一、灌注方法
水下混凝土采用導管法灌注,導管采用內徑280mm并裝有密封圈的螺紋連接導管,分節(jié)長0.5~2.5m,最下節(jié)長5.0m。導管在使用前組裝編號,并進行水密、承壓、接頭抗拉試驗,確保導管的良好狀態(tài)。導管下放過程中保持其位置居中,軸線順直,平穩(wěn)沉放,防止卡掛鋼筋籠和碰撞孔壁,導管安裝時做好記錄。 灌注水下混凝土前,再次檢測孔底沉淀厚度,超過200mm應進行二次清孔,使孔底沉渣厚度符合規(guī)定。自檢合格后,報請監(jiān)理工程師檢驗,經(jīng)監(jiān)理工程師同意后,進行混凝土灌注施工。 混凝土運至灌注現(xiàn)場后,檢查其和易性和坍落度,符合要求后,立即開始混凝土灌注,并快速連續(xù)進行,不得中斷,灌注速度每小時不少于50m3。首批混凝土灌注采用6m3儲料斗,導管下口至孔底距離控制在25~40cm,導管初始埋置深度大于1.0m。 在整個灌注時間內,出料口應埋入先前灌注的混凝土內2~6m,以防止泥漿及水沖入管內。吊車配料斗灌注完成首批封底混凝土后,6m3儲料斗換成1.5m3儲料斗,采用混凝土罐車直接灌注混凝土,以加快水下混凝土的灌注速度。灌注過程中經(jīng)常用測錘探測孔內混凝土面的高度,及時調整導管埋深,導管緩慢提升,以免掛撞鋼筋籠。為保證樁頭質量,混凝土灌注標高比樁頂設計值高0.5~1.0m,在承臺施工前鑿除。施工時,指定專人填寫水下混凝土灌注記錄。 灌注混凝土時,溢出的泥漿引入適當?shù)攸c處理,防止污染環(huán)境。
二、常見問題導管進水
1、主要原因
2、首批混凝土儲量不足,或雖然混凝土儲量已夠,但導管底口距孔底的間距過大,混凝土下落后不能埋沒導管底口,以致泥水從底口進入。
2.1導管接頭不嚴,接頭間橡皮墊被導管高壓氣囊擠開,或焊縫破裂,水從接頭或焊縫中流入;導管連接處密封不好,墊圈放置不平正;墊圈擠出或損壞;法蘭螺栓松動。
2.2導管提升過猛,或測深出錯,導管底口超出原混凝土面、底口涌入泥水。
3、處理措施
為避免發(fā)生導管進水,事前要采取相應措施加以預防。萬一發(fā)生,要當即查明事故原因,采取以下處理方法:
3.1若是上述第一種原因引起的,應立即將導管提出,將散落在孔底的混凝土拌合物用反循環(huán)鉆機的鉆桿通過泥石泵吸出,或者用空氣吸泥機、水力吸泥機以及抓斗清出,不得已時需要將鋼筋籠提出采取復鉆清除。然后重新下放骨架、導管并投入足夠儲量的首批混凝土,重新灌注。
3.2若是第二、三種原因引起的,應視具體情況,拔換原管重下新管;或用原導管插入續(xù)灌,但灌注前均應將進入導管內的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如系重下新管,必須用潛水泵將管內的水抽干,才可繼續(xù)灌注混凝土。為防止抽水后導管外的泥水穿透原灌混凝土從導管底口翻入,導管插入混凝土內應有足夠深度,一般宜大于200cm。由于潛水泵不可能將導管內的水全部抽干,續(xù)灌的混凝土配合比應增加水泥量,提高稠度后灌入導管內,潛入前將導管進行小幅度抖動或掛振搗器予以振動片刻,使原混凝土損失的流動性得以彌補。以后灌注的混凝土可恢復正常的配合比。若混凝土面在水面以下不很深,未初凝時,可于導管底部設置防水塞(應使用混凝土特制),將導管重新插入混凝土內(導管側面再加重力,以克服水的浮力)。導管內裝灌混凝土后稍提導管,利用新混凝土自重將底塞壓出,然后繼續(xù)灌注。
三、常見問題鋼筋籠浮起
1、原因
鋼筋籠浮起,除了一些顯而易見的原因是由于全套管上拔、導管提升鉤掛所致外,主要的原因是由于混凝土表面接近鋼筋籠底口,導管底口在鋼筋籠底口以下3m至以上1m時,混凝土灌注的速度(m3/min)過快,使混凝土下落沖出導管底口向上反沖,其頂托力大于鋼筋籠的重力時所致。
為了防止鋼筋籠上升,當導管底口低于鋼筋籠底部3m至高于鋼筋籠底1m之間,且混凝土表面在鋼筋籠底部上下1m之間時,應放慢混凝土灌注速度。允許的最大灌注速度與樁徑有關,當樁長為50m以內時可參考表1辦理。
在不是全樁長配筋的樁中,鋼筋籠上浮是最為常見的質量事故,造成上浮原因有二:
(1)混凝土品質差,易離析、初凝時間短、坍落度損失大的混凝土,都會使混凝土面上升或至鋼筋籠底端時,鋼筋籠難以插入而造成頂托上浮。或有時混凝土面升至鋼筋籠內一定高度,表層混凝土開始初凝,也會使其上浮。
(2)操作原因:
① 鋼筋籠孔口固定不牢,稍受上沖力即引起上浮;或沒有固定好鋼筋籠,抗浮筋斷裂;
② 混凝土面到達鋼筋籠底部時,導管埋深淺,灌注量大,混凝土對籠的上沖力過大;
③ 導管埋深過大。混凝土的上浮力變大,鋼筋籠就容易被托起。
④ 混凝土灌注速度太快,混凝土的上浮力大于鋼筋的自重;
⑤ 混凝土灌注時間太長,上部混凝土塑性降低或已初凝,結成硬殼,混凝土面上升時導致鋼筋籠上浮;
⑥ 灌注混凝土時,若鋼筋向一側移,或因導管不對中,提升導管時導管法蘭盤掛鋼筋籠而使鋼筋籠上浮;
2、處理措施
對于由混凝土品質造成的上浮,應通過改善混凝土流動性能、初凝時間及灌注工藝等來予以避免。
對于由操作引起的上浮,在灌注混凝土時,當混凝土快要接觸鋼筋籠底時,應稍放慢灌注速度,或將導管適當?shù)芈裆睿ù藭r導管下口在籠下端以下),以減少混凝土面上沖的動力;當混凝土面已進入籠內一定高度后,則應提升導管到導管下口高于籠下端相當距離的地方。
3、預防措施
一旦出現(xiàn)鋼筋籠有拱上趨勢,要將它抑止是困難的。因此,施工時要預先采取措施,使上述情況不致發(fā)生。根據(jù)國內外鉆孔樁水下混凝土施工的經(jīng)驗,可采取以下措施防止鋼筋籠上浮:鋼筋籠下到設計標高后,將吊放鋼筋籠的四根鋼筋彎鉤焊(點焊)在護筒上,使骨架固定不動;也可用鋼筋(或鋼管)垂直地壓住鋼筋籠,將鋼筋(或鋼管)焊在孔口上,但須注意位置的垂直,以防骨架變形。鋼筋籠底部綁扎成井字型,并在兩旁各設置一塊厚度為10cm左右的混凝土塊;由導管注入的混凝土積壓在混凝土塊上,用混凝土的自重防止鋼筋拱上。對于下端需配筋的摩擦樁,可將少量主筋伸到孔底。這樣,當混凝土澆至上部鋼筋籠時,因下部主盤與混凝土間己有一定的粘結力,故可杜絕或減少鋼筋籠上浮。具體措施有:
(1)適當減少鋼筋籠下端的箍筋數(shù)量,可以減少混凝土向上的頂托力;
(2)鋼筋籠上端焊固在護筒上,可以承受部分頂托力,具有防止其上升的作用:
(3)在孔底設置直徑不小于主筋的1~2道加強環(huán)形筋,并以適當數(shù)量的牽引筋
牢固地焊接于鋼筋籠的底部,實踐證明對于克服鋼筋籠上升是行之有效的。
四、坍孔
在灌注過程中如發(fā)現(xiàn)井孔護筒內水(泥漿)位忽然上升溢出護筒,隨即驟降并冒出氣泡,應懷疑是坍孔征象,可用測深儀探頭或測深錘探測。如測深錘原系停掛在混凝土表面上未取出的現(xiàn)被埋不能上提,或測深儀探頭測得的表面深度達不到原來的深度,相差很多,均可證實發(fā)生坍孔。
坍孔原因可能是護筒底腳周圍漏水,孔內水位降低,或在潮汐河流中漲潮時,孔內水位差減小,不能保持原有靜水壓力,以及由于護筒周圍堆放重物或機械振動等,均有可能引起坍孔。
發(fā)生坍孔后,應查明原因,采取相應的措施、如保持或加大水頭、移開重物、排除振動等,防止繼續(xù)坍孔。然后用吸泥機吸出坍入孔中的泥土;如不繼續(xù)坍孔,可恢復正常灌注。如坍孔仍不停止,坍塌部位較深,宜將導管拔出,將混凝土鉆開抓出,同時將鋼筋抓出,只求保存孔位,再以粘土摻砂礫回填,待回填土沉實時機成熟后,重新鉆孔成樁。
在松散粉砂土、淤泥或流砂層中鉆進時,控制進尺,選擇大比重、粘度、膠體率的優(yōu)質泥漿;孔口坍塌的,回填重鉆或下鋼護筒至未坍處以下1m;孔內坍塌不嚴重的,可加大泥漿比重繼續(xù)鉆進,較嚴重的可回填砂石和粘土的混合物再鉆。
五、灌短樁頭
1、產生原因
灌注樁頂標高不足,一是施工控制不嚴,在未達到設計標高時混凝土停澆;另一種雖然標高達到設計值,因樁頂混凝土浮漿層較厚,鑿除浮漿層后出現(xiàn)樁頂標高不足。
(1)灌注將近結束時,漿渣過稠,用測深錘探測難于判斷漿渣或混凝土面,或由于測探錘太輕,沉不到混凝土表面,發(fā)生誤測,以致拔出導管終止灌注而造成短樁頭事故。
(2)灌注混凝土時,發(fā)生孔壁坍方,未被發(fā)覺,測深錘或測深儀探頭達不到混凝土表面,這種情況最危險,有時全程短數(shù)米。
2、預防辦法及處理措施
(1)在灌注過程中必須注意是否發(fā)生坍孔的征象,如有坍孔,應按前述辦法處理后再續(xù)灌。
(2)測深錘不得低于規(guī)范規(guī)定的重力及形狀,如系泥漿相對密度較大的灌注樁必須取測深錘重力規(guī)定值。重錘即使在混凝土坍落度尚大時也可能沉入混凝土數(shù)十厘米,測深錯誤造成的后果只是導管埋入混凝土面的深度較實際的多數(shù)十厘米;而首批混凝土的坍落度到灌注后期會越來越小,重錘沉入混凝土的深度也會越來越小,測深還是能夠準確的。
(3)灌注將近結束時加清水稀釋泥漿并掏出部分沉淀土。
(4)采用熱敏電阻儀或感應探頭測深儀。
(5)采用鐵盒取樣器插入可疑層位取樣判別。
處理辦法可按具體情況參照前述接長護筒;或在原護筒里面或外面加設護筒,壓入已灌注的混凝土內,然后抽水、除渣,接澆普通混凝土;或用高壓水將泥渣和松軟層沖松,再用吸泥機將混凝土表面上的泥漿沉渣吸除干凈,重新下導管灌注水下混凝土。