APP下载

水下混凝土灌注桩施工质量控制要点

2011-12-31赵金永

城市建设理论研究 2011年28期

赵金永

【摘 要】钻孔灌注桩是一项施工工序多、技术要求高、工作量大,并需连续完成的水下隐蔽工程,其中水下混凝土灌注是成桩的关键环节,也容易发生质量事故。因此,针对水下混凝土灌注环节,结合近年来在施工现场采取的一些技术措施及指导水下混凝土灌注的施工经验,探讨了水下混凝土灌注施工质量控制方法及要点。

【关键词】混凝土质量;首灌量;灌注速度;导管埋深;清孔时间

[中图分类号] TU473.1+4,TU7[文献标识码] B[文章编号] TT2011-12(03)-1200

1 混凝土质量控制

由于目前现场灌注大部分采用商品混凝土,施工前须对商品混凝土厂家进行考察,审查水泥、砂石等原材料的供货渠道、备料情况、质量情况以及混凝土配合比的试配,搅拌机械的供应能力,产品应有出厂合格证、检测报告等相应的质保资料。

检查混凝土配合比及制作质量。混凝土粗骨料采用连续级配的5~40碎石,含泥量<1%,细骨料采用细度模数2.3~3.0的中砂;含泥量<2%,混凝土应掺减水剂和缓凝剂,以增加混凝土的和易性,延长初凝时间,初凝时间要大于一根桩混凝土灌注完所需时间。混凝土配合比应按设计要求预先进行试验,水灰比≯0.6,水泥标号不低于325号,水泥用量不少于370kg/m3 ,含砂率宜控制在40%~45%,塌落度损失(在30min内)控制在3cm,保持在18~22cm,每桩留置一组试块。混凝土的供应量要能够保证灌注速度,使桩能连续灌注完毕,对拌合设备和水电等要有应急措施,避免中途因故中断灌注,造成质量事故。

2 首灌量要求

混凝土首灌量应能保证混凝土灌入后导管埋入混凝土内的深度不小于1.0m,使导管内混凝土柱与管外泥浆压力平衡。混凝土首灌量按下式应通过计算确定。

V=π/4(d 2h1+kD 2h2)

式中 V——混凝土初灌量,m3;

h1——导管内混凝土柱与管外泥浆压力平衡所需高度:

h1=(h-h2)γw /γc,m;

h——钻孔深度,m;

h2——初灌混凝土下灌后,导管外混凝土面高度,取1.3~

1.8m;

γw——泥浆重度,取11~12kN/m3;

γc——混凝土重度,取23~24kN/m3;

d——导管内径,m;

D——桩孔直径,m;

k——混凝土充盈系数,取k =1.1~1.3。

首灌量对灌注桩成桩质量极其重要。根据上式计算,孔深50.0m,?准1000桩首灌量约为2.80m3,?准1200桩首灌量约为3.50m3。合理的首灌量,既能顺利施工,又能使漏斗灌满后混凝土埋管深度满足要求;同时,通过首灌对孔底沉渣进行又一次的冲洗,可有效提高桩基承载能力,所以对首灌量必须严格要求。

3 灌注速度控制

首先,分析一下桩身自重传力给土层的转换机理。钻孔桩的桩土相互作用在桩身混凝土灌注时即开始形成,先灌注的混凝土在后灌混凝土的压力下逐渐密实、压缩,并发生沉降,这种相对于土的位移即受周围土层向上的阻力,桩身重量通过这种阻力逐步传递到土层中去。灌注快的桩,当全部灌完后,混凝土虽然还未初凝,但经过灌注时不断冲击和压实,并渗透到四周土层中,这时的混凝土已不同于一般的流体,对土的粘着作用及本身抗剪已形成阻力;而灌注慢的桩,由于混凝土已接近初凝,与土壁之间的阻力将更大。

钻孔桩自重传给周围土层的比例与灌注速度有直接关系。灌注速度快,传给桩周土层的比例小;灌注速度慢的,传给桩周土层的比例大。因此提高灌注速度不但对保证桩身混凝土的均质性起到良好的作用,同时可使桩身重量较多地储存于桩底,减少桩周摩阻力的负担,而桩底反力在以后的使用中很少得到发挥,这对改善桩基受力状况、提高使用效果起到一定作用。

实践证明,一根桩的灌注工作越快越顺利,这根桩的质量也一般较好;越是拖拉延误,越容易出事故,因此一定要做到快速连续灌注。

每根桩的浇注时间按初盘混凝土的初凝时间控制,必要时可适量掺入缓凝剂。混凝土的适当浇注时间详见表1。

表1混凝土灌注桩的适当浇注时间

桩 长 m ≤30 30~50 50~70

灌注量 m3 ≤4040~80 ≤4040~80 80~120 ≤5050~100100~160

适当灌注 2~3 4~53~45~63~56~8 6~77~9

时间h

4 控制导管埋深

水下混凝土灌注过程中,导管埋入混凝土的深度适中,则混凝土扩散均匀,密实性好,其表面也较平坦;反之,混凝土扩散不均匀,表面坡度大,易于分散离析,影响质量,所以必须控制导管的合理埋深,保证桩身质量。

导管埋深太大、太小对成桩质量均有影响。埋深太小时,混凝土容易冲翻孔内的混凝土面而将沉渣卷入,造成加泥甚至断桩,在操作过程中也易将导管拔出混凝土面;埋深太大时,混凝土顶升阻力很大,混凝土无力平行上推而仅沿导管外壁向上推挤至顶面附近再向四侧运动,这种涡流也易将沉渣卷入桩身四周,产生一圈劣质混凝土,影响桩身强度。此外埋深较大时,上部混凝土长时间不动,塌落度损失大,容易发生堵管的断桩事故。因此导管的埋深一般控制在2~6m,对大直径超长桩可控制在3~8m范围内。灌注过程应勤提勤拆,拆卸导管前应准确测量孔内混凝土面标高。

5 控制清孔时间

成孔结束后,应及时进行下道工序施工,二次清孔验收合格后尽快进行混凝土灌注,不能停滞时间太长。若停滞时间太长,由于孔壁土层有一定的渗透性,而使泥浆中的固体颗粒粘附在孔壁上形成较厚泥皮,泥皮在混凝土灌注中被夹在混凝土与土壁之间,有润滑作用,使混凝土与土壁之间摩阻力降低。另外,土壁长时间浸泡在泥浆中,土的某些性质也会改变,有的土层可能会膨胀,强度变低同样也影响桩的承载能力。因此,施工时应严格按规范要求,尽量缩短成孔后至混凝土灌注时间,清孔合格后在30min内尽快灌注混凝土。

6 控制桩顶混凝土质量

由于上部荷载通过桩顶传递,所以必须保证桩顶混凝土强度满足设计要求。当浇注接近桩顶标高位置时,应控制好最后一次浇注量,可适当减少混凝土的塌落度,使桩顶混凝土的超灌高于设计桩顶标高一倍桩径,以便凿除桩顶部浮浆层后达到设计标高的要求,且必须保证桩顶混凝土强度满足设计要求。大直径超长桩的超灌高度应依据桩长、桩径综合考虑,比一般灌注桩大一些,因为大直径超长桩灌注时间长,沉渣及浮浆积聚厚,防止测绳难以准确判别浓泥浆或混凝土的表面而发生误测。在拔出最后一节导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的浓泥浆挤入而形成“泥心”。

在水下混凝土灌注过程中,为了保证成桩质量,还有许多值得注意的环节。二次清孔时对泥浆各项性能指标的控制,泥浆比重根据不同土层情况宜在1.15~1.25之间,含砂率≤8%,粘度≤28s;灌注前对孔底沉渣厚度的测定要准确,直到满足设计要求才能浇注;导管的连接要求平直、密封,导管使用前及使用一段时间后应做压力试验,压力试验用的压力依据施工中可能出现的最大压力来做,耐压应达到0.6~0.9MPa;灌注前,为使隔水栓能顺利排出,导管底部距孔底距离宜控制在0.3~0.5m,对直径?准<600的桩,可适当加大导管底部距孔底距离;混凝土灌入前,应先在漏斗内灌入0.1~0.2m3的1∶1.5水泥砂浆,然后再灌入混凝土。另外,在浇注过程中,当导管内混凝土不满而进入空气时,后续的混凝土宜通过溜槽慢慢注入到漏斗和导管,不得将混凝土从上面倾入导管内,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。在浇注过程中,应有专人测量孔内混凝土面的上升高度,填写水下混凝土灌注记录,对灌注过程中的一切故障均应记录备案。

当然,水下混凝土灌注施工质量控制的要点很多,在施工过程中应严格按技术标准及设计要求操作,通过对各环节质量控制点的检查验收,施工质量是能够保证的。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范JGJ94-2008. 北京:中国建筑工业出版社,2008

[2]中华人民共和国国家标准.地基基础工程施工质量验收规范GB502022002.北京:中国计划出版社,2002

[3]基础工程施工手册编写组.基础工程施工手册(第2版). 北京:中国计划出版社,2002

[4]江正荣.建筑地基与基础施工手册(第2版). 北京:中国建筑工业出版社,2005

展开全文▼
展开全文▼