鉆孔樁水下混凝土灌注基本要求與應(yīng)急處理

王 瑞

1 工程概況

1)地理位置。由我公司承建的京滬高速鐵路一標(biāo)段九工區(qū),起點里程為DK101+506.64,終點里程為 DK120+929.29(斷鏈14.035 km),路線全長5.388 km,基礎(chǔ)全部采用摩擦樁,樁直徑分別為1.0m,1.25m,1.5 m三種類型,地處天津市北辰區(qū)青光鎮(zhèn)和西青區(qū)楊柳青鎮(zhèn)。

2)地形地貌。地形地貌為近海沖積平原,地勢由西向東緩傾。

3)地質(zhì)條件。地層主要為第四系沖積層、沖洪積層、海積層,一般以黏性土、粉土、砂類土為主。普遍分布松軟層,松軟層底板埋深在6 m～18 m范圍內(nèi);地震動峰值加速度不小于0.01g,分布有地震可液化層,液化層以飽和的粉、細(xì)砂及粉土為主。

2 水下混凝土灌注前的基本要求

1)配合比選定。北京—滄州地段沿線地下水和地表水有不同程度(H1,H2,H3,H4)的化學(xué)侵澀性,不同程度的侵澀性對樁基礎(chǔ)混凝土的性能有不同的要求,樁基混凝土施工前,必須仔細(xì)審核圖紙,采用設(shè)計圖中指定的強度等級的混凝土,不得采用通用設(shè)計圖中通用性混凝土強度等級。

2)初灌量。水下混凝土灌注采用導(dǎo)管法,混凝土灌注應(yīng)在鋼筋籠吊放完成,各項檢測數(shù)據(jù)合格后立即開始,儲料斗的容量應(yīng)使首批灌注下去的混凝土能滿足導(dǎo)管初次埋置深度的需要。按首批混凝土封底后導(dǎo)管埋深不小于1.0m來計算所需的混凝土方量。

3)導(dǎo)管要求。導(dǎo)管的內(nèi)徑一般為250mm～300mm,長度一般為12m,最下端一節(jié)導(dǎo)管長應(yīng)為4.5 m～6m,不得短于4m,為了配備適合的導(dǎo)管柱長度,上部導(dǎo)管長為1 m或0.5m。導(dǎo)管采用游輪螺母連接,橡膠“O”形密封圈密封,嚴(yán)防漏水。導(dǎo)管初次使用時應(yīng)做水密承壓力試驗,進行水密試驗的水壓力不小于井孔內(nèi)水深1.5倍的壓力。

4)復(fù)測孔深。灌注前用測錘復(fù)測孔深,保證其樁底沉淀厚度摩擦樁不大于20cm,若不滿足要求則進行二次清孔,直到合格后方可進行水下混凝土灌注。

5)混凝土。混凝土采用拌合站集中拌和,混凝土輸送車運至樁位,吊車或鉆機配合灌注。

3 水下混凝土連續(xù)灌注

采用砍球法灌注混凝土,確認(rèn)初存量備足后,即可剪斷隔水塞鐵絲,灌入首批混凝土。同時,觀察孔內(nèi)返漿情況,測定埋管深度并做好記錄。首批混凝土灌注正常后,要緊湊地、連續(xù)不斷地進行,嚴(yán)禁中途停工。灌注過程中,應(yīng)經(jīng)常用測錘探測混凝土面的上升高度,并適時提升拆卸導(dǎo)管,保持導(dǎo)管的合理埋深。導(dǎo)管的埋深應(yīng)不小于2m,但最大埋深不宜超過6m。隨著孔內(nèi)混凝土的上升,需逐節(jié)拆除導(dǎo)管,拆下的導(dǎo)管應(yīng)立即洗刷干凈。灌注接近樁頂部位時,為了嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高,應(yīng)計算混凝土的需要量,嚴(yán)格控制最后一次混凝土灌入量。混凝土灌注過程中,配備發(fā)電機,保證混凝土灌注連續(xù)進行,同時應(yīng)將井孔內(nèi)溢出的泥漿引至泥漿循環(huán)池回收利用,防止污染環(huán)境。水下灌注樁的混凝土面應(yīng)高出設(shè)計0.8 m～1.2m,以便鑿除浮漿與樁頭,確保樁身混凝土質(zhì)量。

4 水下混凝土灌注應(yīng)注意事項

4.1 首封混凝土

1)必須準(zhǔn)確測量每節(jié)導(dǎo)管的長度,并編號,復(fù)核孔深及導(dǎo)管總長度?？蓪⑵囱b好的導(dǎo)管直接下到孔底,相互校核長度。避免計算錯誤使導(dǎo)管下口距離孔底太高或太低。2)根據(jù)孔徑、導(dǎo)管直徑認(rèn)真計算和復(fù)核首批混凝土數(shù)量。避免計算錯誤,造成首批混凝土數(shù)量不夠,埋管失敗。3)搞好配合比設(shè)計,嚴(yán)格控制混凝土和易性。避免首批混凝土和易性太差,或坍落度太大,造成離析。4)導(dǎo)管必須密封性好,避免在首批混凝土灌注后,由于外部泥漿壓力太大,滲入導(dǎo)管內(nèi),造成混凝土與泥漿混合。5)首批混凝土封底失敗后,應(yīng)拔出導(dǎo)管,提起鋼筋籠,立即清孔。

4.2 供料和設(shè)備故障使灌注停工

1)施工前應(yīng)做好過程能力鑒定,對于部分設(shè)備考慮備用;對于發(fā)生的事故應(yīng)有應(yīng)急預(yù)案。避免設(shè)備故障,混凝土材料供應(yīng)問題造成停工較長時間,使混凝土凝結(jié)而斷樁。2)處理方法。如斷樁距離地面較深,考慮提起鋼筋籠后重新成孔。如斷樁距離地面較淺,可采用接樁。如原孔無法利用,則回填后采取補樁的辦法。

4.3 灌注過程中發(fā)生坍孔

1)避免由于清孔不當(dāng)、泥漿過稀、下鋼筋籠時碰撞孔壁,致使在灌注過程中發(fā)生坍孔。2)處理辦法。如坍孔并不嚴(yán)重,可繼續(xù)灌注,并適當(dāng)加快進度;如無法繼續(xù)灌注,應(yīng)及時回填重新成孔。

4.4 導(dǎo)管拔空、掉管

1)應(yīng)認(rèn)真測量和復(fù)核孔深、導(dǎo)管長度;應(yīng)對導(dǎo)管埋深適當(dāng)取保守數(shù)值。避免測量和計算錯誤,致使灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管拔空,對管內(nèi)充滿泥漿;或?qū)Ч苈裆钸^少,泥漿涌入導(dǎo)管。2)每次拆管后應(yīng)仔細(xì)重新連接導(dǎo)管接頭;導(dǎo)管埋深較大時應(yīng)及時拆管。避免導(dǎo)管掛住鋼筋籠,強拉拉脫導(dǎo)管等。3)處理辦法:混凝土面距離地面較深時應(yīng)重新成孔;混凝土面距離地面較淺可采取接樁辦法。

4.5 灌注過程中混凝土上升困難、不翻漿

1)混凝土供料間隔時間太長,灌注停頓,混凝土流動性變小。2)混凝土和易性太差。3)導(dǎo)管埋深過大。4)在灌注將近結(jié)束時,由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高減小,超壓力降低。5)導(dǎo)管外的泥漿及所含渣土稠度增加,相對密度增大。6)補救措施:提起導(dǎo)管,減小導(dǎo)管埋深。接長導(dǎo)管,提高導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高。可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿,并掏出部分沉淀土。

4.6 灌注高度不夠

可采用多種方法測量,確保準(zhǔn)確;樁頭超灌預(yù)留量可適當(dāng)加大;避免樁頭預(yù)留量太少,重新接樁。

5 水下混凝土灌注二次封底技術(shù)

1)定義。由于某種原因不得不中斷混凝土灌注,為了混凝土的連續(xù)性灌注而采取再次封底技術(shù),從而保證了樁基質(zhì)量的完整性,這一過程稱為水下混凝土灌注二次封底技術(shù)。

2)所出現(xiàn)的狀況。在水下混凝土灌注過程中,雖然我們也是處處小心,但是仍有操作疏忽發(fā)生,諸如:混凝土坍落度太大,造成離析堵管;灌車清洗不干凈,車內(nèi)有混凝土結(jié)塊而不慎堵管;導(dǎo)管密封性不好,在混凝土灌注中,由于外部泥漿壓力太大,滲入導(dǎo)管內(nèi),造成混凝土與泥漿混合;由于測量和計算失誤,致使灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管拔空;導(dǎo)管埋深過少,泥漿涌入導(dǎo)管;導(dǎo)管接頭連接不符合要求,導(dǎo)管掛住鋼筋籠,強拉拉脫等等。

3)操作過程。a.初測:拔管之前先測 h1,h2,h4。其中,h1為導(dǎo)管口至導(dǎo)管內(nèi)混凝土面的高度;h2為護筒頂面至孔內(nèi)混凝土面的高度;h4為管口至管底的高度。b.拔管:在導(dǎo)管拔出混凝土面之前,拔管須緩慢進行;導(dǎo)管拔出混凝土面后,拔管需迅速進行,并快速將導(dǎo)管拆除清洗干凈,堆放整齊。c.復(fù)測:準(zhǔn)確測量 h3。h3為拔完導(dǎo)管后護筒至孔內(nèi)混凝土面的高度。d.下管:下管需快速,準(zhǔn)確懸空混凝土面10cm～15cm。e.封底:在大料斗放滿混凝土,將料斗抬高不少于1m,且保證導(dǎo)管懸空10cm～15cm;備足了二次封底混凝土,開始砍斷球線,在計算好混凝土抵達(dá)管底的時刻予以壓力迅速將料斗壓下,使管埋入混凝土至少1 m左右;此后可換小料斗進入正常的混凝土連續(xù)灌注(見圖1)。

6 結(jié)語

本文結(jié)合我公司擔(dān)負(fù)施工的京滬高鐵一標(biāo)段九工區(qū),介紹了樁基水下混凝土灌注的一些基本要求、應(yīng)急處理措施以及重點推出了二次封底灌注技術(shù)?？偟膩碚f,能夠順利的灌好一根樁,就是成本的最好控制。本文推出的二次封底技術(shù),在實踐中得到的驗證還不是很充分,具有一定的探索性,但在今后的試驗和實踐中必將不斷完善,有一定的借鑒價值。

[1]谷天本,蔣國盛.反循環(huán)鉆孔灌注樁鉆進技術(shù)探討[J].山西建筑,2008,34(5):134-135.