水下混凝土灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

臧云龍

【摘 ?要】目前，隨著設(shè)計(jì)水平和施工水平的提高，橋梁跨度大大提高，橋梁基礎(chǔ)承載力越來越高。因此，水下混凝土鉆孔灌注樁的應(yīng)用也非常普遍。但是，由于這項(xiàng)工作的復(fù)雜性，目前的研究深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。根據(jù)我多年的工作經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)外材料的回顧，作者簡要分析了水下混凝土灌注樁的施工要點(diǎn)，以供參考。

【關(guān)鍵詞】水下;混凝土;灌注樁;施工技術(shù)

混凝土的水下灌注，通常稱為導(dǎo)管式混凝土灌注，主要是通過相應(yīng)的豎立管道澆筑混凝土并通過混凝土重量進(jìn)行混凝土澆筑操作的方法和手段，它廣泛用于圍堰灌注、沉井基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等各種水下、地下工程中，應(yīng)用效果較好。為了保證鉆孔灌注樁工程中水下混凝土的有效施工效率和質(zhì)量，大多數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)人員必須結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)化的分析及研究配比設(shè)計(jì)、施工工藝兩方面內(nèi)容。因此，充分掌握了混合比的設(shè)計(jì)和施工過程點(diǎn)，以確保鉆孔灌注樁工程能夠以高標(biāo)準(zhǔn)完成。

1配比設(shè)計(jì)分析

1.1材料性能

一是水泥材料。應(yīng)盡量使用普通硅酸鹽水泥材料，實(shí)際強(qiáng)度等級為42.5及以上;第二，礦物摻合料。適當(dāng)加入精細(xì)研磨的礦渣粉和粉煤灰，確保有效混凝土自身拌和性。對于C50水下混凝土，一般采用s95礦渣或II級粉煤材料作為礦物混合材料;第三，粗骨料和細(xì)骨料。細(xì)骨料，最好選擇中粗砂，粗骨料最好選擇連續(xù)級配，最大粒徑不能超過鋼筋的凈距及導(dǎo)管內(nèi)徑的1/4范圍;第四，外加劑。應(yīng)選擇緩凝型減水劑，確保水下混凝土在初凝過程初期能夠連續(xù)完成;第五，應(yīng)選擇飲用水作為供水使用。

1.2配比設(shè)計(jì)基本要求

標(biāo)準(zhǔn)混凝土試件的實(shí)際強(qiáng)度等級必須達(dá)到總體設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求水平的1.15倍，膠凝材料的實(shí)際用量應(yīng)超過350kg/m3。對于混凝土，混合物的塌落度需要在180mm～220mm的范圍內(nèi)。塌落度在一小時(shí)內(nèi)的保留值應(yīng)超過160毫米?；炷恋某跏寄Y(jié)時(shí)間必須滿足整樁的澆筑時(shí)間。

1.3配比計(jì)算

首先，需要計(jì)算配比強(qiáng)度。計(jì)算出配比的強(qiáng)度等級，并且必須超過C30普通混凝土比強(qiáng)度。在一定程度上，在計(jì)算和分析水下混凝土的實(shí)際比例時(shí)，大多數(shù)設(shè)計(jì)者不僅要局限于比例設(shè)計(jì)規(guī)范和相關(guān)要求，還應(yīng)結(jié)合水下混凝土本身的強(qiáng)度受澆筑的密實(shí)度、不分散性和其他方面應(yīng)導(dǎo)致實(shí)體的強(qiáng)度損失?？梢哉f，在不同的條件下，混凝土澆筑量和壓力存在很大差異，并且容易具有蜂窩狀和離折狀態(tài)，因此水下混凝土本身缺乏良好的密實(shí)性。因此，在計(jì)算和分析水下混凝土的實(shí)際比例時(shí)，設(shè)計(jì)者必須充分結(jié)合水下混凝土和施工的實(shí)際施工要求，適當(dāng)增加混凝土的配比強(qiáng)度;其次，確定水膠比。通常，水膠比通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。如果材料沒有顯著變化，則可以確定水膠比比與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系。但由于鉆孔灌注樁對水下混凝土的整體比例要求較高，且復(fù)雜性較為突出，因此有必要根據(jù)實(shí)際情況合理確定水膠比，以提高水下的混凝土實(shí)際配比設(shè)計(jì)效果;第三，就外加劑和水的實(shí)際用量而言，必須結(jié)合具體的施工條件使其合理化。它不限于某些設(shè)計(jì)形式和標(biāo)準(zhǔn)，并且可以遵循合理的設(shè)計(jì)原則;第四，合理確定砂率。為確保水下混凝土的自身泌水率得到有效降低，砂率必須超過40%，并應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)調(diào)整;第五，做好試配工作。從經(jīng)濟(jì)實(shí)用性和合理性兩個(gè)方面入手，進(jìn)行三組以上試驗(yàn)配套操作，并結(jié)合試配結(jié)果，合理的確定最終配比設(shè)計(jì)參數(shù)，從而提高了配比設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。

2水下混凝土灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1鉆孔

水下灌注樁工程完成后，鉆孔深度測量應(yīng)準(zhǔn)確，鉆孔深度應(yīng)控制在略大于設(shè)計(jì)孔深的位置，因?yàn)殂@孔的下端一般在鉆孔之后形成一個(gè)比設(shè)計(jì)所需的孔徑小約30cm的部分，因此，鉆頭應(yīng)比設(shè)計(jì)孔深20cm～40cm，以確保設(shè)計(jì)所需的孔徑的孔深。鉆孔完成后，應(yīng)立即清空，以免造成間隔過長，孔底部的沉積物增加。孔底沉積物量增加，清孔時(shí)間就會增加。另外，從理論上講，增加清孔的時(shí)間，可能會增加造成塌孔的可能性。

2.2清孔

清孔可降低泥漿相對密度、粘度、砂含量等指標(biāo)，減少井底沉積物厚度，防止樁底沉積物堆積過厚，降低樁基承載力，有正循環(huán)換漿法和反循環(huán)抽漿法兩種方法：通常采用正循環(huán)換漿法進(jìn)行沖擊鉆井施工，即通過泥漿泵將較大比重的泥漿通過泥漿管注入孔底并通過泥漿自孔底向孔口的流動(dòng)將鉆渣排出孔外。反循環(huán)抽漿法是通過空壓機(jī)和風(fēng)管混合排渣管中的泥漿形成氣、水混合物，從而與管道外的孔中的泥漿形成負(fù)壓下向風(fēng)管口流動(dòng)，在導(dǎo)管底部產(chǎn)生的吸力泥漿再循環(huán)到孔中，同時(shí)補(bǔ)充新泥漿。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、鉆井方法、設(shè)備條件和土壤條件選擇清孔。目的應(yīng)是降低泥漿的相對密度，去除鉆渣、沉積層或進(jìn)一步減少其厚度。清孔時(shí)要時(shí)刻保護(hù)孔口的水頭高度，謹(jǐn)防坍孔。清空后，應(yīng)從孔洞，孔洞中部及孔洞底部抽出泥漿，測量要求的各項(xiàng)指標(biāo)，三項(xiàng)指標(biāo)平均值應(yīng)滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，澆筑混凝土前要特別注意二次清潔。

2.3吊裝鋼筋籠

吊裝鋼筋籠時(shí)一定要注意保證鋼筋籠的垂直度，鋼筋籠下放及連接要采取逐節(jié)吊裝逐節(jié)下放的方法，將已下放的鋼筋籠利用鋼管穿過鋼筋籠主體卡在鋼筋籠主筋圓形架立筋下將該段托住并固定其位置保證不晃動(dòng)后，吊車抬起鋼筋籠的另一部分并緩慢移動(dòng)到豎立的鋼筋籠頂部，調(diào)整上下鋼筋籠，確保軸線直線對齊，然后進(jìn)行臨時(shí)焊接固定，各焊接口要相錯(cuò)不在同一平面，此后多個(gè)人可以同時(shí)對稱焊接，不會發(fā)生漏焊或虛焊;每個(gè)部分的鋼筋籠按照這種方法吊裝和焊接;鋼筋籠主筋的搭接長度和焊接質(zhì)量是最重要的，必須符合相應(yīng)規(guī)范的要求;鋼籠的外周每2m左右焊接一次，4個(gè)的耳朵筋非常重要。要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的數(shù)量，確保鋼筋籠鋼筋保護(hù)層的厚度，并對保證鋼筋籠的垂直度起到一定的作用。

2.4混凝土澆筑

在灌注樁混凝土灌注過程中，每罐混凝土灌注完成后，澆筑混凝土頂面的標(biāo)高和澆筑混凝土中導(dǎo)管埋深的深度應(yīng)進(jìn)行測量，以準(zhǔn)確掌握待提升管道的長度，并確定是否存在坍塌等情況;混凝土中導(dǎo)管埋設(shè)深度最好在2米至3米左右，避免導(dǎo)管暴露在混凝土表面或深度過深影響混凝土的澆筑質(zhì)量，拆除后應(yīng)立即用水沖洗以免影響下次使用，混凝土澆灌過程需要多臺混凝土罐車隨時(shí)待命，保證混凝土澆灌過程快速、連續(xù)，施工中混凝土澆灌中斷時(shí)間超過30min時(shí)，導(dǎo)管應(yīng)上下移動(dòng)，防止混凝土流動(dòng)性下降，造成拔升導(dǎo)管困難，當(dāng)在管道上下移動(dòng)時(shí)，還應(yīng)注意必須使用小范圍活動(dòng)導(dǎo)管以避免導(dǎo)管拔出混凝土面，整個(gè)灌注樁在施工過程中的澆筑時(shí)間不宜過長，應(yīng)在4h～5h內(nèi)盡可能控制澆筑;在施工過程中，應(yīng)做好施工日志和監(jiān)理日記的數(shù)據(jù)記錄，應(yīng)檢查混凝土配合比，并根據(jù)規(guī)格制作混凝土試件。

3結(jié)語

總之，為了保證鉆孔灌注樁工程的順利完工，項(xiàng)目單位應(yīng)該越來越重視水下混凝土配合比設(shè)計(jì)和實(shí)際施工過程，結(jié)合鉆孔灌注樁工程的實(shí)際情況和各種需要，確保水下混凝土配合比科學(xué)合理，有效控制整個(gè)工程的施工過程。通過科學(xué)的配合比和施工工藝設(shè)計(jì)，全面提高鉆孔灌注樁工程施工水平，保證鉆孔灌注樁工程高質(zhì)量的完成。

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（作者單位：中交第三公路工程局有限公司第四工程分公司）