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      試議水利工程中灌注樁施工工藝

      2019-08-16 06:56:54王思偉
      智富時(shí)代 2019年7期
      關(guān)鍵詞:灌注樁施工工藝水利工程

      王思偉

      【摘 要】文中總結(jié)并分析了影響鉆孔灌注樁施工中常見地問題及質(zhì)量影響因素,希望可以為類似工程提供借鑒。

      【關(guān)鍵詞】水利工程;灌注樁;施工工藝

      一、灌注樁的成孔

      鉆進(jìn)時(shí),鉆頭的擺動(dòng)較大,擴(kuò)孔情況嚴(yán)重,不利于施工。為了消除這一不良影響,保持鉆孔的垂直度,應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施,約束鉆具的擺動(dòng)。結(jié)合灌注樁造孔鉆進(jìn)的鉆頭與小口徑鉆進(jìn)的鉆頭在底刃、側(cè)刃刻取地層的機(jī)理:小口徑鉆進(jìn)時(shí),鉆頭的側(cè)刃對(duì)刻取巖石起到非常重要的作用;而灌注樁鉆進(jìn)的地層較軟,相比之下,側(cè)刃的作用就小得多。因此,建議在灌注樁孔鉆進(jìn)時(shí)設(shè)計(jì)相適應(yīng)的鉆頭以減小鉆孔的擴(kuò)孔率。

      二、灌注混凝土的配制

      2.1 混凝土減水劑的應(yīng)用

      目前在灌注樁混凝土的配制中使用的減水劑多為MF復(fù)合劑。其能使混凝土在滿足性能的基礎(chǔ)上,還具有高流態(tài)、較高抗凍的特點(diǎn)。

      2.2 灌注樁混凝土的配制

      灌注樁混凝土的配制與建筑混凝土相比具有特殊性,其必須具有較高的流動(dòng)性,同時(shí)還應(yīng)考慮受到泥漿的侵蝕作用而影響混凝土的性能。因此,在配制時(shí)建議采取以下技術(shù)措施。

      2.2.1 加大設(shè)計(jì)配合比

      混凝土配制強(qiáng)度Rp采用大于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)R的50%的配合比。不僅總平均值要滿足設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào),還應(yīng)滿足95%的強(qiáng)度保證率。強(qiáng)度離差系數(shù)Cv 取0.2,查配制強(qiáng)度與設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)之比的關(guān)系曲線可得Rp/R=1.5,即Rp=1.5R。當(dāng)R=200MPa,則Rp=1.5×200=300MPa。

      2.2.2 選擇適合的材質(zhì)

      (1)添加改善混凝土性能的處理劑。例如,添加具有表面活性劑化學(xué)性質(zhì)的MF高效減水劑改善混凝土的性能。

      (2)增加含砂率。砂率對(duì)混凝土流動(dòng)及粘聚性有較大影響。一般參數(shù)為:比重為2.60,細(xì)度模數(shù)為2.89,吸水率為2%,含砂率為50%。

      (3)加大混凝土的水泥含量。按建筑用混凝土配比最小水泥含量的二倍進(jìn)行配制:即225×2=450(kg/m3)。

      2.2.3 確定適合的水灰比

      水灰比滿足以下方程:Rp=aRc(C/W-b)式中,Rp——混凝土試配制強(qiáng)度為300MPa;a、b——試驗(yàn)系數(shù),分別為0.5、0.58;

      Rc——水泥標(biāo)號(hào),取425水泥;C/W——灰水比。計(jì)算可得,C/W=1.99。

      2.2.4 確定高流態(tài)的用水量

      根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),坍落度控制在19.3cm至21cm能滿足灌注樁要求,本次取坍落度為19.3cm。Gv=10/3(S+K)式中,Gv——混凝土用水量(kg/m3);S——坍落度;K——試驗(yàn)常數(shù)。當(dāng)碎石粒徑為30mm,K=50.75時(shí),用水量為234kg/m3。

      三、灌注樁的灌注

      3.1 灌注樁孔的清孔

      首先利用撈沙卵石的鉆頭將樁孔內(nèi)的沙卵石撈出,然后泥漿循環(huán)清除孔內(nèi)的粘土。并且減小孔內(nèi)泥漿的比重,從而保證在灌注混凝土?xí)r,混凝土能順利地進(jìn)入孔底,擠壓出泥漿。清孔后的泥漿比重一般為1.14。

      3.2 混凝土的灌注

      灌注之前應(yīng)進(jìn)行試灌。在灌注過程中,混凝土將受到泥漿擠壓的反作用、導(dǎo)管與混凝土的摩擦阻力,此時(shí)混凝土必須以大大超過泥漿的反作用壓力才能將孔內(nèi)的泥漿擠壓出孔口。在灌注過程中,導(dǎo)管提升速度要慢,使得混凝土有足夠的時(shí)間克服摩擦阻力下降。同時(shí)使泥漿具有排出的通道,否則,樁基的泥漿的作用下將會(huì)出現(xiàn)縮徑、夾泥的現(xiàn)象。提升導(dǎo)管時(shí),導(dǎo)管內(nèi)保留的混凝土要有絕對(duì)的壓力與泥漿的壓力抗衡,以防止泥漿進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)。一般導(dǎo)管內(nèi)的混凝土柱保持在3m至4m長之間。

      四、成孔過程中易遇到的問題

      4.1 縮徑

      4.1.1 縮徑產(chǎn)生的原因

      在鉆進(jìn)過程中,地應(yīng)力沿較軟巖層釋放,因而造成縮徑。在鉆進(jìn)過程中,鉆進(jìn)壓力大,鉆速過快,使得鉆頭很快穿過淤泥、淤泥質(zhì)土層。當(dāng)鉆速過快時(shí),淤泥便從鉆孔周圍流向鉆孔內(nèi),導(dǎo)致其側(cè)壓力與孔內(nèi)泥漿力達(dá)成平衡,發(fā)生縮徑甚至卡鉆。

      4.1.2 縮徑的防治

      較為有效地防治縮徑的方法有:①實(shí)行嚴(yán)格的管理,鉆機(jī)由有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)長專職操作,其它人員不得隨意操作;②在鉆到淤泥或淤泥質(zhì)土層時(shí),投入粘土泥膏,使鉆機(jī)鉆進(jìn)壓力減為零;③鉆速減慢讓鉆機(jī)在無油壓狀態(tài)空轉(zhuǎn)。為確保鉆孔無縮徑現(xiàn)象,在成孔完畢后應(yīng)在易出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象的地層中掃孔一到二次。

      4.2 坍孔

      4.2.1 坍孔產(chǎn)生的原因分析

      坍孔產(chǎn)生的原因是多方面的,主要包括:遭遇預(yù)先未料到的復(fù)雜地質(zhì)情況,以及施工中泥漿稠度過低,釋放量遠(yuǎn)大于泥漿對(duì)孔壁的壓力等。

      4.2.2 處理辦法

      為了防治復(fù)雜地層情況帶來的坍孔問題,首先應(yīng)認(rèn)真審閱該工程地質(zhì)勘察報(bào)告,對(duì)地層情況做到心中有數(shù)。若報(bào)告中未提及此類異常情況而導(dǎo)致施工過程中坍孔的話,則應(yīng)分別對(duì)待。

      (1)在成孔過程中坍孔,其補(bǔ)救措施有二個(gè):一是避開該樁位;二是回填原樁位,待密實(shí)后再鉆進(jìn)。

      (2)在灌注過程中坍孔,其補(bǔ)救措施為:一是回填原樁孔,并在原樁附近補(bǔ)加梅花樁或扁擔(dān)樁,合格即可。二是若工程質(zhì)量要求高,不允許采用上述常規(guī)方法時(shí),可用硬片石等將原孔全部回填,待其密實(shí)后,用沖擊鉆再重新鉆進(jìn)即可。防止泥漿稠度過低而造成的坍孔問題,只須加大泥漿比重到適當(dāng)程度即可。一般泥漿性能指標(biāo)取為:粘度為18s~22s,含沙量≤4%,膠體率≥90,比重為1.1左右。

      4.3 斜孔

      4.3.1 斜孔產(chǎn)生的原因

      斜孔極易發(fā)生在軟硬巖層交替的層位。由于鉆進(jìn)壓力過大,鉆頭沿軟弱層面偏斜而造成??仔陛p則影響鋼筋籠的下放,重則影響樁的承載能力,這是成樁過程中不允許出現(xiàn)的質(zhì)量事故。

      4.3.2 防治措施

      為了防止孔斜,在鉆進(jìn)過程中需要保持鉆速均勻或加重塊。對(duì)于已發(fā)生傾斜的孔,需要掃孔糾正;若糾正無效,可在孔中回填粘土、塊石等。偏孔在0.5m以上時(shí)需要重新鉆進(jìn)。

      4.4 沉渣與泥皮過厚

      樁底沉渣是影響樁承載能力的重要因素,要求水下灌注樁底沉渣厚度不得超過30cm。但在施工過程中,常有不少樁的樁底沉渣仍滿足不了此要求。其原因主要是由于泥漿性能不符合要求,只有當(dāng)泥漿比重大于沉渣比重時(shí),沉渣才可被返出孔口,但若泥漿比重過大,又會(huì)造成孔壁泥皮過厚,影響樁的承載力特別是摩擦樁的承載力。因此,正確地控制泥漿性能在鉆孔灌注樁的施工過程中起著重要的作用。

      五、灌注過程中易遇到的問題

      5.1 導(dǎo)管堵塞

      導(dǎo)管堵塞的防治:在組裝導(dǎo)管時(shí)要嚴(yán)格檢查,檢查導(dǎo)管內(nèi)有無局部內(nèi)凸,導(dǎo)管連接處是否密封。攪拌砼時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土骨料規(guī)格、坍落度和攪拌時(shí)間,盡量避免砼在導(dǎo)內(nèi)停留時(shí)間過長。另外,灌注時(shí)也應(yīng)避免導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊而破壞導(dǎo)管的密封圈導(dǎo)致導(dǎo)管漏水。施工可在允許的導(dǎo)管埋入深度范圍內(nèi),略為提升導(dǎo)管,或采用提升后驟然下插導(dǎo)管的動(dòng)作來抖動(dòng)導(dǎo)管的辦法。如果仍不能消除,則應(yīng)停止灌注.用長桿加以疏通。

      5.2 埋管

      5.2.1 埋管原因分析

      埋管經(jīng)常發(fā)生在灌注過程中。導(dǎo)管允許埋入砼面下的最大深度與砼拌物流動(dòng)性保持時(shí)間、砼的初凝時(shí)間、砼面在鉆孔內(nèi)的上升速度、導(dǎo)管直徑等因素有關(guān),當(dāng)導(dǎo)管埋入砼面下的深度過大時(shí),上面砼已初凝,使得導(dǎo)管內(nèi)混凝土無法順利流動(dòng)就會(huì)發(fā)生埋管。

      5.2.2 防冶方法

      時(shí)刻注意導(dǎo)管埋深的控制。準(zhǔn)確測量砼面的深度位置和勤拆導(dǎo)管,一般砼面每上升4m~5m就可拆除相應(yīng)數(shù)量的導(dǎo)管。

      六、結(jié)語

      鉆孔灌注樁具有低噪音、小震動(dòng)、無擠土,能穿越各種復(fù)雜地層和形成較大的單樁承載力,適應(yīng)各種地質(zhì)條件和不同規(guī)模建筑物等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí),鉆孔灌注樁屬永久性的隱蔽工程,其樁基質(zhì)量非常重要。

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