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水下导管法浇灌混凝土应注意事项及怎样防治断桩

320 2021-12-08 09:31:23

在钻孔灌注桩施工中,由于操作失误、设备不良及地质水文条件等因素的影响,容易出现断桩,造成重大工程事故,因此,预防出现断桩是钻孔灌注桩施工中的一个重要问题。

造成断桩的原因归纳起来大致有以下几个方面;

(1)首批混凝土浇灌不成功所致。储料斗和漏斗内储存的混凝土量不足,初灌后,导管出口未被混凝土埋住或埋深过小,护壁泥浆卷入混凝土内或进入导管内,造成断桩;也可能是导管下端距孔底过远,混凝土被护壁泥浆稀释,造成混凝土不凝固,形成断桩。

(2)混凝土的和易性不好所致。混凝土的流动性过小或骨料太大时,进入导管内的混凝土未能及时挤出导管,,其至造成导管堵塞,形成桩身混凝土中断。

(3)导管提升速度过快或起拔过多所致。水下浇灌混凝土,导管出口应始终埋入混凝土内不小于1.5m,若导管提升速度超过孔内混凝土的上升速度,则会出现导管出口脱空,护壁泥浆进入混凝土内,造成断桩。

(4)导管内进水所致。导管由2~3mm厚钢板卷焊而成,每节 2~2.5m,各节导管由管端粗丝扣或法兰螺栓连接,连接处用橡胶垫圈密封止水,要求各节导管及连接处应严密、不漏水,否则钻孔内泥浆一旦进入导管,大部分水泥会随泥浆飘浮游荡,使混凝土转变成砂、石、泥浆的混合体,混凝土无法凝固,形成断桩。

(5)坍方引起卡管所致。混凝土从导管中下落时会产生较大的冲击力,如孔壁土层不好,泥浆护壁质量较差,将会使孔壁坍塌。坍塌的土方使导管的埋深加大,若不及时提起导管,将会卡住导管,并长时间提不出导管,造成断桩。

(6)其他原因。如停水、停电造成无法拌制混凝土,混凝土浇筑无法连续,突降大雨,灌注工作受阻;导管起吊设备出现故障,维修时延误了浇灌时间等,这些因素都可能造成桩身混凝土浇灌中断,形成断桩。

为避免灌注桩水下灌注混凝土出现断桩事故,可采取以下措施∶

(1)保证开导管后首批混凝土的灌注量V(图 89);

(2)混凝土的和易性不好所致。混凝土的流动性过小或骨料太大时,进入导管内的混凝土未能及时挤出导管,,其至造成导管堵塞,形成桩身混凝土中断。

(3)导管提升速度过快或起拔过多所致。水下浇灌混凝土,导管出口应始终埋入混凝土内不小于1.5m,若导管提升速度超过孔内混凝土的上升速度,则会出现导管出口脱空,护壁泥浆进入混凝土内,造成断桩。

(4)导管内进水所致。导管由2~3mm厚钢板卷焊而成,每节 2~2.5m,各节导管由管端粗丝扣或法兰螺栓连接,连接处用橡胶垫圈密封止水,要求各节导管及连接处应严密、不漏水,否则钻孔内泥浆一旦进入导管,大部分水泥会随泥浆飘浮游荡,使混凝土转变成砂、石、泥浆的混合体,混凝土无法凝固,形成断桩。

(5)坍方引起卡管所致。混凝土从导管中下落时会产生较大的冲击力,如孔壁土层不好,泥浆护壁质量较差,将会使孔壁坍塌。坍塌的土方使导管的埋深加大,若不及时提起导管,将会卡住导管,并长时间提不出导管,造成断桩。

(6)其他原因。如停水、停电造成无法拌制混凝土,混凝土浇筑无法连续,突降大雨,灌注工作受阻;导管起吊设备出现故障,维修时延误了浇灌时间等,这些因素都可能造成桩身混凝土浇灌中断,形成断桩。

为避免灌注桩水下灌注混凝土出现断桩事故,可采取以下措施∶

(1)保证开导管后首批混凝土的灌注量V(图 89);

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导管下端出口至孔底间距一般取0.4m或1.5倍的导管直径。

开导管方法采用球胆或混凝土隔水塞,应检查其是否合适,并保证其在导管内畅通。

(2)混凝土的配合比设计除满足设计强度要求外,还应

考虑导管法水下浇灌混凝土的施工特点,要求其和易性好,流动性大且缓凝。混凝土的强度一般比设计强度提高5MPa。水泥标号不宜低于425号;石子宜用卵石,最大粒径不大于导管内径的1/6和钢筋净间距的1/4,且不大于40mm,碎石时粒径宜为5~20mm,砂宜用中粗砂;水灰比不大于0.6;单位水泥用量不低于370kg/m²;含砂率宜为40%~50%;施工坍落度宜为16~20cm,坍落度降低至 15cm的时间不宜小于1h;混凝土初凝时间应满足灌注工作时间的需要,若灌注量大,可在首批混凝土中加入塑化剂或缓凝剂。

(3)导管的提升速度应与混凝土的上升速度相适应,始终保持导管在混凝土内的插入深度不小于1.5m,一般要使混凝土面上升速度不大于 2m/h,浇筑速度宜为 30~35 m³/h。导管也不能做横向运动,防止泥浆混入混凝土内。

(4)灌注过程中,要随时用探锤测量混凝土面实际标高,计算混凝土上升高度、导管下口与混凝土面相对高差,正确指挥导管的提升与拆除,保持导管的合理埋深。测量次数不宜少于所使用的导管节数。同时,应注意观察管内混凝土下降和孔口返浆情况,正确分析和判定孔内情况,并做好记录。

(5)各节导管连接处法兰盘应平整,并使用橡胶垫圈密

封防水,要注意检查,防止因法兰盘不平、橡胶垫圈老化,造成导管内进水。当导管内混凝土不满时,后续混凝土要徐徐灌入,不能整斗地灌入漏斗和导管,以免在导管内形成高压气囊,挤出导管节间的橡皮垫圈,而使导管漏水。此外,导管中若存有空气,流入桩身混凝土中,也是造成桩身混凝土疏松的原因之一。

(6)应根据不同土质,选用护壁泥浆,保持孔壁的稳定。如在砂土层中应选用较大重度和粘度、胶体率好的泥浆,必要时在钻孔时投入掺有片石或卵石的粘十块。用低锤密击或让其在钻头转动中挤入孔壁,起到固壁作用。浇灌过程中,还要注意观察孔口返浆情况,若孔口冒出细密的水泡,孔内水位突然下降,就意味着可能出现了坍方,此时要及时拔出导管,避免埋管拔不上来。

(7)灌注混凝土工作应连续进行,严禁中断,应有停水、停电的应急措施,避免在一根桩未完成前停灌。

(8)为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上应加灌一定高度,以便灌注结束后,将上段混凝土清除。浇至桩顶时,若出现混凝土顶升困难,可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土或增大漏斗提升高度。

较浅深度的断桩,如土方开挖较易,可直接挖至断桩处,对其适当处理后就地支模浇筑上部桩身混凝土。若遇有流砂层,开挖较困难时可筑混凝土护圈或设沉并,然后在并内均匀挖泥,挖至断桩部位后,对其适当处理后就地浇筑上部桩身混凝土。

对于较深深度的断桩,处理办法是在原桩排方向外新增一个地下钢筋混凝土排架,代替原混凝土断桩。