摘 要:系統(tǒng)的介紹了水下混凝土灌注樁施工設(shè)備的要求、水下混凝土的配制、水下混凝土的灌注,反映了我國水下混凝土灌注樁工程的當(dāng)前水平和先進(jìn)經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞:水下混凝土灌注樁;施工設(shè)備;配合比;施工工藝
中圖分類號:U443.15 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1004 —5716 (2008) 04 —0171 —02
現(xiàn)階段國內(nèi)水下混凝土灌注樁工程的施工通常采用導(dǎo)管法進(jìn)行施工。其原理是在一定的落差壓力作用下,將混凝土拌和物通過密封連接的鋼管(或強度較高的硬質(zhì)非金屬管) 入口,進(jìn)入到初期灌注的混凝土下面,頂托著初期灌注的混凝土及其上面的泥漿或水上升,形成連續(xù)密實的混凝土樁身。導(dǎo)管法施工技術(shù)要求非常嚴(yán)格,為使水下混凝土灌注樁施工質(zhì)量得以保證,必須要從施工設(shè)備、混凝土配制、灌注等幾方面加以控制,以提高水下施工質(zhì)量。
1 水下混凝土灌注樁對施工設(shè)備的要求
混凝土灌注所需施工設(shè)備要求配套并且完好。這是保證灌注水下混凝土質(zhì)量的基本前提。要重點強調(diào)以下施工設(shè)備的質(zhì)量:
(1) 發(fā)電機數(shù)量充足。要保證工地的備用發(fā)電機性能良好,足以應(yīng)付施工過程中可能發(fā)生的電網(wǎng)斷電情況,這樣可以防止灌注時間延誤,避免造成斷樁事故。
(2) 注意混凝土拌和機類型的選擇,宜選用大容量拌和機,在數(shù)量上可以保證混凝土的連續(xù)灌注。對混凝土拌和機在每次使用前都應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真的檢查維修。
(3) 導(dǎo)管是灌注水下混凝土的重要工具,其直徑大小要根據(jù)灌注強度要求進(jìn)行選擇。要求導(dǎo)管應(yīng)具備足夠的強度和剛度、且密封性良好,管壁光滑、導(dǎo)管平直,無穿孔裂紋,導(dǎo)管接口處應(yīng)有彈性墊圈密封。如果導(dǎo)管接頭密封不嚴(yán),焊縫破裂,水從接頭或焊縫中浸入會引起事故,因此施工之前必須要進(jìn)行水密、承壓和接頭抗拉試驗。
(4) 儲料斗、漏斗、溜槽以及其他有關(guān)灌注機具使用前都應(yīng)進(jìn)行檢查,以保證施工安全和施工質(zhì)量。
2 嚴(yán)格控制混凝土的配合比
水下混凝土的強度、等級和材料應(yīng)符合設(shè)計要求和《水工混凝土施工規(guī)范》(SDJ 207 - 82) 的規(guī)定。選用骨料要重點注意以下幾點:
(1) 水泥一般選用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥,初凝時間宜不早于1. 5h ,宜選用標(biāo)號在325 以上的水泥。所選的水泥品種應(yīng)通過初凝時間和抗壓強度試驗。要注意水泥的用量要達(dá)到規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
(2) 粗骨料宜選用堅硬的卵礫石和碎石,應(yīng)優(yōu)先采用符合要求的卵石。骨料最大粒徑不應(yīng)大于導(dǎo)管直徑的1/ 6～1/ 8 和鋼筋最小凈距的1/ 4 ,同時粒徑在40mm以內(nèi)。粗骨料的級配應(yīng)保證混凝土具有良好的和易性。細(xì)骨料宜采用級配良好的中、粗砂。混凝土的含砂率一般為45 %～50 % ,水灰比宜采用0. 5～0. 6 。
(3) 為提高和易性,混凝土中宜摻入外加劑,水下混凝土常用的外加劑有減水劑、緩凝劑和早強劑等,摻入外加劑前,必須經(jīng)過實驗,以確定外加劑的使用種類、摻入量和摻入程序。
總之,混凝土的配合比必須與導(dǎo)管灌注水下混凝土相適應(yīng)。合適的配合比應(yīng)使混凝土具有足夠的可塑性和粘聚性,易于在導(dǎo)管中流動而又不易離析。而且一般來說,當(dāng)水下混凝土的強度高時,其耐久性也好。因而要從水泥標(biāo)號的選擇、水泥及水的用量比例、骨料的種類和性質(zhì)及摻用外加劑等幾個方面考慮來保證混凝土質(zhì)量。而且要保證混凝土的級配強度應(yīng)高于設(shè)計強度。混凝土攪拌時間要適宜,要攪拌均勻,如混凝土攪拌和輸送過程中,出現(xiàn)不均勻或離析泌水現(xiàn)象,流動性差時,就不能使用。
水下混凝土質(zhì)量對于整個水下施工質(zhì)量十分重要,而水下混凝土技術(shù)也不斷出新。采用先進(jìn)的混凝土配制技術(shù)也是提高水下施工質(zhì)量的有效途徑。水下不分散混凝土技術(shù)就是這樣一門新的技術(shù)。我國八十年代研制成功,其原理是在攪拌混凝土?xí)r加入高分子外加劑,使混凝土拌合物在水下不離析,采用這種技術(shù)可以實現(xiàn)不排水施工,也可進(jìn)行水下振搗和砌筑。同時由于其無害無污染也可用于飲水工程。
3 加強灌注施工工藝
灌注水下混凝土是混凝土樁施工的重要工序。在灌注混凝土過程中,應(yīng)重點注意以下幾點:
(1) 鋼筋籠和鉆孔的中心要對應(yīng),定位要準(zhǔn)確。如果是不放到孔底的鋼筋籠,要特別注意吊環(huán)、吊鉤的強度及牢固性。鋼筋籠吊放時要保持軸線順直,位置居中,嚴(yán)禁碰撞孔壁,以免產(chǎn)生坍孔。鋼筋籠安放到位后應(yīng)立即安設(shè)導(dǎo)管。
(2) 在灌首批混凝土之前最好先配制0. 1～0. 3m3水泥砂漿放入滑閥以上的導(dǎo)管和漏斗中,然后再放入混凝土,確認(rèn)初灌量備足后,即可剪斷鐵絲,借助混凝土重量排除導(dǎo)管內(nèi)的水,使滑閥留在孔底,灌入首批混凝土。
(3) 注意首批混凝土量必須滿足導(dǎo)管埋深不能小于1. 5m ,所以漏斗和儲料斗及漏斗和輸送泵的混凝土儲存數(shù)量要充足。根據(jù)導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓力與管外水壓力平衡的原則,導(dǎo)管內(nèi)混凝土必須保持的最小高度為:Hd = Rw Hw / Rc 。而管中混凝土的體積就應(yīng)為Vd =πd2·Hd / 4 (d 為導(dǎo)管直徑) 。首批混凝土若埋深不足,混凝土下灌后不能埋沒導(dǎo)管底口,會導(dǎo)致泥水從導(dǎo)管底口進(jìn)入。如果出現(xiàn)這種導(dǎo)管入水現(xiàn)象應(yīng)立即將導(dǎo)管提出,將散落在孔底的混凝土拌合物用空氣吸泥機或抓斗機清出,然后重新下導(dǎo)管灌注。
(4) 首批混凝土灌注正常后,必須連續(xù)進(jìn)行,不得中斷。否則先灌入的混凝土達(dá)到初凝,將阻止后灌入的混凝土從導(dǎo)管中流出,造成斷樁。同時在灌注過程中,應(yīng)經(jīng)常用測錘探測混凝土面的上升高度,并適時提升、逐級拆卸導(dǎo)管,保持導(dǎo)管的合理埋深。此時要注意,混凝土灌到孔口不再返出泥漿時可以微向上提動導(dǎo)管,而如果要提升導(dǎo)管0. 5～1m 以上才能灌入混凝土就應(yīng)該拆除部分導(dǎo)管。要注意觀察孔口是否返出泥漿。當(dāng)混凝土接近鋼筋籠時,宜使導(dǎo)管埋得較深。要注意正確控制導(dǎo)管埋深,如果導(dǎo)管埋人混凝土過深,易使導(dǎo)管與混凝土間摩擦阻力過大,致使導(dǎo)管無法拔出造成事故。而提管過程中要緩緩上提,如過猛易使導(dǎo)管被拉斷。所以埋管深度一般應(yīng)控制在2～6m ,或使用附著式震搗器,使導(dǎo)管周圍的混凝土不致過早的初凝。同時應(yīng)注意灌注速度。
(5) 為確保樁頂質(zhì)量,在樁頂設(shè)計標(biāo)高以上應(yīng)加灌0. 5～ 0. 8m 高度, 待樁頂混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度70 %時,將其鑿除。在灌注將近結(jié)束時,如出現(xiàn)混凝土頂升困難,可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿,將部分沉淀土掏出,使灌注工作順利進(jìn)行。在拔出最后一段長導(dǎo)管時,拔管速度要慢,以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導(dǎo)管下形成泥心。
以上是灌注混凝土?xí)r易出現(xiàn)問題的各個基本步驟,同時要注意其他一些事項。比如混凝土拌制后,應(yīng)在1. 5h 之內(nèi)盡量灌注完畢。再如清孔須徹底,如果清孔不徹底會造成混凝土中夾泥;又如在灌注過程中,當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿含有空氣時,后續(xù)混凝土宜通過滑槽徐徐流入漏斗和導(dǎo)管,不得將混凝土整斗從上面傾入管內(nèi),以免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊,擠出管節(jié)間的橡膠墊而使導(dǎo)管漏水。
4 結(jié)束語
實驗經(jīng)驗告訴我們,混凝土灌注時要分工明確,密切配合,統(tǒng)一指揮,快速、連續(xù)施工。一氣呵成、快速灌注成功的樁往往質(zhì)量比較好,而灌灌停停的樁則容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此,水下混凝土灌注樁質(zhì)量的提高,需要建筑施工、監(jiān)理、驗收各個環(huán)節(jié)共同協(xié)作來保證。不僅要在設(shè)計上提出科學(xué)方案,灌注時提高水下施工質(zhì)量,驗收時也要認(rèn)真對待。對于質(zhì)量差、無法利用的樁要提出補樁或其它措施。成樁的質(zhì)量關(guān)系到整個工程的質(zhì)量,絕對不能忽視。
