于在导管中流动而又不易离析。而且一般来说，当水下混凝土的强度高时，其耐久性也好。因而要从水泥标号的选择、水泥及水的用量比例、骨料的种类和性质及掺用外加剂等几个方面考虑来保证混凝土质量。而且要保证混凝土的级配强度应高于设计强度。混凝土搅拌时间要适宜，要搅拌均匀，如混凝土搅拌和输送过程中，出现不均匀或离析泌水现象，流动性差时，就不能使用。水下混凝土质量对于整个水下施工质量十分重要，而水下混凝土技术也不断出新。采用先进的混凝土配制技术也是提高水下施工质量的有效途径。水下不分散混凝土技术就是这样一门新的技术。我国八十年代研制成功，其原理是在搅拌混凝土时加入高分子外加剂，使混凝土拌合物在水下不离析，采用这种技术可以实现不排水施工，也可进行水下振捣和砌筑。同时由于其无害无污染也可用于饮水工程。第三、加强灌注施工工艺灌注水下混凝土是混凝土桩施工的重要工序。在灌注混凝土过程中，应重点注意以下几点：1）钢筋笼和钻孔的中心要对应，定位要准确。如果是不放到孔底的钢筋笼，要特别注意吊环、吊钩的强度及牢固性。钢筋笼吊放时要保持轴线顺直，位置居中，严禁碰撞孔壁，以免产生坍孔。钢筋笼安放到位后应立即安设导管。2）在灌首批混凝土之前最好先配制0.1～0.3m3水泥砂浆放入滑阀以上的导管和漏斗中，然后再放入混凝土，确认初灌量备足后，即可剪断铁丝，借助混凝土重量排除导管内的水，使滑阀留在孔底，灌入首批混凝土。3）注意首批混凝土量必须满足导管埋深不能小于1.5M，所以漏斗和储料斗及漏斗和输送泵的混凝土储存数量要充足。根据导管内混凝土压力与管外水压力平衡的原则,导管内混凝土必须保持的最小高度为:Ｈｄ=RｗＨｗ/Rｃ。而管中混凝土的体积就应为Ｖｄ=πｄ2·Ｈｄ/4（ｄ为导管直径）。首批混凝土若埋深不足，混凝土下灌后不能埋没导管底口，会导致泥水从导管底口进入。如果出现这种导管入水现象应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机或抓斗机清出，然后重新下导管灌注。4）首批混凝土灌注正常后，必须连续进行，不得中断。否则先灌入的混凝土达到初凝，将阻止后灌入的混凝土从导管中流出，造成断桩。同时在灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。此时要注意，混凝土灌到孔口不再返出泥浆时可以微向上提动导管，而如果要提升导管0.5到1M以上才能灌入混凝土就应该拆除部分导管。要注意观察孔口是否返出泥浆。当混凝土接近钢筋笼时，宜使导管埋得较深。要注意正确控制导管埋深，如果导管埋人混凝土过深，易使导管与混凝土间摩擦阻力过大，致使导管无法拔出造成事故。而提管过程中要缓缓上提，如过猛易使导管被拉断。所以埋管深度一般应控制在2到6m，或使用附着式震捣器，使导管周围的混凝土不致过早的初凝。同时应注意灌注速度。5）为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌0.5～0.8m高度，待桩顶混凝土强度达到设计强度70％时，将其凿除。在灌注将近结束时，如出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，将部分沉淀土掏出，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，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。以上是灌注混凝土时易出现问题的各个基本步骤，同时要注意其他一些事项。比如混凝土拌制后，应在1.5h之内尽量灌注完毕。再如清孔须彻底，如果清孔不彻底会造成混凝土中夹泥；又如在灌注过程中，当导管内混凝土不满含有空气时，后续混凝土宜通过滑槽徐徐流入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面倾入管内，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。实验经验告诉我们，混凝土灌注时要分工明确，密切配合，统一指挥，快速、连续施工。一气呵成、快速灌注成功的桩往往质量比较好，而灌灌停停的桩则容易出现质量问题。因此，水下混凝土灌注桩质量的提高，需要建筑施工、监理、验收各个环节共同协作来保证。不仅要在设计上提出科学方案，灌注时提高水下施工质量，验收时也要认真对待。对于质量差、无法利用的桩要提出补桩或其它措施。成桩的质量关系到整个工程的质量，绝对不能忽视。
