淺析澆筑鉆孔灌注樁水下混凝土的質(zhì)量控制

邵珠玉，郭有余

(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

淺析澆筑鉆孔灌注樁水下混凝土的質(zhì)量控制

邵珠玉，郭有余

(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

水下混凝土的灌注質(zhì)量對整個樁基的承載能力有很大影響，因此，水下混凝土的灌注是樁基施工過程中極為重要的環(huán)節(jié)，對灌注質(zhì)量的控制不容忽視。介紹了對紅星路南延線水下混凝土灌注實施的質(zhì)量控制。

灌注樁;水下混凝土;質(zhì)量控制

1 工程概述

跨興隆湖橋梁工程位于成都市天府新區(qū)紅星路南延線里程中心樁號K11+664．75處，設(shè)計為歐式三跨連續(xù)拱橋。該橋梁結(jié)構(gòu)總長118．8m，橋梁與紅星路南延線正交。紅星路南延線道路紅線全寬為60m，橋梁寬度亦為60m，橋梁共分三幅，橋梁總面積為7128m2。跨興隆湖橋梁樁基共計128根，設(shè)計樁直徑為1．6m，樁長度為23 m，全部采用嵌巖樁，嵌巖深度為進入微風(fēng)化巖石深度大于兩倍樁徑且不小于6m。橋區(qū)范圍上覆層為軟塑土，下臥層為全風(fēng)化～中度風(fēng)化～微風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，強度不高。根據(jù)工期、地質(zhì)條件及文明施工等情況綜合考慮，該橋采用旋挖鉆機成孔施工樁基。樁基混凝土灌注采用水下灌注混凝土方式施工，混凝土由指定混凝土拌和站供應(yīng)，運送至現(xiàn)場內(nèi)，直接卸料于混凝土灌注漏斗內(nèi)實施灌注。

2 澆筑鉆孔灌注樁水下混凝土前的施工準(zhǔn)備工作

鉆孔結(jié)束后，檢測成孔后的護筒頂高程，根據(jù)護筒頂高程、設(shè)計孔底高程、設(shè)計樁頂高程、設(shè)計鋼筋籠頂高程、預(yù)留破樁頭的高度等數(shù)據(jù)計算出鋼筋籠頂高程、混凝土澆筑頂高程(樁頂預(yù)加0．5 m)并確定這兩個控制面。一般從護筒頂面向下反算、反測符合要求的米數(shù)。孔內(nèi)有水頭或淤泥時，用鋼筋或垂球探測。

檢查砂、石、水泥用量及質(zhì)量是否滿足要求并根據(jù)現(xiàn)場原材料含水率調(diào)整現(xiàn)場配合比，將配合比用油漆寫到牌子上，實行現(xiàn)場標(biāo)示牌施工。

計算導(dǎo)管上端漏斗儲存的混凝土量是否滿足第一次下料后埋設(shè)導(dǎo)管下口深度的要求，必須保證第一次漏斗儲存的混凝土量使導(dǎo)管下口的埋設(shè)深度大于100cm。

檢查泥漿相對密度是否符合清孔的指標(biāo)并檢查下沉鋼筋籠的孔底沉淀層厚度不能超過5cm。對孔底沉淀層厚度不能滿足要求的鉆孔需要重新清孔，直到滿足要求為止。開灌前，應(yīng)從孔底吊出一桶泥漿，檢測其含砂率及泥漿相對密度。含砂率＜2%、泥漿相對密度為1．03～1．1、含砂量過大時，應(yīng)使泥漿相對密度接近上限，以防砂子沉淀過快;反之，應(yīng)接近下限。泥漿過輕容易塌孔，一般以泥漿相對密度為1．05為宜。

核定拌合及運輸設(shè)備的性能及數(shù)量。必須準(zhǔn)備備用設(shè)備及備用發(fā)電設(shè)備并組織足夠的勞動力，以保證混凝土連續(xù)不間斷灌注。

灌注水下混凝土宜采用鋼導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)徑宜為200～350mm。本工程采用的導(dǎo)管內(nèi)徑為300 mm。導(dǎo)管使用前應(yīng)進行水密承壓和接頭抗拉試驗，試驗水壓為1MPa。進行水密試驗的水壓不小于孔內(nèi)水深1．3倍的壓力，也不小于導(dǎo)管壁和焊縫可能承受混凝土?xí)r最大內(nèi)壓力P的1．3倍，該壓力可按下式計算:

式中 P為導(dǎo)管可能受到的最大內(nèi)壓力，kPa;γc為混凝土的重度，取24kN/m3;ha為導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱最大高度，取25m(以導(dǎo)管全長或預(yù)計的最大高度計);γu為井孔內(nèi)水的重度，取9．8kN/ m3;hb為井孔內(nèi)水的深度，取5m。

經(jīng)計算，P=0．55MPa。

利用吊車將導(dǎo)管放入，導(dǎo)管直徑、長度應(yīng)與孔深配套，對導(dǎo)管應(yīng)分節(jié)編號，防止拔管時提出混凝土面。導(dǎo)管下放時先放到孔底，以便核對導(dǎo)管的長度及孔深，然后提起30～50cm進行二次清孔。下放導(dǎo)管時，絲扣要對正、扭緊，不得碰撞鋼筋籠。本工程所采用的導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長為3m，調(diào)整節(jié)長為0．5m、1．5m、2m各一節(jié)。導(dǎo)管應(yīng)事先編好順序，每次使用時都應(yīng)對法蘭盤、橡膠墊圈、連接螺栓、閥門做認真檢查，必要時再做充水試驗。導(dǎo)管上口的浮球(一般為泡沫材料預(yù)制)應(yīng)能順利沉入孔底。在拌合站的上料斗上應(yīng)放置5cm×5 cm的控制篩，以防極少量的超粒徑顆粒進入導(dǎo)管而引發(fā)堵管現(xiàn)象。在孔內(nèi)第一次混凝土澆筑時，導(dǎo)管下口與鉆孔孔底的間距以0．4m左右為宜。

3 澆筑質(zhì)量控制

3．1 首批混凝土的數(shù)量

鉆孔樁所需首批混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋置深度≥1m的需要，其混凝土參考數(shù)量可按下式計算(圖1)。

圖1 首批混凝土計算示意圖

式中 V為首批混凝土所需體積，m3;d為導(dǎo)管內(nèi)徑，取0．3m;D為井孔直徑，取1．6m;H2為導(dǎo)管初次埋置深度，取1m;H1為導(dǎo)管底端至鉆孔孔底距離，取0．3m;h1為樁孔混凝土面高度達到H1+H2時導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱的高度，m(h1=γwHw/ γc)。

通過計算，V≥2．76m3。

由于孔徑的不均勻，該式計算出首批混凝土數(shù)量后需根據(jù)現(xiàn)場孔內(nèi)情況增大混凝土量，施工現(xiàn)場采用4m3存料斗，經(jīng)現(xiàn)場實測最小埋深為1．37m，滿足規(guī)范要求。

3．2 控制漏斗高度

漏斗底口高出樁孔水(泥漿)面或樁頂?shù)谋仨毟叱炭蓞⒖枷率接嬎?圖2)。

圖2 漏斗高度計算示意圖

式中 hc為井孔內(nèi)混凝土面以上至漏斗底口混凝土高度，m;Hw為井孔內(nèi)混凝土面以上至水(泥漿)面的高度，m;γw為井孔內(nèi)水的重度，取9．8 kN/m3;P0為使導(dǎo)管內(nèi)混凝土下落至導(dǎo)管底并將孔內(nèi)混凝土頂升時所需的超壓力，鉆孔灌注樁采用100～150kPa，樁徑1m左右取下限，樁徑2m左右取上限。

不論計算結(jié)果如何，當(dāng)鉆孔樁樁頂?shù)陀跇犊字兴鏁r，漏斗底口高出水面的距離不宜小于4～6m;當(dāng)計算值大于上述要求時，應(yīng)采用計算值。

3．3 混凝土配合比

水下混凝土標(biāo)號為C30，混凝土的初凝時間不宜早于2．5h，水泥強度等級不宜低于42．5 MPa。使用礦渣水泥時應(yīng)采取防離析措施。水泥用量不宜≤275kg/m3，水泥用量包括摻合料。當(dāng)摻用外加劑且能有效地改善混凝土的和易性時，水泥用量可減少25kg/m3。粗集料宜優(yōu)先選用卵石，如采用碎石應(yīng)適當(dāng)增加混凝土配合比的含砂率。集料的最大粒徑不應(yīng)大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，同時不應(yīng)大于37．5mm。細集料宜采用級配良好的中砂。混凝土配合比的含砂率為0．4～0．5時，水膠比≤0．55;有試驗依據(jù)時，含砂率和水灰比可酌情增大或減小。混凝土拌合物應(yīng)具有良好的和易性，在運輸和灌注過程中應(yīng)無顯著離析、泌水現(xiàn)象出現(xiàn)。灌注時應(yīng)保持足夠的流動性，當(dāng)孔徑D＜1．5m時，其坍落度宜為180～220mm;D≥1．5m時，宜為160～200mm。

本工程所采用的混凝土坍落度為180mm。經(jīng)聲測管檢測，所有樁基未出現(xiàn)斷樁、孔洞等質(zhì)量缺陷。混凝土拌合物中宜摻用外加劑、粉煤灰等材料。混凝土的初凝時間要大于灌注樁澆筑完成的時間。紅星路南延線跨興隆湖三跨連拱橋樁基全部采用C30混凝土，初凝時間不小于為2．5～3 h，每個樁基混凝土的方量為47．22m3，單個樁基混凝土澆筑時間為60～90min，均保證連續(xù)澆筑，滿足規(guī)范要求。施工過程中采用混凝土一次性拌合發(fā)料到現(xiàn)場，每次按50m3預(yù)計發(fā)料，一般拔2～3次管即可完成灌注。

3．4 其他質(zhì)量控制措施

當(dāng)混凝土拌合物運至灌注地點時，首先檢查其均勻度和坍落度等，如不符合要求，應(yīng)進行第二次拌合，二次拌合后仍不符合要求時不得使用。

首批混凝土拌合物下落后，混凝土應(yīng)連續(xù)灌注。在灌注過程中，特別是潮汐地區(qū)和有承壓力地下水地區(qū)，應(yīng)注意保持孔內(nèi)水頭。在灌注過程中，將導(dǎo)管的埋置深度控制在2～6m。當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿時，應(yīng)徐徐灌注，禁止在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊，否則容易造成導(dǎo)管爆管。在灌注過程中，應(yīng)經(jīng)常探測井孔內(nèi)混凝土面的位置，及時調(diào)整導(dǎo)管埋深，導(dǎo)管拆除要迅速。所灌注的樁頂高程應(yīng)比設(shè)計高程高出一定高度，一般不小于0．5m，以保證混凝土的強度，多余部分接樁或承臺施工前必須鑿除，殘余樁頭應(yīng)無松散層。在灌注接近結(jié)束時，應(yīng)核對混凝土的灌入數(shù)量，以確定所測混凝土的灌注高度是否正確。

使用全護筒灌注水下混凝土?xí)r，當(dāng)混凝土面進入護筒后，護筒底部始終應(yīng)在混凝土面以下，隨導(dǎo)管的提升逐步上拔護筒。護筒內(nèi)的混凝土灌注高度不僅要考慮導(dǎo)管及護筒將提升的高度，還要考慮因上拔護筒引起的混凝土面的降低，以保證導(dǎo)管的埋置深度和護筒底面低于混凝土面。邊灌注、邊排水，以保持護筒內(nèi)水位的穩(wěn)定，不至于其過高而造成反穿孔。

樁身混凝土灌注工作結(jié)束后，處于地面及樁頂以下樁孔口的整體式鋼性護筒應(yīng)立即拔出;對于地面以上并能拆卸的護筒，待混凝土抗壓強度達到5MPa后方可拆除。

4 結(jié)語

鉆孔灌注樁是一項隱蔽工程，尤其是在澆筑鉆孔灌注樁水下混凝土的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)質(zhì)量事故，因此，需要嚴(yán)格把控整個澆筑過程。跨興隆湖橋樁基共計108根，經(jīng)第三方檢測均為Ⅰ類樁，所采用的質(zhì)量控制措施對類似工程具有借鑒作用。

(責(zé)任編輯:李燕輝)

《四川省大渡河硬梁包水電站先移民后建設(shè)工程項目申請報告》評審會在成都召開

受四川省能源局委托，省工程咨詢研究院于2014年12月22日－24日在成都組織召開了《四川省大渡河硬梁包水電站先移民后建設(shè)工程項目申請報告》評審會。12月22日－23日，部分專家赴瀘定縣，對先多民后建設(shè)工程涉及的集中安置點和防護工程進行了現(xiàn)場查勘。本次會議上，參會各方聽取了成都院關(guān)于《項目申請報告》的匯報，經(jīng)與會各方認真研究和討論，認為硬梁包水電站符合四川省扶貧和移民工作局、四川省發(fā)展和改革委員會《關(guān)于在全省大中型水利水電工程試行先移民后建設(shè)有關(guān)問題的通知》(川扶貧移民規(guī)定(2010)202號)的前置條件及工作程序，為做好硬梁包水電站工程建設(shè)和征地移民安置工作，實施硬梁包水電站“先移民后建設(shè)”移民工程是必要的，成都院編制的《項目申請報告》滿足有關(guān)規(guī)范的要求，經(jīng)修改完善后可作為項目核準(zhǔn)的依據(jù)。硬梁包水電站先移民后建設(shè)工程，是省內(nèi)為數(shù)不多的按照《關(guān)于在全省大中型水利水電工程試行先移民后建設(shè)有關(guān)問題的通知》(川扶貧移民規(guī)定(2010)202號)的要求，開展了先移民后建設(shè)項目申請報告編制工作的項目，先后取得了省發(fā)改委、環(huán)保廳、水利廳等省級主管部門同意開展先移民后建設(shè)工作的批復(fù)，以及省林業(yè)廳擬使用林地審查意見、省國土廳項目用地預(yù)審意見。本報告通過審查后，硬梁包水電站先移民后工程項目核準(zhǔn)的所有前置條件均已具備。

U445．4;TV52;TV523

B

1001-2184(2015)01-0010-03

邵珠玉(1963-)，男，河南夏邑人，副分局長兼項目經(jīng)理，高級工程師，從事水利水電、市政工程項目技術(shù)與管理工作;

郭有余(1989-)，男，遼寧朝陽人，助理工程師，學(xué)士，從事市政工程施工技術(shù)與管理工作．

2014-12-05