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灌注樁在水利工程中的應(yīng)用

2010-02-23 13:27    【  【打印】【我要糾錯】

  1、工程概況

  某水利工程地質(zhì)情況較復(fù)雜,場地地下水位較高。地層自上而下為雜填土、第四系沖積層,具體場地地質(zhì)情況如下:人工雜填土呈灰黃、灰黑色,由砂土、碎石、粉質(zhì)黏土堆積而成,稍濕,呈松散狀,厚1.1m~4.0m,平均2.3m,標(biāo)貫擊數(shù)為5.6擊至17.8擊,平均10.8擊。第四系沖積層根據(jù)土性組合可劃分為黏土(粉質(zhì)黏土)和礫砂兩層:黏土層以黏土為主,偶夾粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)土,黏土、粉質(zhì)黏土呈可塑狀,局部硬塑,粉土呈稍密狀,淤泥質(zhì)土。礫砂層呈灰白、灰黃色,局部為粉細砂、中粗砂,偶含黏土,局部地段夾薄層黏土、粉土,厚度0.6m~7.8m,平均5.4m,標(biāo)貫擊數(shù)為2.3擊~22.9擊,平均11.8擊。經(jīng)分析研究決定,采用沖擊成孔灌注樁方法進行施工。

  2、水下混凝土施工工藝

  2.1成孔該工程中采用沖擊鉆成孔,水下混凝土拌制采用先進的凈漿裹石工藝,拌合站集中攪拌,水下混凝土直接倒進導(dǎo)管漏斗,不用設(shè)置儲料斗,施工操作簡單方便。鉆孔灌注樁采用沖擊鉆成孔,自然造漿護壁,導(dǎo)管法灌注水下混凝土成樁。沖擊成孔過程中,采用掏渣筒及時清除破碎的碎塊。沖擊成孔完后,泵吸反循環(huán)清孔,當(dāng)泥漿比重降至1.1g/cm3以下,粘度保持為16~17s,含砂率介于1.5~2%之間,最后再采用壓風(fēng)機清孔,利用高壓氣體把沉渣吹出孔外,由于孔壁比較穩(wěn)定,清孔比較徹底,清孔效果比較好,一般都能清成清水孔。

  2.2清孔當(dāng)鋼筋籠吊放到位和導(dǎo)管入位后,需重新測量孔底沉渣。清孔完畢后,采用測深錘檢查清孔效果,當(dāng)清孔比較徹底時,需要有經(jīng)驗的施工人員進行檢驗,感覺到測深錘下落后彈性反彈時,表明清孔效果比較好。

  2.3澆注混凝土導(dǎo)管采用5mm厚鋼板卷制焊成,直徑250mm,中間每節(jié)長2.5m,最下面一節(jié)長3.76m,最上面一節(jié)1m,連接方式為絲扣連接。導(dǎo)管底端距樁底控制在35~40cm。導(dǎo)管在使用前應(yīng)做水密、承壓等試驗。灌注水下混凝土前應(yīng)檢查運輸?shù)浆F(xiàn)場的水下混凝土性能,不符合要求的水下混凝土不能使用。工程中采用容量為8立方米的攪拌車進行初灌,首次灌注水下混凝土足夠?qū)?dǎo)管埋深1m以上。

  導(dǎo)管及漏斗連接好后,將鋼板墊放置漏斗底部將底口封住,鋼板墊用鋼索系住,一切準(zhǔn)備就緒后即可灌注水下混凝土。當(dāng)漏斗裝滿水下混凝土后,沖擊鉆機提升鋼索,將鋼板墊拔出的同時,攪拌車加速水下混凝土注入漏斗,使首批混凝土能夠連續(xù)灌注。孔口自然返水,導(dǎo)管內(nèi)與外部水隔絕合要求后,就可連續(xù)不斷地進行混凝土灌注。灌注過程中在每次提升導(dǎo)管前應(yīng)不斷計算和測量混凝土灌注高度,測量孔內(nèi)混凝土面高度的次數(shù)一般不宜少于所使用的導(dǎo)管節(jié)數(shù),測量的混凝土面高度要與灌入的混凝土量的折算值相比較,以確定是否有坍孔等情況發(fā)生。導(dǎo)管保持2~6m的埋深,一次提管拆管≤6m,提升拆卸時間<18分鐘。在導(dǎo)管外壁設(shè)置羽翼防止掛鋼筋籠。

  為了確保樁頂質(zhì)量,在樁頂設(shè)計標(biāo)高以上加灌一定高度,一般為0.5~1.0m左右,以便灌注結(jié)束后清除樁頂部的浮漿沉渣。在灌注結(jié)束后,對于岸上的鉆孔樁,混凝土初凝前拔出鋼護筒,樁機移位重新開孔施工。該工程大部分樁位于水中,應(yīng)待混凝土有一定強度后,可以用切割機切除水上部分鋼護筒。工程中鑿樁長度為0.8m,采用空壓機配風(fēng)鎬鑿樁,樁頭混凝土密實,級配均勻,鋼筋外混凝土厚度均在10cm以上,滿足保護層厚度6cm的要求,樁徑外圍圓順,尺寸滿足設(shè)計要求,預(yù)留搭接鋼筋長度140cm。

  3、施工情況及質(zhì)量控制

  3.1灌注水下混凝土?xí)r,應(yīng)探測水面或泥漿面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度,以控制沉淀層厚度、埋管深度和樁頂高度。如探測不準(zhǔn)確,將造成沉淀過厚、導(dǎo)管提漏、埋管過深,因而發(fā)生夾層斷樁、短樁或?qū)Ч馨尾怀鍪鹿省?/p>

  3.2水下混凝土灌注過程中,必須檢測混凝土面的高度,根據(jù)探測的混凝土面高度和灌入的混凝土數(shù)量做相應(yīng)的計算,檢驗鉆孔樁是否存在局部嚴(yán)重超徑、縮徑、漏失層位等,同時觀察返水情況,以正確分析和判定孔內(nèi)的情況,避免發(fā)生施工事故。

  3.3嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深2~6m,嚴(yán)禁施工人員為圖便利而超量灌注、一次拆管數(shù)節(jié),要勤探測,及時調(diào)整導(dǎo)管埋深,防止埋管過深發(fā)生堵管、埋管。

  3.4施工完后,應(yīng)核算水下混凝土灌注的各項參數(shù),以便對后續(xù)的樁基提供參考和改進。表1列出了部分樁基灌注完畢后的水下混凝土數(shù)量;炷恋某嗔枯^大,一般混凝土超灌量為10~20%,實際工程中,最高超灌量達27.1%。分析其原因主要有,一是沖孔時間長,孔壁部分發(fā)生坍落;二是沖擊鉆機在便橋上作業(yè),在沖擊鉆的沖擊作用下,便橋有顫動,從而擴大了沖擊鉆頭的擺動范圍,造成鉆孔孔徑擴大或不規(guī)則。

  在正常情況下,水下混凝土在自重作用下順暢向下流動,壓強迅速達到平衡。靜止流體中各點上的壓強都發(fā)生了ΔP的變化,則ΔP的壓強變化瞬時傳至靜止流體內(nèi)各點,即所謂的巴斯噶原理。但是灌注是按攪拌車間斷性灌注,當(dāng)下一車混凝土向下灌注時,已灌注的混凝土可能發(fā)生初凝或堵管。一旦發(fā)生初凝或發(fā)生堵管,混凝土不能向下流動,導(dǎo)管的受力狀況發(fā)生明顯的改變,壓力在底部明顯增大。當(dāng)發(fā)生混凝土流通不暢時,施工人員會提升導(dǎo)管,提升一段距離(大約0.5m)后,讓導(dǎo)管做自由落體運動,混凝土跟隨導(dǎo)管一起向下運動,當(dāng)導(dǎo)管停止運動時,管內(nèi)的混凝土已具有一定的運動速度,在慣性作用下,繼續(xù)向下運動,當(dāng)導(dǎo)管承受能力足夠時,混凝土就可以沖出導(dǎo)管,可以繼續(xù)灌注下一盤混凝土。然而當(dāng)導(dǎo)管承受能力不足以抵擋水下混凝土沖擊力時,就會發(fā)生導(dǎo)管爆破現(xiàn)象。導(dǎo)管發(fā)生爆破的主要原因有:導(dǎo)管使用時間長,磨損銹蝕,使導(dǎo)管壁厚減小,承壓能力減弱;導(dǎo)管焊縫不實,局部有砂眼,發(fā)生應(yīng)力集中,從而劈裂導(dǎo)管;導(dǎo)管加工不規(guī)則,焊縫處有噘嘴。

  4、工程檢測及效果

  在該工程中,鉆孔樁施工129根,其中Φ150cm樁120根,Φ180cm樁9根,各項檢測結(jié)果顯示:

  4.1鉆孔取芯:沉渣、混凝土強度等級符合規(guī)范要求。

  4.2混凝土灌注樁超聲波檢測:檢測設(shè)備采用武漢巖海工程技術(shù)開發(fā)公司生產(chǎn)的RS-ST01C一體化數(shù)字儀,包括φ35雙孔徑向換能器等。根據(jù)樁身混凝土的均勻性,是否存在缺陷及缺陷的嚴(yán)重程度,將樁身的完整性分為四類:

 、耦悩叮簾o缺陷,完整性評定為完整,合格。

  Ⅱ類樁:局部小缺陷,完整性評定為基本完整,合格。

 、箢悩叮壕植繃(yán)重缺陷,完整性評定為局部不完整,不合格,經(jīng)工程處理后可使用。

 、纛悩叮簲鄻兜葒(yán)重缺陷,完整性評定為嚴(yán)重不完整,不合格,報廢或通過驗證確定是否加固使用。

  檢測結(jié)果顯示,Ⅰ類樁占90%以上,無三四類樁。

  5、結(jié)語

  總之,必須堅持“嚴(yán)細、快速”的原則,施工的各道工序要嚴(yán)格要求,嚴(yán)格把關(guān),否則將影響成孔及成樁質(zhì)量。由于樁的各個階段施工時間較長,會產(chǎn)生很多不利因素。特別是樁孔孔壁長時間晾孔,對孔壁穩(wěn)定不利,易產(chǎn)生縮頸、坍塌。成孔、成樁過程中必須加強機械和人力配備,確保鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量。

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