水下混凝土灌注常見事故分析及處理

華振祺

摘 要:水下混凝土灌注由于其施工的隱蔽性、工藝的復(fù)雜性和連續(xù)性,容易出現(xiàn)鋼筋籠浮起、坍孔等灌注施工事故,給工程帶來了極大的經(jīng)濟(jì)損失與安全隱患。水下混凝土灌注施工質(zhì)量是保證成樁質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù),因此,水下混凝土灌注施工質(zhì)量問題,亟待探討、研究和解決。

關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁;水下混凝土;施工工藝

中圖分類號:TU745.39

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

文章編號:1008-0422(2009)03-0145-02

1前言

水下混凝土灌注的常遇問題有潤管砂漿流入孔內(nèi)、導(dǎo)管漏水、鋼筋籠浮起等,本文針對其形成原因及處理和預(yù)防措施作簡要分析。

2導(dǎo)管進(jìn)水

2.1主要原因

2.1.1首批混凝土儲量不足,或雖然混凝土儲量已夠,但導(dǎo)管底口距孔底的間距過大,混凝土下落后不能埋沒導(dǎo)管底口,以致泥水從底口進(jìn)入。

2.1.2導(dǎo)管接頭不嚴(yán),接頭間橡皮墊被導(dǎo)管高壓氣囊擠開,或焊縫破裂,水從接頭或焊縫中流入;導(dǎo)管連接處密封不好,墊圈放置不平正;墊圈擠出或損壞;法蘭螺栓松動。

2.1.3導(dǎo)管提升過猛,或測深出錯,導(dǎo)管底口超出原混凝土面、底口涌入泥水。

2.2處理措施

為避免發(fā)生導(dǎo)管進(jìn)水,事前要采取相應(yīng)措施加以預(yù)防。萬一發(fā)生,要當(dāng)即查明事故原因,采取以下處理方法:

2.2.1若是上述第一種原因引起的,應(yīng)立即將導(dǎo)管提出,將散落在孔底的混凝土拌合物用反循環(huán)鉆機的鉆桿通過泥石泵吸出,或者用空氣吸泥機、水力吸泥機以及抓斗清出,不得已時需要將鋼筋籠提出采取復(fù)鉆清除。然后重新下放骨架、導(dǎo)管并投入足夠儲量的首批混凝土,重新灌注。

2.2.2若是第二、三種原因引起的,應(yīng)視具體情況,拔換原管重下新管;或用原導(dǎo)管插入續(xù)灌,但灌注前均應(yīng)將進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如系重下新管,必須用潛水泵將管內(nèi)的水抽干,才可繼續(xù)灌注混凝土。為防止抽水后導(dǎo)管外的泥水穿透原灌混凝土從導(dǎo)管底口翻入,導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)應(yīng)有足夠深度,一般宜大于200cm。由于潛水泵不可能將導(dǎo)管內(nèi)的水全部抽干,續(xù)灌的混凝土配合比應(yīng)增加水泥量,提高稠度后灌入導(dǎo)管內(nèi),潛入前將導(dǎo)管進(jìn)行小幅度抖動或掛振搗器予以振動片刻,使原混凝土損失的流動性得以彌補。以后灌注的混凝土可恢復(fù)正常的配合比。若混凝土面在水面以下不很深,未初凝時,可于導(dǎo)管底部設(shè)置防水塞(應(yīng)使用混凝土特制),將導(dǎo)管重新插入混凝土內(nèi)(導(dǎo)管側(cè)面再加重力,以克服水的浮力)。導(dǎo)管內(nèi)裝灌混凝土后稍提導(dǎo)管,利用新混凝土自重將底塞壓出,然后繼續(xù)灌注。

3鋼筋籠浮起

3.1原因

鋼筋籠浮起,除了一些顯而易見的原因是由于全套管上拔、導(dǎo)管提升鉤掛所致外,主要的原因是由于混凝土表面接近鋼筋籠底口,導(dǎo)管底口在鋼筋籠底口以下3m至以上1m時,混凝土灌注的速度(m3/min)過快,使混凝土下落沖出導(dǎo)管底口向上反沖,其頂托力大于鋼筋籠的重力時所致。

為了防止鋼筋籠上升,當(dāng)導(dǎo)管底口低于鋼筋籠底部3m至高于鋼筋籠底1m之間,且混凝土表面在鋼筋籠底部上下1m之間時,應(yīng)放慢混凝土灌注速度。允許的最大灌注速度與樁徑有關(guān),當(dāng)樁長為50m以內(nèi)時可參考表1辦理。

在不是全樁長配筋的樁中,鋼筋籠上浮是最為常見的質(zhì)量事故,造成上浮原因有二:

⑴ 混凝土品質(zhì)差,易離析、初凝時間短、坍落度損失大的混凝土,都會使混凝土面上升或至鋼筋籠底端時,鋼筋籠難以插入而造成頂托上浮?；蛴袝r混凝土面升至鋼筋籠內(nèi)一定高度,表層混凝土開始初凝,也會使其上浮。

⑵ 操作原因:

① 鋼筋籠孔口固定不牢,稍受上沖力即引起上浮;或沒有固定好鋼筋籠,抗浮筋斷裂;

② 混凝土面到達(dá)鋼筋籠底部時,導(dǎo)管埋深淺,灌注量大,混凝土對籠的上沖力過大;

③ 導(dǎo)管埋深過大?；炷恋纳细×ψ兇?鋼筋籠就容易被托起。

④ 混凝土灌注速度太快,混凝土的上浮力大于鋼筋的自重;

⑤ 混凝土灌注時間太長,上部混凝土塑性降低或已初凝,結(jié)成硬殼,混凝土面上升時導(dǎo)致鋼筋籠上浮;

⑥ 灌注混凝土?xí)r,若鋼筋向一側(cè)移,或因?qū)Ч懿粚χ?提升導(dǎo)管時導(dǎo)管法蘭盤掛鋼筋籠而使鋼筋籠上浮;

3.2處理措施

對于由混凝土品質(zhì)造成的上浮,應(yīng)通過改善混凝土流動性能、初凝時間及灌注工藝等來予以避免。

對于由操作引起的上浮,在灌注混凝土?xí)r,當(dāng)混凝土快要接觸鋼筋籠底時,應(yīng)稍放慢灌注速度,或?qū)?dǎo)管適當(dāng)?shù)芈裆?此時導(dǎo)管下口在籠下端以下),以減少混凝土面上沖的動力;當(dāng)混凝土面已進(jìn)入籠內(nèi)一定高度后,則應(yīng)提升導(dǎo)管到導(dǎo)管下口高于籠下端相當(dāng)距離的地方。

3.3預(yù)防措施

一旦出現(xiàn)鋼筋籠有拱上趨勢,要將它抑止是困難的。因此,施工時要預(yù)先采取措施,使上述情況不致發(fā)生。根據(jù)國內(nèi)外鉆孔樁水下混凝土施工的經(jīng)驗,可采取以下措施防止鋼筋籠上浮:鋼筋籠下到設(shè)計標(biāo)高后,將吊放鋼筋籠的四根鋼筋彎鉤焊(點焊)在護(hù)筒上,使骨架固定不動;也可用鋼筋(或鋼管)垂直地壓住鋼筋籠,將鋼筋(或鋼管)焊在孔口上,但須注意位置的垂直,以防骨架變形。鋼筋籠底部綁扎成井字型,并在兩旁各設(shè)置一塊厚度為10cm左右的混凝土塊;由導(dǎo)管注入的混凝土積壓在混凝土塊上,用混凝土的自重防止鋼筋拱上。對于下端需配筋的摩擦樁,可將少量主筋伸到孔底。這樣,當(dāng)混凝土澆至上部鋼筋籠時,因下部主盤與混凝土間己有一定的粘結(jié)力,故可杜絕或減少鋼筋籠上浮。具體措施有:

(1)適當(dāng)減少鋼筋籠下端的箍筋數(shù)量,可以減少混凝土向上的頂托力;

(2)鋼筋籠上端焊固在護(hù)筒上,可以承受部分頂托力,具有防止其上升的作用:

(3)在孔底設(shè)置直徑不小于主筋的1～2道加強環(huán)形筋,并以適當(dāng)數(shù)量的牽引筋

牢固地焊接于鋼筋籠的底部,實踐證明對于克服鋼筋籠上升是行之有效的。

4坍孔

在灌注過程中如發(fā)現(xiàn)井孔護(hù)筒內(nèi)水(泥漿)位忽然上升溢出護(hù)筒,隨即驟降并冒出氣泡,應(yīng)懷疑是坍孔征象,可用測深儀探頭或測深錘探測。如測深錘原系停掛在混凝土表面上未取出的現(xiàn)被埋不能上提,或測深儀探頭測得的表面深度達(dá)不到原來的深度,相差很多,均可證實發(fā)生坍孔。

坍孔原因可能是護(hù)筒底腳周圍漏水,孔內(nèi)水位降低,或在潮汐河流中漲潮時,孔內(nèi)水位差減小,不能保持原有靜水壓力,以及由于護(hù)筒周圍堆放重物或機械振動等,均有可能引起坍孔。

發(fā)生坍孔后,應(yīng)查明原因,采取相應(yīng)的措施、如保持或加大水頭、移開重物、排除振動等,防止繼續(xù)坍孔。然后用吸泥機吸出坍入孔中的泥土;如不繼續(xù)坍孔,可恢復(fù)正常灌注。如坍孔仍不停止,坍塌部位較深,宜將導(dǎo)管拔出,將混凝土鉆開抓出,同時將鋼筋抓出,只求保存孔位,再以粘土摻砂礫回填,待回填土沉實時機成熟后,重新鉆孔成樁。

在松散粉砂土、淤泥或流砂層中鉆進(jìn)時,控制進(jìn)尺,選擇大比重、粘度、膠體率的優(yōu)質(zhì)泥漿;孔口坍塌的,回填重鉆或下鋼護(hù)筒至未坍處以下1m;孔內(nèi)坍塌不嚴(yán)重的,可加大泥漿比重繼續(xù)鉆進(jìn),較嚴(yán)重的可回填砂石和粘土的混合物再鉆。

5灌短樁頭

5.1產(chǎn)生原因

灌注樁頂標(biāo)高不足,一是施工控制不嚴(yán),在未達(dá)到設(shè)計標(biāo)高時混凝土停澆;另一種雖然標(biāo)高達(dá)到設(shè)計值,因樁頂混凝土浮漿層較厚,鑿除浮漿層后出現(xiàn)樁頂標(biāo)高不足。

⑴ 灌注將近結(jié)束時,漿渣過稠,用測深錘探測難于判斷漿渣或混凝土面,或由于測探錘太輕,沉不到混凝土表面,發(fā)生誤測,以致拔出導(dǎo)管終止灌注而造成短樁頭事故。

⑵ 灌注混凝土?xí)r,發(fā)生孔壁坍方,未被發(fā)覺,測深錘或測深儀探頭達(dá)不到混凝土表面,這種情況最危險,有時全程短數(shù)米。

5.2預(yù)防辦法及處理措施

⑴ 在灌注過程中必須注意是否發(fā)生坍孔的征象,如有坍孔,應(yīng)按前述辦法處理后再續(xù)灌。

⑵ 測深錘不得低于規(guī)范規(guī)定的重力及形狀,如系泥漿相對密度較大的灌注樁必須取測深錘重力規(guī)定值。重錘即使在混凝土坍落度尚大時也可能沉入混凝土數(shù)十厘米,測深錯誤造成的后果只是導(dǎo)管埋入混凝土面的深度較實際的多數(shù)十厘米;而首批混凝土的坍落度到灌注后期會越來越小,重錘沉入混凝土的深度也會越來越小,測深還是能夠準(zhǔn)確的。

⑶ 灌注將近結(jié)束時加清水稀釋泥漿并掏出部分沉淀土。

⑷ 采用熱敏電阻儀或感應(yīng)探頭測深儀。

⑸ 采用鐵盒取樣器插入可疑層位取樣判別。

處理辦法可按具體情況參照前述接長護(hù)筒;或在原護(hù)筒里面或外面加設(shè)護(hù)筒,壓入已灌注的混凝土內(nèi),然后抽水、除渣,接澆普通混凝土;或用高壓水將泥渣和松軟層沖松,再用吸泥機將混凝土表面上的泥漿沉渣吸除干凈,重新下導(dǎo)管灌注水下混凝土。

6總結(jié)

本文主要介紹了水下混凝土灌注過程中常見的事故原因分析及其處理措施,包括導(dǎo)管進(jìn)水、鋼筋籠浮起、坍孔等。發(fā)生事故后應(yīng)清楚事故的性質(zhì)和范圍,目的要明確,應(yīng)有預(yù)定處理方案。處理要及時,防止留下隱患。對事故處理方法較多,選擇的處理方案要求安全可靠,經(jīng)濟(jì)合理,施工方便,方法可靠;對未施工部分應(yīng)提出預(yù)防和改進(jìn)措施,防止事故的再次發(fā)生。

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