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摘要:文章对水下浇注过程中易出现的断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量问题的进行了分析研究。
关键词: 灌注桩混凝土水下浇注
一、水下灌注混凝土
下浇注混凝土是用混凝土从孔底开始灌注,将孔内泥浆置换出来,成为混凝土桩;浇注过程中,应及时掌握孔内混凝土面上升的高度及导管插入深度,测定每个混凝土面位置应取两个以上的测点,测绳受拉伸、湿度等因素影响,所标长度变化较大,须经常校正。浇注混凝土必须连续进行,否则先浇灌进去的混凝土达到初凝,将阻止后浇灌的混凝土从导管中流出。施工中,混凝土浇注速度应尽可能地快一些,终止浇注混凝土前,须确定混凝土面真实高度,以见混凝土中粗骨料为准。
二、工程实例
某大楼,采用钻孔灌注桩,桩径为φ800mm,φ900mm,二种桩型,桩基持力层为中风化凝灰岩,为测定桩周土极限侧摩阻力和极限端阻力,在桩身埋设振弦式钢筋应力计。在桩顶荷载作用下,直接焊接在桩身钢筋中的钢筋应力计代替这一段钢筋的工作,钢弦会发生微量变形,从而改变了钢弦的原有应力状态及自振频率,钢筋应力计在室内预先标定,不同的钢筋应力值得出不同的自振频率,从而得到应力与频率关系的标定曲线。在现场测得钢筋应力计频率的变化后,就可以标定曲线得出桩身钢筋所承受的轴向力。根据工程土层的特点,设置5个埋设截面分别是桩顶下1.0m、5.0m、28m、48m。桩底以上1.0m处试桩1#、2#钢筋应力见下表
试桩1#(φ800mm)钢筋应力计参数
埋设截面 埋设深度
(m) 导线长度
(m) 量程范围
(kN)
桩顶以下1.0m 1.0 5.0 8200
5m 5.0 30.0 7800
28m 28.0 35.0 6100
48m 48.0 55.0 4100
桩底以上1.0m 62.0 70.0 1000
试桩2#(φ900mm)钢筋应力计参数
埋设截面 埋设深度
(m) 导线长度
(m) 量程范围
(kN)
桩顶以下1.0m 1.0 5.0 10200
5m 5.0 30.0 9700
28m 28.0 35.0 7800
48m 48.0 55.0 4600
桩底以上1.0m 63.0 70.0 1200
按设计埋设深度,分别在钢筋笼正变方向对称焊接4只室内预先标定好的钢筋应力计,仔细将导线捆绑在主筋上,根据宁波经验,28天左右做竖向静力载荷试验,设备采用伞形反力平台,采用砂袋作压重反力,采用2只500T千斤顶与一套高压油路组成,千斤顶上安装一只油压传感器。油压传感器,位移传感器由JCQ-503静载测试仪自动测读。现场采用慢速维持荷载法,分9级试验,试桩1#、试桩2#每级分别为760kN和960kN,第一级按1520kN和1920kN施加,以后各级按760kN和960kN施加。
试验结果如下:
根据试验结果:说明1#试桩底部存在沉渣,2#试桩正常。
三、事故原因预防及处理
对于诱发灌注事故的因素,必须在施工初期就彻底清除其隐患,同时又必须准备相应的对策,预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。水下浇注混凝土经常遇到的几个:
(1)初灌未封底:桩底沉渣量过大,使初灌不能正常反浆,或导管距孔底太远,初灌量不够没有埋住导管。造成这种原因是检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。认真检查,采用正确的测绳与测锤;一次清孔后,不符合要求时,要采取措施:如改善泥浆性能,延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后,再检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,应进行二次清孔。导管底端距孔底高度依据桩径、隔水阀种类、大小而定,最高不超过0.5m.
(2)导管堵塞:灌注时间过长,而上部砼已接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物,造成砼灌注极为困难,造成堵管,尽可能提高混凝土浇注速度,开始浇砼时尽量积累大量砼,产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。快速连续浇注,使砼和泥浆一直保持流动状态,可防导管堵塞;浇注混凝土过程中,应匀速向导管料斗内灌注,如突然灌注大量的混凝土导管内空气不能马上排出,可能导致堵管,若管内空气从导管底端排出,可能带动导管拔出混凝土面。混凝土的质量是堵塞导管的主要原因,必须把好质量,混凝土和易性不好或离析使石子聚集在一起流动性差,导致堵管。导管使用后应及时冲洗,保证导管内壁干净光滑。如发生堵管在导管上部可用钢筋疏通,在下部提取导管上下振击,
(3)导管漏水:导管使用前须做密封试验,灌注前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷,发现问题要及时更换。在灌注过程中发现漏水应加快灌注速度,并加大混凝土埋深,使管内混凝土超出漏水处。
(4)导管拔出混凝土面:导管提漏有两种原因:a.当导管堵塞时,一般采用上下提振法,使混凝土强行流出,但如果此时导管埋深很少,极易提漏。b.因泥浆过稠,在测量导管埋深时,对砼浇注高度判断错误,而在卸管时多提,使导管提离砼面,也就产生提漏。灌注混凝土过程中,测定已灌混凝土表面标高出现错误,导致导管埋深过小,出现拔脱提漏。特别是灌注后期,易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。因此,必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内混凝土表面高度,并认真核对,保证提升导管不出现失误。如误将导管拔出混凝土面,必须及时处理。孔内混凝土面高度较小时,终止浇注,重新成孔;
孔内混凝土面高度较高时,可以用二次导管插入法,其一是导管底端加底盖阀,插入混凝土面1.0m左右,导管料斗内注满混凝土时,将导管提起约0.5m,底盖阀脱掉,即可继续进行水下浇注混凝土施工。由于要克服泥浆对导管的浮力,混凝土面较深时,不宜采用;
此方法使用时,必须由有经验的工程师现场指导,导管长度、吊预制混凝土球阀铁丝长度、铁丝抗拉强度、混凝土面实际位置等数据,必须在事先正确确定。
提升导管要准确可靠,灌注砼过程中随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程;
(5)钢筋笼上浮:当灌注到钢筋笼底部时,应缓慢放料,尽量减小埋深,减小对导管的冲力。
(6)混凝土拌制不符合要求:混凝土配合比中水灰比控制在0.5~0.6,砂率应在40%~50%,粗骨料最大粒径应小于40mm,混凝土坍落度控制在18~20cm,要有良好的流动性、和易性,用料上优先采用中粗沙,级配较好的卵石,矿渣硅酸盐水泥,避免使用普通硅酸盐水泥。
(7)桩顶空心:产生桩顶空心的因素有:导管插入混凝土中的深度较大,混凝土坍落度小,桩顶空心呈不规则漏斗形,其深度、位置与导管拔出时的位置、桩顶混凝土状态有关。导管埋得太深,拔出时底部已接近初凝,导管拔上后砼不能及时冲填,造成泥浆填入。
(8)桩身有夹渣、夹泥、蜂窝:浇注过程中,须不断测定混凝土面上升高度,并根据混凝土供应情况来确定拆卸导管的时间、长度,以免发生桩身夹渣、夹泥、蜂窝事故。
泥浆过稠,如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块,增加了浇注砼的阻力,因此,在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象,有时甚至灌满导管还是不行,最后只好提取导管上下振击,由于导管内储存大量砼,一旦流出其势甚猛,在砼流出导管后,即冲破泥浆最薄弱处急速返上,并将泥浆夹裹于樁内,造成夹泥层;
灌注砼过程中,因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层的原因。
使砼面处于垂直顶升状,不使浮浆、泥浆卷入砼是防治夹渣、夹泥、蜂窝的关键。
四、结束语:
灌注桩属于隐蔽工程,若稍有不慎或措施不严,就会在灌注中发生质量事故,小到塌孔、缩颈,大到断桩报废,给国家财产造成重大损失,以致影响工期并对整个工程质量产生不利影响。所以,必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,以利于工程的顺利进行。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词: 灌注桩混凝土水下浇注
一、水下灌注混凝土
下浇注混凝土是用混凝土从孔底开始灌注,将孔内泥浆置换出来,成为混凝土桩;浇注过程中,应及时掌握孔内混凝土面上升的高度及导管插入深度,测定每个混凝土面位置应取两个以上的测点,测绳受拉伸、湿度等因素影响,所标长度变化较大,须经常校正。浇注混凝土必须连续进行,否则先浇灌进去的混凝土达到初凝,将阻止后浇灌的混凝土从导管中流出。施工中,混凝土浇注速度应尽可能地快一些,终止浇注混凝土前,须确定混凝土面真实高度,以见混凝土中粗骨料为准。
二、工程实例
某大楼,采用钻孔灌注桩,桩径为φ800mm,φ900mm,二种桩型,桩基持力层为中风化凝灰岩,为测定桩周土极限侧摩阻力和极限端阻力,在桩身埋设振弦式钢筋应力计。在桩顶荷载作用下,直接焊接在桩身钢筋中的钢筋应力计代替这一段钢筋的工作,钢弦会发生微量变形,从而改变了钢弦的原有应力状态及自振频率,钢筋应力计在室内预先标定,不同的钢筋应力值得出不同的自振频率,从而得到应力与频率关系的标定曲线。在现场测得钢筋应力计频率的变化后,就可以标定曲线得出桩身钢筋所承受的轴向力。根据工程土层的特点,设置5个埋设截面分别是桩顶下1.0m、5.0m、28m、48m。桩底以上1.0m处试桩1#、2#钢筋应力见下表
试桩1#(φ800mm)钢筋应力计参数
埋设截面 埋设深度
(m) 导线长度
(m) 量程范围
(kN)
桩顶以下1.0m 1.0 5.0 8200
5m 5.0 30.0 7800
28m 28.0 35.0 6100
48m 48.0 55.0 4100
桩底以上1.0m 62.0 70.0 1000
试桩2#(φ900mm)钢筋应力计参数
埋设截面 埋设深度
(m) 导线长度
(m) 量程范围
(kN)
桩顶以下1.0m 1.0 5.0 10200
5m 5.0 30.0 9700
28m 28.0 35.0 7800
48m 48.0 55.0 4600
桩底以上1.0m 63.0 70.0 1200
按设计埋设深度,分别在钢筋笼正变方向对称焊接4只室内预先标定好的钢筋应力计,仔细将导线捆绑在主筋上,根据宁波经验,28天左右做竖向静力载荷试验,设备采用伞形反力平台,采用砂袋作压重反力,采用2只500T千斤顶与一套高压油路组成,千斤顶上安装一只油压传感器。油压传感器,位移传感器由JCQ-503静载测试仪自动测读。现场采用慢速维持荷载法,分9级试验,试桩1#、试桩2#每级分别为760kN和960kN,第一级按1520kN和1920kN施加,以后各级按760kN和960kN施加。
试验结果如下:
根据试验结果:说明1#试桩底部存在沉渣,2#试桩正常。
三、事故原因预防及处理
对于诱发灌注事故的因素,必须在施工初期就彻底清除其隐患,同时又必须准备相应的对策,预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。水下浇注混凝土经常遇到的几个:
(1)初灌未封底:桩底沉渣量过大,使初灌不能正常反浆,或导管距孔底太远,初灌量不够没有埋住导管。造成这种原因是检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。认真检查,采用正确的测绳与测锤;一次清孔后,不符合要求时,要采取措施:如改善泥浆性能,延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后,再检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,应进行二次清孔。导管底端距孔底高度依据桩径、隔水阀种类、大小而定,最高不超过0.5m.
(2)导管堵塞:灌注时间过长,而上部砼已接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物,造成砼灌注极为困难,造成堵管,尽可能提高混凝土浇注速度,开始浇砼时尽量积累大量砼,产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。快速连续浇注,使砼和泥浆一直保持流动状态,可防导管堵塞;浇注混凝土过程中,应匀速向导管料斗内灌注,如突然灌注大量的混凝土导管内空气不能马上排出,可能导致堵管,若管内空气从导管底端排出,可能带动导管拔出混凝土面。混凝土的质量是堵塞导管的主要原因,必须把好质量,混凝土和易性不好或离析使石子聚集在一起流动性差,导致堵管。导管使用后应及时冲洗,保证导管内壁干净光滑。如发生堵管在导管上部可用钢筋疏通,在下部提取导管上下振击,
(3)导管漏水:导管使用前须做密封试验,灌注前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷,发现问题要及时更换。在灌注过程中发现漏水应加快灌注速度,并加大混凝土埋深,使管内混凝土超出漏水处。
(4)导管拔出混凝土面:导管提漏有两种原因:a.当导管堵塞时,一般采用上下提振法,使混凝土强行流出,但如果此时导管埋深很少,极易提漏。b.因泥浆过稠,在测量导管埋深时,对砼浇注高度判断错误,而在卸管时多提,使导管提离砼面,也就产生提漏。灌注混凝土过程中,测定已灌混凝土表面标高出现错误,导致导管埋深过小,出现拔脱提漏。特别是灌注后期,易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。因此,必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内混凝土表面高度,并认真核对,保证提升导管不出现失误。如误将导管拔出混凝土面,必须及时处理。孔内混凝土面高度较小时,终止浇注,重新成孔;
孔内混凝土面高度较高时,可以用二次导管插入法,其一是导管底端加底盖阀,插入混凝土面1.0m左右,导管料斗内注满混凝土时,将导管提起约0.5m,底盖阀脱掉,即可继续进行水下浇注混凝土施工。由于要克服泥浆对导管的浮力,混凝土面较深时,不宜采用;
此方法使用时,必须由有经验的工程师现场指导,导管长度、吊预制混凝土球阀铁丝长度、铁丝抗拉强度、混凝土面实际位置等数据,必须在事先正确确定。
提升导管要准确可靠,灌注砼过程中随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程;
(5)钢筋笼上浮:当灌注到钢筋笼底部时,应缓慢放料,尽量减小埋深,减小对导管的冲力。
(6)混凝土拌制不符合要求:混凝土配合比中水灰比控制在0.5~0.6,砂率应在40%~50%,粗骨料最大粒径应小于40mm,混凝土坍落度控制在18~20cm,要有良好的流动性、和易性,用料上优先采用中粗沙,级配较好的卵石,矿渣硅酸盐水泥,避免使用普通硅酸盐水泥。
(7)桩顶空心:产生桩顶空心的因素有:导管插入混凝土中的深度较大,混凝土坍落度小,桩顶空心呈不规则漏斗形,其深度、位置与导管拔出时的位置、桩顶混凝土状态有关。导管埋得太深,拔出时底部已接近初凝,导管拔上后砼不能及时冲填,造成泥浆填入。
(8)桩身有夹渣、夹泥、蜂窝:浇注过程中,须不断测定混凝土面上升高度,并根据混凝土供应情况来确定拆卸导管的时间、长度,以免发生桩身夹渣、夹泥、蜂窝事故。
泥浆过稠,如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块,增加了浇注砼的阻力,因此,在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象,有时甚至灌满导管还是不行,最后只好提取导管上下振击,由于导管内储存大量砼,一旦流出其势甚猛,在砼流出导管后,即冲破泥浆最薄弱处急速返上,并将泥浆夹裹于樁内,造成夹泥层;
灌注砼过程中,因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层的原因。
使砼面处于垂直顶升状,不使浮浆、泥浆卷入砼是防治夹渣、夹泥、蜂窝的关键。
四、结束语:
灌注桩属于隐蔽工程,若稍有不慎或措施不严,就会在灌注中发生质量事故,小到塌孔、缩颈,大到断桩报废,给国家财产造成重大损失,以致影响工期并对整个工程质量产生不利影响。所以,必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,以利于工程的顺利进行。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。