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摘要:近年,人工挖孔灌注桩在工程中得到广泛发展,特别是桥梁工程中使用大直径人工挖孔桩的较多。在湖南永吉高速公路山區复杂地质条件下,利用人工挖孔工艺完成的桩基础,利用小应变检测合格。解决了复杂地质大直径挖孔桩施工的质量问题,现将施工过程中发现的问题总结,并提出预防方法。
关键词:复杂地质;大直径;人工挖孔灌注桩
1.工程概况
永吉高速公路第十合同段位于湖南省湘西自治州市古丈县古阳镇境内,主线长4.7km。标段内有古丈互通式立交1座;桥梁3362.52m/10座(其中包括大桥2339.26m/5座,互通内主线桥905.14m/3座,中桥118.12m/2座),涵洞4道(含互通内4道),涵式通道1道;棚洞110m/1座。标段中标合同价:人民币¥49511.3515万元,工期为 30个月。
本工程位于山区,采用人工挖孔灌注桩基础,桩基直径分别为Φ1.2m,Φ1.8m,Φ2.0m,Φ2.2m。均要求嵌入岩层2.5倍桩径。施工过程中,挖孔桩先后遇到了高地下水位、淤泥质土层、流沙层、坚硬板岩等复杂地质条件。
2.复杂地质情况及解决办法
2.1 降水
降水为高地下水位人工挖孔桩所必须面临的首要问题,地下水也是深基础施工中最常见的问题,它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态,使周围的静态水充入桩孔内,从而影响了人工挖孔桩的正常施工,如果遇到动态水压土层施工,不仅开挖困难,连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透,发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层,在压力水的作用下,也极易发生流砂和井漏现象。
(1)地下水较小时
当地下水较小时,可选用每桩孔设潜水泵抽水,边抽水边开挖,成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁,然后继续下一段的施工。
(2)地下水较大时
当地下水较大时,桩孔内自身水泵抽水,也不易开挖时,应从施工顺序考虑,采取对周围桩孔同时抽水,以减少开挖孔内的涌水量,并采取交替循环施工的方法,组织安排合理,能达到很好的效果。
(3)孔深较浅时
当挖孔深度较小时,可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流,对基础平面占地较大时,也可增加降水管井的排数,一般即可解决。
(4)降水对相邻建筑物的影响
有时施工周围环境特殊,一是抽出地下水进出时周围环境,基础设施等影响较多,不允许无限制抽水;二是周围有江沙、湖泊、沼泽等,不可能无限制达到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题最有效的方法是截断水源,封闭水路。桩孔较浅时,可用板桩封闭;桩孔较深时,用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水,以保证在正常抽水时,达到正常开挖。
(5)本工程采取的措施
本工程地下水位埋深2.5m,桩顶标高低于水位线以下3m,故为保证地下室基坑在灌注桩施工后的降水及人工挖孔桩施工过程中的顺利降水,围绕工程基坑设置28口Φ800mm降水井,此降水井采用机械泥浆护壁钻孔形成。因降水过程中水流频繁冲刷孔壁,孔底极易产生塌孔和泥沙淤埋潜水泵情况,故在孔底2m处设置有底钢筋笼外缠竹披,撑住底部孔壁。笼底离孔底200mm保证泥沙不能淤埋潜水泵。
2.2 流砂地质
当挖孔桩开始施工时,如遇细砂,粉砂层地质时,再加上地下水的作用,极易形成流砂,严重时会发生井漏,造成质量事故,因此要采取有效可靠的措施。
(1)流砂情况较轻时
有效的方法是缩短这一循环的开挖深度,将正常的1m左右一段,缩短为0.5m,以减少挖层孔壁的暴露时间,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落,有泥砂流入而不能形成桩孔时,可用纺织袋土逐渐堆堵,形成桩孔的外壁,并控制保证内壁满足设计要求。
(2)流砂情况较严重时
常用的办法是下钢套筒,钢套筒与护壁用的钢膜板相似,以孔外径为直径,可分成4-6段圆弧,再加上适当的肋条,相互用螺栓或钢筋环扣连接,在开挖0.5m左右,即可分片将套筒装入,深入孔底不少于0.2m,插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m,装后即支模浇注护壁混凝土,若放入套筒后流砂仍上涌,可采取突出挖出后即用混凝土封闭孔底的方法,待混凝土凝结后,将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可用此种方法,应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大,使孔位倾斜至下层护壁以外,打入浆管,压力浇注水泥浆,使下部土壤硬些,提高周围及底部土壤的不透水性,以解决流砂现象。
(3)本工程钢套筒的施工
因本工程挖孔需穿越2.5m左右厚度的流沙层,无法护壁施工,只能采用钢套筒施工,因流沙层较厚,为保证钢套筒刚度,本工程钢套筒为封闭型。除个别钢套筒顺利下入预期位置外,其余的均因护壁产生的误差及流沙层的土质复杂而不能人工顺利安装,为此本工程采用机械油锤(挖掘机换冲击锤后)配合安装,施工时用40mm厚的钢板制作与钢套筒同直径的圆盘,上部焊接定位卡口,圆盘盖于钢套筒顶部,用Φ150mm钢管连接油锤锤头,通过油锤的锤击将钢套筒锤入预期位置,再进行挖孔施工。
2.3 淤泥质土层
在遇到淤泥质土层等软弱土层时,一般可用木方、木板模板等支挡,并要缩短这一段的开挖深度,并及时浇注混凝土护壁,这次支挡的木方可板要沿周边打入底部不少于0.2m深,上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面,可斜向放置,双排布置互相反向交叉,能达到很好的支挡效果。
3.施工中易出现质量问题及其控制
施工中易出现的质量问题,主要有塌孔孔底虚土过多超过质量标准,以及钢筋笼主筋保护层小于最小保护层厚度,砼质量不符合设计规范要求。
3.1 塌孔:主要是成孔后孔塌落
土质中夹有流塑质淤泥土等有流动性质的土,易出现塌孔,还有挖大端时极易塌孔。在正式施工前根据地质报告,做3-5个试孔,以便于根据实际情况选择施工方法护壁方式或与设计沟通做好设计方面的调整。 主要采用控制塌孔方式有简易护筒、砼护壁、钢沉管护壁等。
(1)简易护筒适用于深度不大于8m孔径不大于1.2m的樁,护筒由3mm以上钢板焊成,分节组合,每节高为1-1.2m,挖孔施工时,边挖土也边向下方下护筒,各节护筒可焊在一起,每节护筒做角钢支撑,便于提升。扩大端不设护筒,若护筒为一次性则不设角钢支撑,成孔后,放钢筋笼浇灌砼,每打一节砼约0.5-1m高,在桩孔上方用吊车缓缓吊起护筒,在分节处切割开,直至砼全部浇注完毕护筒完全起出桩孔。
(2)沉管护壁:在扩大端成孔反复塌孔的情况下,可采用沉管护壁,即将桩孔开挖成与扩大端直径相同,套筒用3m m以上钢板焊成,施工方式可一次性放入孔中不再拿出,也可随砼浇注拨出具体操作方式同(1)中一致。
(3)砼护壁:是最常见的护壁,适用于持力层及其以上均为松散的土层,砼护壁一般每节0.5-1m长,壁厚为上厚下薄,最薄处不小于10cm,厚处为20cm以便于浇注砼和接茬,当桩径大于1.2m时,壁厚应加大。模板用呈弧形的4块钢板组成,护壁砼应与桩基砼强度等级一致,塌落度不易过大,反复振捣保证砼密度,做同条件养护试块,砼强度达400KN/㎡。以上方可拆模,护壁中有小量孔洞应用标号高一级砼填实,大量漏振应重做护壁,以确保安全。
3.2 成孔后孔底虚土多
成孔后孔底虚土过多,超过规范规定的小于100mm的要求。
主要原因是:成孔未及时施工砼及放钢筋笼,串筒时扩大头处无护壁处土层。应在放串筒及打砼之前进行孔底检查,孔底虚土若不符合要求,必须二次清孔,清孔后立即浇注砼。
3.3 钢筋笼制安
钢筋保护层厚度小于允许差值,桩的钢筋保护层允许偏差为水位以上-5+10mm,水位以下为-10+20mm,若桩底在水位以下,则整个桩的钢筋保护层按水位以下要求-10+20mm,主要原因有钢筋笼变形,加强筋数量不足起不到加强作用,钢筋笼在桩孔中偏差及桩孔不垂直。
钢筋笼一次成形,吊装运输中易将其操作致其变形,可分节制作在放入孔中时立即焊接头位置按要求甩茬,加强筋按设计要求放置不得随意改动,钢筋笼在放入孔中前在上部焊2个吊环,吊在孔口扁担上,用以调整钢筋笼在桩孔中的位置,且减少钢筋笼对桩壁及也孔底的碰撞,更可保护钢筋笼的保护层厚度。
3.4 桩身砼质量
成桩后要经过动静检测,及铅孔取样等检验后,方可确认桩身砼质量是否符合设计及规范要求,必要时还可挖出桩身检测。
主要质量问题有:砼振捣不密实,有蜂窝孔洞,桩身夹土,断桩及砼强度不足。
砼浇注时没有认真振捣有漏振少振,一次下砼过多,振捣棒无法再向下振捣,浇灌砼中孔壁塌落,砼中夹入土质,砼强度不足。砼未按设计要求施工及未使用吊筒,砼浇注高度超过2m,砼离析及水灰比坍落度过大,影响砼强度。
施工中必须严格按砼设计强度做配合比,决不允许私自降低砼强度等级,浇向高度超过2m,必须使用串筒,每次浇注砼高度不允许超过500mm,然后立即振捣,移棒均匀,间距浇注高度超过2m。不大于400mm,上层砼振捣时棒插入下层砼50-100mm,停电时立即用人工振捣,工人交接班时交待好振捣情况,以免漏振。
砼的水灰比配等必须在浇注砼前调整好,在浇注砼过程中严禁向砼中加水,必要时可在搅拌机或砼罐车中加减水剂等外加剂,调整坍落度,但必须由技术人员指导,且再搅拌不少于2分钟后方可用于浇注砼。
4 人工挖孔桩混凝土的浇筑
4.1 孔内水的处理
(1)桩孔底部存水
浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度,要保证混凝土的均匀性、密实性,因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。
浇筑前要抽干孔内积水,抽水的潜水泵要装设逆流阀,保证提出水泵时,不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干,提出水泵后,可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底,然后再浇注混凝土。
如果孔底水量大,确实无法采取抽水的方法解决,桩身混凝土的施工就应当采取水下浇筑施工工艺了。
(2)挖孔桩孔侧壁渗水
挖孔桩孔侧壁渗水对混凝土浇注影响较大,因桩身混凝土浇筑时间较长,如果渗水过多,将会影响混凝土质量,降低桩身混凝土强度,可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入,周围再用防水材料封闭,或在集中漏水部分嵌入泄水管,装上阀门,在施工桩孔时打开阀门让水流出,浇筑桩身混凝土时,再关闭,这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问题。
4.2 混凝土浇注的密实性
桩身混凝土的密实性,是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为保证桩身混凝土浇筑的密实性,一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法,其中的浇筑速度是关键,即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑,特别是在有地下压力水情况时,要求集中足够的混凝土短时间浇入,以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。
对于深度大于10m的桩身下线,可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密实,这部分混凝土即可不用振捣,经验证明,桩身混凝土能满足均匀性和密实性。而速度优于采用串流筒施工,对于桩身上部混凝土浇筑要采取正常的施工方法,因为一般上部很少有地下水影响,浇筑速度不必很快,也不能采用自由下落的特殊施工方法。
4.3 控制灌注速度是水下泵送混凝土的关键
本工程的混凝土浇注采用汽车式混凝土输送泵施工,在汽车泵管道前端橡胶软管处连接垂直混凝土输送管,施工时将输送管插入桩孔内直接泵送混凝土,随混凝土的灌注逐渐提升输送管道。输送管的提升时机及提升速度尤为关键,如提升速度过快,输送管端部离开混凝土表面,则造成不能顺利将桩孔内的水挤出,容易使混凝土发生离析,如提升速度过慢,则会因输送管推动上返的混凝土过多而形成很大的摩擦力将钢筋笼浮起,为此,本工程在有一根桩钢筋笼刚刚开始浮起时及时发现,及时采用焊接铆点钢筋拉接在护壁上,使钢筋笼与护壁连接为一个整体,避免因灌注速度控制不好造成的钢筋笼浮起现象。
5. 施工程序的安排
施工程序的安排在挖孔桩施工时非常关键,合理安排人工挖孔桩的施工顺序,对减少施工难度起到重要作用,在施工方案中要认真统筹,根据实际情况合理安排。
通常情况下,先施工比较浅的桩孔,后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深,难度相对愈大,较浅的桩孔施工后,对上部土层的稳定起到加固作用,也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工,应先施工外围(或迎水部位)的桩孔,这部分桩孔混凝土护壁完成后,可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土,而做为排水井,以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。
6. 工程竣工后的检验
因地质条件复杂,大直径孔挖孔灌注桩以其承载力高,施工简便,一次性投入低、经济,施工速度快等优点,本工程施工过程中采取了多种技术措施,个别部位均根据不同地质情况采用了一种或几种措施混合使用,使本挖孔桩工程顺利完成,达到了预期的效果,在对成桩进行小应变动测试验证明,桩身混凝土均为完整,满足设计要求,达到了质量验评标准的优良等级。
关键词:复杂地质;大直径;人工挖孔灌注桩
1.工程概况
永吉高速公路第十合同段位于湖南省湘西自治州市古丈县古阳镇境内,主线长4.7km。标段内有古丈互通式立交1座;桥梁3362.52m/10座(其中包括大桥2339.26m/5座,互通内主线桥905.14m/3座,中桥118.12m/2座),涵洞4道(含互通内4道),涵式通道1道;棚洞110m/1座。标段中标合同价:人民币¥49511.3515万元,工期为 30个月。
本工程位于山区,采用人工挖孔灌注桩基础,桩基直径分别为Φ1.2m,Φ1.8m,Φ2.0m,Φ2.2m。均要求嵌入岩层2.5倍桩径。施工过程中,挖孔桩先后遇到了高地下水位、淤泥质土层、流沙层、坚硬板岩等复杂地质条件。
2.复杂地质情况及解决办法
2.1 降水
降水为高地下水位人工挖孔桩所必须面临的首要问题,地下水也是深基础施工中最常见的问题,它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态,使周围的静态水充入桩孔内,从而影响了人工挖孔桩的正常施工,如果遇到动态水压土层施工,不仅开挖困难,连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透,发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层,在压力水的作用下,也极易发生流砂和井漏现象。
(1)地下水较小时
当地下水较小时,可选用每桩孔设潜水泵抽水,边抽水边开挖,成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁,然后继续下一段的施工。
(2)地下水较大时
当地下水较大时,桩孔内自身水泵抽水,也不易开挖时,应从施工顺序考虑,采取对周围桩孔同时抽水,以减少开挖孔内的涌水量,并采取交替循环施工的方法,组织安排合理,能达到很好的效果。
(3)孔深较浅时
当挖孔深度较小时,可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流,对基础平面占地较大时,也可增加降水管井的排数,一般即可解决。
(4)降水对相邻建筑物的影响
有时施工周围环境特殊,一是抽出地下水进出时周围环境,基础设施等影响较多,不允许无限制抽水;二是周围有江沙、湖泊、沼泽等,不可能无限制达到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题最有效的方法是截断水源,封闭水路。桩孔较浅时,可用板桩封闭;桩孔较深时,用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水,以保证在正常抽水时,达到正常开挖。
(5)本工程采取的措施
本工程地下水位埋深2.5m,桩顶标高低于水位线以下3m,故为保证地下室基坑在灌注桩施工后的降水及人工挖孔桩施工过程中的顺利降水,围绕工程基坑设置28口Φ800mm降水井,此降水井采用机械泥浆护壁钻孔形成。因降水过程中水流频繁冲刷孔壁,孔底极易产生塌孔和泥沙淤埋潜水泵情况,故在孔底2m处设置有底钢筋笼外缠竹披,撑住底部孔壁。笼底离孔底200mm保证泥沙不能淤埋潜水泵。
2.2 流砂地质
当挖孔桩开始施工时,如遇细砂,粉砂层地质时,再加上地下水的作用,极易形成流砂,严重时会发生井漏,造成质量事故,因此要采取有效可靠的措施。
(1)流砂情况较轻时
有效的方法是缩短这一循环的开挖深度,将正常的1m左右一段,缩短为0.5m,以减少挖层孔壁的暴露时间,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落,有泥砂流入而不能形成桩孔时,可用纺织袋土逐渐堆堵,形成桩孔的外壁,并控制保证内壁满足设计要求。
(2)流砂情况较严重时
常用的办法是下钢套筒,钢套筒与护壁用的钢膜板相似,以孔外径为直径,可分成4-6段圆弧,再加上适当的肋条,相互用螺栓或钢筋环扣连接,在开挖0.5m左右,即可分片将套筒装入,深入孔底不少于0.2m,插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m,装后即支模浇注护壁混凝土,若放入套筒后流砂仍上涌,可采取突出挖出后即用混凝土封闭孔底的方法,待混凝土凝结后,将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可用此种方法,应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大,使孔位倾斜至下层护壁以外,打入浆管,压力浇注水泥浆,使下部土壤硬些,提高周围及底部土壤的不透水性,以解决流砂现象。
(3)本工程钢套筒的施工
因本工程挖孔需穿越2.5m左右厚度的流沙层,无法护壁施工,只能采用钢套筒施工,因流沙层较厚,为保证钢套筒刚度,本工程钢套筒为封闭型。除个别钢套筒顺利下入预期位置外,其余的均因护壁产生的误差及流沙层的土质复杂而不能人工顺利安装,为此本工程采用机械油锤(挖掘机换冲击锤后)配合安装,施工时用40mm厚的钢板制作与钢套筒同直径的圆盘,上部焊接定位卡口,圆盘盖于钢套筒顶部,用Φ150mm钢管连接油锤锤头,通过油锤的锤击将钢套筒锤入预期位置,再进行挖孔施工。
2.3 淤泥质土层
在遇到淤泥质土层等软弱土层时,一般可用木方、木板模板等支挡,并要缩短这一段的开挖深度,并及时浇注混凝土护壁,这次支挡的木方可板要沿周边打入底部不少于0.2m深,上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面,可斜向放置,双排布置互相反向交叉,能达到很好的支挡效果。
3.施工中易出现质量问题及其控制
施工中易出现的质量问题,主要有塌孔孔底虚土过多超过质量标准,以及钢筋笼主筋保护层小于最小保护层厚度,砼质量不符合设计规范要求。
3.1 塌孔:主要是成孔后孔塌落
土质中夹有流塑质淤泥土等有流动性质的土,易出现塌孔,还有挖大端时极易塌孔。在正式施工前根据地质报告,做3-5个试孔,以便于根据实际情况选择施工方法护壁方式或与设计沟通做好设计方面的调整。 主要采用控制塌孔方式有简易护筒、砼护壁、钢沉管护壁等。
(1)简易护筒适用于深度不大于8m孔径不大于1.2m的樁,护筒由3mm以上钢板焊成,分节组合,每节高为1-1.2m,挖孔施工时,边挖土也边向下方下护筒,各节护筒可焊在一起,每节护筒做角钢支撑,便于提升。扩大端不设护筒,若护筒为一次性则不设角钢支撑,成孔后,放钢筋笼浇灌砼,每打一节砼约0.5-1m高,在桩孔上方用吊车缓缓吊起护筒,在分节处切割开,直至砼全部浇注完毕护筒完全起出桩孔。
(2)沉管护壁:在扩大端成孔反复塌孔的情况下,可采用沉管护壁,即将桩孔开挖成与扩大端直径相同,套筒用3m m以上钢板焊成,施工方式可一次性放入孔中不再拿出,也可随砼浇注拨出具体操作方式同(1)中一致。
(3)砼护壁:是最常见的护壁,适用于持力层及其以上均为松散的土层,砼护壁一般每节0.5-1m长,壁厚为上厚下薄,最薄处不小于10cm,厚处为20cm以便于浇注砼和接茬,当桩径大于1.2m时,壁厚应加大。模板用呈弧形的4块钢板组成,护壁砼应与桩基砼强度等级一致,塌落度不易过大,反复振捣保证砼密度,做同条件养护试块,砼强度达400KN/㎡。以上方可拆模,护壁中有小量孔洞应用标号高一级砼填实,大量漏振应重做护壁,以确保安全。
3.2 成孔后孔底虚土多
成孔后孔底虚土过多,超过规范规定的小于100mm的要求。
主要原因是:成孔未及时施工砼及放钢筋笼,串筒时扩大头处无护壁处土层。应在放串筒及打砼之前进行孔底检查,孔底虚土若不符合要求,必须二次清孔,清孔后立即浇注砼。
3.3 钢筋笼制安
钢筋保护层厚度小于允许差值,桩的钢筋保护层允许偏差为水位以上-5+10mm,水位以下为-10+20mm,若桩底在水位以下,则整个桩的钢筋保护层按水位以下要求-10+20mm,主要原因有钢筋笼变形,加强筋数量不足起不到加强作用,钢筋笼在桩孔中偏差及桩孔不垂直。
钢筋笼一次成形,吊装运输中易将其操作致其变形,可分节制作在放入孔中时立即焊接头位置按要求甩茬,加强筋按设计要求放置不得随意改动,钢筋笼在放入孔中前在上部焊2个吊环,吊在孔口扁担上,用以调整钢筋笼在桩孔中的位置,且减少钢筋笼对桩壁及也孔底的碰撞,更可保护钢筋笼的保护层厚度。
3.4 桩身砼质量
成桩后要经过动静检测,及铅孔取样等检验后,方可确认桩身砼质量是否符合设计及规范要求,必要时还可挖出桩身检测。
主要质量问题有:砼振捣不密实,有蜂窝孔洞,桩身夹土,断桩及砼强度不足。
砼浇注时没有认真振捣有漏振少振,一次下砼过多,振捣棒无法再向下振捣,浇灌砼中孔壁塌落,砼中夹入土质,砼强度不足。砼未按设计要求施工及未使用吊筒,砼浇注高度超过2m,砼离析及水灰比坍落度过大,影响砼强度。
施工中必须严格按砼设计强度做配合比,决不允许私自降低砼强度等级,浇向高度超过2m,必须使用串筒,每次浇注砼高度不允许超过500mm,然后立即振捣,移棒均匀,间距浇注高度超过2m。不大于400mm,上层砼振捣时棒插入下层砼50-100mm,停电时立即用人工振捣,工人交接班时交待好振捣情况,以免漏振。
砼的水灰比配等必须在浇注砼前调整好,在浇注砼过程中严禁向砼中加水,必要时可在搅拌机或砼罐车中加减水剂等外加剂,调整坍落度,但必须由技术人员指导,且再搅拌不少于2分钟后方可用于浇注砼。
4 人工挖孔桩混凝土的浇筑
4.1 孔内水的处理
(1)桩孔底部存水
浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度,要保证混凝土的均匀性、密实性,因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。
浇筑前要抽干孔内积水,抽水的潜水泵要装设逆流阀,保证提出水泵时,不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干,提出水泵后,可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底,然后再浇注混凝土。
如果孔底水量大,确实无法采取抽水的方法解决,桩身混凝土的施工就应当采取水下浇筑施工工艺了。
(2)挖孔桩孔侧壁渗水
挖孔桩孔侧壁渗水对混凝土浇注影响较大,因桩身混凝土浇筑时间较长,如果渗水过多,将会影响混凝土质量,降低桩身混凝土强度,可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入,周围再用防水材料封闭,或在集中漏水部分嵌入泄水管,装上阀门,在施工桩孔时打开阀门让水流出,浇筑桩身混凝土时,再关闭,这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问题。
4.2 混凝土浇注的密实性
桩身混凝土的密实性,是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为保证桩身混凝土浇筑的密实性,一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法,其中的浇筑速度是关键,即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑,特别是在有地下压力水情况时,要求集中足够的混凝土短时间浇入,以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。
对于深度大于10m的桩身下线,可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密实,这部分混凝土即可不用振捣,经验证明,桩身混凝土能满足均匀性和密实性。而速度优于采用串流筒施工,对于桩身上部混凝土浇筑要采取正常的施工方法,因为一般上部很少有地下水影响,浇筑速度不必很快,也不能采用自由下落的特殊施工方法。
4.3 控制灌注速度是水下泵送混凝土的关键
本工程的混凝土浇注采用汽车式混凝土输送泵施工,在汽车泵管道前端橡胶软管处连接垂直混凝土输送管,施工时将输送管插入桩孔内直接泵送混凝土,随混凝土的灌注逐渐提升输送管道。输送管的提升时机及提升速度尤为关键,如提升速度过快,输送管端部离开混凝土表面,则造成不能顺利将桩孔内的水挤出,容易使混凝土发生离析,如提升速度过慢,则会因输送管推动上返的混凝土过多而形成很大的摩擦力将钢筋笼浮起,为此,本工程在有一根桩钢筋笼刚刚开始浮起时及时发现,及时采用焊接铆点钢筋拉接在护壁上,使钢筋笼与护壁连接为一个整体,避免因灌注速度控制不好造成的钢筋笼浮起现象。
5. 施工程序的安排
施工程序的安排在挖孔桩施工时非常关键,合理安排人工挖孔桩的施工顺序,对减少施工难度起到重要作用,在施工方案中要认真统筹,根据实际情况合理安排。
通常情况下,先施工比较浅的桩孔,后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深,难度相对愈大,较浅的桩孔施工后,对上部土层的稳定起到加固作用,也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工,应先施工外围(或迎水部位)的桩孔,这部分桩孔混凝土护壁完成后,可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土,而做为排水井,以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。
6. 工程竣工后的检验
因地质条件复杂,大直径孔挖孔灌注桩以其承载力高,施工简便,一次性投入低、经济,施工速度快等优点,本工程施工过程中采取了多种技术措施,个别部位均根据不同地质情况采用了一种或几种措施混合使用,使本挖孔桩工程顺利完成,达到了预期的效果,在对成桩进行小应变动测试验证明,桩身混凝土均为完整,满足设计要求,达到了质量验评标准的优良等级。