鉆孔樁水下混凝土灌注基本要求與應急處理

王 瑞

1 工程概況

1)地理位置。由我公司承建的京滬高速鐵路一標段九工區,起點里程為DK101+506.64,終點里程為 DK120+929.29(斷鏈14.035 km),路線全長5.388 km,基礎全部采用摩擦樁,樁直徑分別為1.0m,1.25m,1.5 m三種類型,地處天津市北辰區青光鎮和西青區楊柳青鎮。

2)地形地貌。地形地貌為近海沖積平原,地勢由西向東緩傾。

3)地質條件。地層主要為第四系沖積層、沖洪積層、海積層,一般以黏性土、粉土、砂類土為主。普遍分布松軟層,松軟層底板埋深在6 m～18 m范圍內;地震動峰值加速度不小于0.01g,分布有地震可液化層,液化層以飽和的粉、細砂及粉土為主。

2 水下混凝土灌注前的基本要求

1)配合比選定。北京—滄州地段沿線地下水和地表水有不同程度(H1,H2,H3,H4)的化學侵澀性,不同程度的侵澀性對樁基礎混凝土的性能有不同的要求,樁基混凝土施工前,必須仔細審核圖紙,采用設計圖中指定的強度等級的混凝土,不得采用通用設計圖中通用性混凝土強度等級。

2)初灌量。水下混凝土灌注采用導管法,混凝土灌注應在鋼筋籠吊放完成,各項檢測數據合格后立即開始,儲料斗的容量應使首批灌注下去的混凝土能滿足導管初次埋置深度的需要。按首批混凝土封底后導管埋深不小于1.0m來計算所需的混凝土方量。

3)導管要求。導管的內徑一般為250mm～300mm,長度一般為12m,最下端一節導管長應為4.5 m～6m,不得短于4m,為了配備適合的導管柱長度,上部導管長為1 m或0.5m。導管采用游輪螺母連接,橡膠“O”形密封圈密封,嚴防漏水。導管初次使用時應做水密承壓力試驗,進行水密試驗的水壓力不小于井孔內水深1.5倍的壓力。

4)復測孔深。灌注前用測錘復測孔深,保證其樁底沉淀厚度摩擦樁不大于20cm,若不滿足要求則進行二次清孔,直到合格后方可進行水下混凝土灌注。

5)混凝土?；炷敛捎冒韬险炯邪韬?混凝土輸送車運至樁位,吊車或鉆機配合灌注。

3 水下混凝土連續灌注

采用砍球法灌注混凝土,確認初存量備足后,即可剪斷隔水塞鐵絲,灌入首批混凝土。同時,觀察孔內返漿情況,測定埋管深度并做好記錄。首批混凝土灌注正常后,要緊湊地、連續不斷地進行,嚴禁中途停工。灌注過程中,應經常用測錘探測混凝土面的上升高度,并適時提升拆卸導管,保持導管的合理埋深。導管的埋深應不小于2m,但最大埋深不宜超過6m。隨著孔內混凝土的上升,需逐節拆除導管,拆下的導管應立即洗刷干凈。灌注接近樁頂部位時,為了嚴格控制樁頂標高,應計算混凝土的需要量,嚴格控制最后一次混凝土灌入量。混凝土灌注過程中,配備發電機,保證混凝土灌注連續進行,同時應將井孔內溢出的泥漿引至泥漿循環池回收利用,防止污染環境。水下灌注樁的混凝土面應高出設計0.8 m～1.2m,以便鑿除浮漿與樁頭,確保樁身混凝土質量。

4 水下混凝土灌注應注意事項

4.1 首封混凝土

1)必須準確測量每節導管的長度,并編號,復核孔深及導管總長度。可將拼裝好的導管直接下到孔底,相互校核長度。避免計算錯誤使導管下口距離孔底太高或太低。2)根據孔徑、導管直徑認真計算和復核首批混凝土數量。避免計算錯誤,造成首批混凝土數量不夠,埋管失敗。3)搞好配合比設計,嚴格控制混凝土和易性。避免首批混凝土和易性太差,或坍落度太大,造成離析。4)導管必須密封性好,避免在首批混凝土灌注后,由于外部泥漿壓力太大,滲入導管內,造成混凝土與泥漿混合。5)首批混凝土封底失敗后,應拔出導管,提起鋼筋籠,立即清孔。

4.2 供料和設備故障使灌注停工

1)施工前應做好過程能力鑒定,對于部分設備考慮備用;對于發生的事故應有應急預案。避免設備故障,混凝土材料供應問題造成停工較長時間,使混凝土凝結而斷樁。2)處理方法。如斷樁距離地面較深,考慮提起鋼筋籠后重新成孔。如斷樁距離地面較淺,可采用接樁。如原孔無法利用,則回填后采取補樁的辦法。

4.3 灌注過程中發生坍孔

1)避免由于清孔不當、泥漿過稀、下鋼筋籠時碰撞孔壁,致使在灌注過程中發生坍孔。2)處理辦法。如坍孔并不嚴重,可繼續灌注,并適當加快進度;如無法繼續灌注,應及時回填重新成孔。

4.4 導管拔空、掉管

1)應認真測量和復核孔深、導管長度;應對導管埋深適當取保守數值。避免測量和計算錯誤,致使灌注混凝土時導管拔空,對管內充滿泥漿;或導管埋深過少,泥漿涌入導管。2)每次拆管后應仔細重新連接導管接頭;導管埋深較大時應及時拆管。避免導管掛住鋼筋籠,強拉拉脫導管等。3)處理辦法:混凝土面距離地面較深時應重新成孔;混凝土面距離地面較淺可采取接樁辦法。

4.5 灌注過程中混凝土上升困難、不翻漿

1)混凝土供料間隔時間太長,灌注停頓,混凝土流動性變小。2)混凝土和易性太差。3)導管埋深過大。4)在灌注將近結束時,由于導管內混凝土柱高減小,超壓力降低。5)導管外的泥漿及所含渣土稠度增加,相對密度增大。6)補救措施:提起導管,減小導管埋深。接長導管,提高導管內混凝土柱高。可在孔內加水稀釋泥漿,并掏出部分沉淀土。

4.6 灌注高度不夠

可采用多種方法測量,確保準確;樁頭超灌預留量可適當加大;避免樁頭預留量太少,重新接樁。

5 水下混凝土灌注二次封底技術

1)定義。由于某種原因不得不中斷混凝土灌注,為了混凝土的連續性灌注而采取再次封底技術,從而保證了樁基質量的完整性,這一過程稱為水下混凝土灌注二次封底技術。

2)所出現的狀況。在水下混凝土灌注過程中,雖然我們也是處處小心,但是仍有操作疏忽發生,諸如:混凝土坍落度太大,造成離析堵管;灌車清洗不干凈,車內有混凝土結塊而不慎堵管;導管密封性不好,在混凝土灌注中,由于外部泥漿壓力太大,滲入導管內,造成混凝土與泥漿混合;由于測量和計算失誤,致使灌注混凝土時導管拔空;導管埋深過少,泥漿涌入導管;導管接頭連接不符合要求,導管掛住鋼筋籠,強拉拉脫等等。

3)操作過程。a.初測:拔管之前先測 h1,h2,h4。其中,h1為導管口至導管內混凝土面的高度;h2為護筒頂面至孔內混凝土面的高度;h4為管口至管底的高度。b.拔管:在導管拔出混凝土面之前,拔管須緩慢進行;導管拔出混凝土面后,拔管需迅速進行,并快速將導管拆除清洗干凈,堆放整齊。c.復測:準確測量 h3。h3為拔完導管后護筒至孔內混凝土面的高度。d.下管:下管需快速,準確懸空混凝土面10cm～15cm。e.封底:在大料斗放滿混凝土,將料斗抬高不少于1m,且保證導管懸空10cm～15cm;備足了二次封底混凝土,開始砍斷球線,在計算好混凝土抵達管底的時刻予以壓力迅速將料斗壓下,使管埋入混凝土至少1 m左右;此后可換小料斗進入正常的混凝土連續灌注(見圖1)。

6 結語

本文結合我公司擔負施工的京滬高鐵一標段九工區,介紹了樁基水下混凝土灌注的一些基本要求、應急處理措施以及重點推出了二次封底灌注技術。總的來說,能夠順利的灌好一根樁,就是成本的最好控制。本文推出的二次封底技術,在實踐中得到的驗證還不是很充分,具有一定的探索性,但在今后的試驗和實踐中必將不斷完善,有一定的借鑒價值。

[1]谷天本,蔣國盛.反循環鉆孔灌注樁鉆進技術探討[J].山西建筑,2008,34(5):134-135.