灌注樁施工堵管的原因分析和監控措施

　?。壅?要］針對灌注樁施工中經常引發堵管的情況，本文主要從砼使用的外加劑、砼的和易性、骨料粒徑和級配、導管和隔水設施、泥漿比重等方面對灌注樁施工中堵管的原因進行了較全面的分析，并提出了有效的預防處理方法和措施。
　?。坳P鍵詞］砼；灌注樁；斷樁
　?。壑袌D分類號］TU753 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1005-6432（2011）15-0032-02
　　
　　灌注樁在施工過程中，導管堵塞是引起斷樁的主要原因，屢屢給承包商造成不小的經濟損失，危害極大。本文試圖從灌注樁砼使用的外加劑、砼的和易性、骨料粒徑和級配、導管和隔水設施、泥漿比重等方面對灌注樁施工中堵管的原因作了較為詳細的分析，并提出了相應的預防措施，力求把發生事故的苗頭控制在砼灌注之前。
　　1 灌注樁施工中的堵管
　　1.1 由砼使用的外加劑引起的堵管
　　砼外加劑是在砼拌制過程中摻入，用以改善砼性能的物質，具有改善砼的性能、節省水泥、提高施工進度、施工質量等許多優點。近幾年已得到較為廣泛的使用。現在國內的外加劑品種繁多（大約有200多種），各種外加劑的功能和使用方法有區別。鉆孔灌注樁一般選用減水劑和緩凝劑，如使用不當可能使砼產生假凝，流動性能降低等負面影響，從而引起導管堵塞。如蘇嘉杭高速公路某橋進行灌注樁施工時，選用了普蜀里木質素硫配鹽類減水劑拌制在砼中，結果出現假凝現象，導管堵塞，幸虧發現及時，避免了一起事故。
　　造成這種現象的主要原因是：該減水劑易與以硬石膏為調凝劑的水泥發生化學反應產生假凝現象。
　　1.2 由砼的和易性引起的堵管
　　和易性是砼性能的綜合反映，它包括黏聚性、流動性、保水性。和易性差的砼有三個主要特點：一是拌和物松散，不容易黏結，流動性差。二是拌和物聚力大，不易灌注。三是拌和物在出料運輸過程中易離析和泌水。
　　造成以上三個現象的三個原因是：
　　①水灰比配合不當，如果在砼設計強度不變的情況下，選用水泥標號過高，則水泥用量偏少，拌和物松散；如果水泥標號、骨料用量均確定，則水灰比越大，拌和物流動性也增大；水灰比過小，會使拌和物流動性太差而影響灌樁導致堵管。
　?、诎柚祈艜r，坍落度太小或拌制時間過短，砼拌和不均勻，流動性差。
　　③砼出料后運輸距離過長，場地不平引起離析和泌水。
　　1.3 由骨料的粒徑和級配引起的塞管
　　砼粗骨料徑過大或細骨料徑太小、細骨料密水性太差都是造成堵管的原因。一般易出現兩種堵管現象：
　?、?導管內部砼易聚集成團，互相卡死。
　?、?粗骨料到達導管底部不能順利穿過鋼筋籠，造成堵管。
　　骨料的級配是指各種骨料的分布配合情況。級配合理的骨料，孔隙率小，水泥用量少，同時和易性好，不容易產生分層離析及泌水現象；反之，級配不合理，不僅增大水泥用量，而且拌和物的各種顆料在重力作用下，分層離析，極易造成導管堵塞。
　　1.4 由泥漿比重引起的塞管
　　在鉆孔灌注樁施工中，鉆孔地層大多為第四系地層，松散、水敏性強、易塌坍。成孔過程中為穩定孔壁，采用的護壁泥漿都具有高比重、高黏度的特點。同時一般多選用原土造漿，造漿土質量無法符合有關要求，而造成附在孔壁的泥皮較厚。這些因素對于水下砼灌注都是極為不利的。導管灌注的工作原理可用下式表達：
　　h1?rc＞h2?rc+hw?rw
　　只有該式成立，才能頂升管外砼形成連續灌注。在導管有一定埋深的情況下，隨著不斷灌注和擠出孔壁周圍的泥土，進入孔內部泥漿和上部砼中，造成孔內泥漿比重rw增大而造成灌注頂升無力。同時，根據有關資料，砼在泥漿比重增大的情況下，流動動性相應減小，這樣就很可能導致堵管。蘇嘉杭高速公路某橋澆筑灌注樁時發現塌孔較大，耗費了大量砼，在進行相鄰樁施工時提高了泥漿比重達到1.35t/m³，結果導致澆灌時導管堵塞。
　　1.5 由導管及隔水設施引起的塞管
　　（1）導管由于長期使用，不可避免地會受到外力影響而導致磨損和凹扁；導管不直；新導管內部有毛刺。這幾種因素易導致隔水塞堵塞。
　?。?）導管連接螺栓松動或密封圈損壞而使接頭漏水，以及已嚴重磨損老化的導管在入孔過程中與鋼筋強烈摩擦而造成導管局部破損而漏水，造成砼離析而堵管。
　?。?）導管埋置過深，超過6米；提拉導管速度過快，造成管內真空，導管被壓扁；導管內砼不滿時，灌注砼太快，造成管內高壓氣囊，這些都易引起堵管。
　　（4）隔水塞制作不合理。隔水塞做得過大或過小都易造成卡管。隔水塞過大則可能在導管局部變形處卡死；隔水塞過小，則由于周邊粗骨料同時下落可能發生卡管。
　　1.6 由其他原因引起的堵管
　　①施工現場管理混亂，不按配合比加骨料、水泥。②發電機、攪拌機等機械設備發生故障但不能及時搶修。③灌注末期漏斗底口離水面或樁頂距離過短均宜造成堵管（一般要求4～6m）。
　　2 防止灌注樁施工中堵管的對策與措施
　　2.1 外加劑引起堵管的預防措施
　?、僭敿氶喿x外加劑的使用說明，嚴格控制摻量，注意施工溫度、儲存環境。②對選購的外加劑進行試拌，做坍落度、減水率、含氣量和凝結時間的試驗。
　　2.2 砼和易性引起堵管的預防措施
　?。?）根據設計強度，在計算配合比時，合理使用水泥標號，確定最優水灰比。水泥一般選用425#普通硅酸鹽水泥或525#普通硅酸鹽水泥，嚴禁使用不合格、強度不足或過期受潮而結塊的水泥，要求水泥標號不低于325#，初凝時間不短于2.5個小時，每立方米砼水泥用量一般不應少于300kg。另外當砼灌注量較大時，灌注時間較長，可通過試驗在首批砼中摻入緩凝劑，以延遲其凝結時間（灌注樁施工應注意：灌注砼的時間＜首批砼的初凝時間）。水灰比一般宜采用0.5～0.6。
　?。?）合理Vw+I1a1LjL5q6WFkJ8a2kQ==選擇砼的坍落度，一般選用20±2cm。必要時可以加入減水劑，以提高拌和物的流動性。另外，嚴格控制攪拌時間應在90s以上。
　　（3）運輸距離盡量縮短，施工現場盡量使攪拌機出料直接進入爬斗中，運輸便道應平整密實。
　　2.3 骨料的粒徑和級配引起堵管的預防措施
　　（1）粗骨料最大料徑不超過鋼筋最小間距的1/4，也不得超過導管直徑的1/8。細骨料采用級配良好的中砂，細度模數Mx=2.3～3.0，砂率采用0.4～0.5。
　?。?）根據有關資料及經驗證明，水下砼灌注宜利用連續級配加單料級的方法，對于直徑25cm的導管推薦級配連續級（5～40）+單料級（13～25）+單料級（5～15）。
　?。?）細骨料不采用密水性差、Mx＞3.0的粗沙。蘇嘉杭高速公路某橋施工鉆孔樁時選擇了密水性差，Mx=3.95的粗沙，結果導致導管堵塞，在拆除導管時發現由于反復提拉導管，鋼筋插搗，有節管子全是沙子，說明砼的和易性很差。
　　（4）泥漿比重引起堵管的預防措施
　　在砼澆注前一定要徹底清孔，用新的較稀的泥漿置換孔內較濃的泥漿。清孔后應達到的指標：相對密度1.05～1.20t/m³，黏度17～20（s），含砂率4%。由于孔中表面泥漿和深層泥漿比重不一樣大，應用取樣盒（即開口鐵盒）吊到孔的中部，提取泥漿。
　　2.4 導管及漏水設施引起堵管的預防措施
　?。?）加強施工前的檢查，對于凹扁或歪斜的導管不得使用。為安全起見，應進行水密、承壓試驗。
　?。?）對導管的接頭，每根樁必須檢查，發現密封圈破損要及時更換；嚴重銹蝕，螺紋模糊的螺栓不準使用。
　?。?）新導管必須檢查內部，清除毛刺、雜物。導管入孔要輕下慢放，防止與鋼筋籠強烈摩擦。在灌注過程中，應隨時測量灌注的砼頂面高度，及時提升和拆除導管，使導管在砼中保持2～4m；提拉導管動作不宜過猛；在管內砼不多時，應緩緩灌注。
　?。?）導管的隔水設施改為閥門或者制作帶有吊鉤的隔水塞，開第一斗料時用卷揚機拉出，不進入導管。
　　3 結 論
　　總而言之，灌注樁導管堵塞的原因很多，如現場管理不善，工作人員質量意識淡薄，機械設備完好率低等。但只要立足于事前控制，嚴格檢查，準備工作充分，按技術設計、規范要求認真施工，此類事故是完全可能避免的。
　?。圩髡吆喗椋莞呓ㄆ剑?955—），男，河南三門峽人，國家注冊監理工程師、碩士研究生，研究方向：鉆孔灌注樁施工、監理。