水利工程中灌注樁施工工藝

1、水利工程中灌注樁施工工藝目前 ,水下混凝土的施工方法分為兩大類:一是在水上拌制混凝土拌合物,進行水下灌注 ,如導管法、泵壓法、柔性管法、傾注法、箱袋法、鋪石灌漿法、開底容器法和裝袋疊置法 ;二是在水上拌制膠凝材料,進行水下預填骨料的壓力灌漿,包括加壓灌注和自流灌注。由于施工方法多樣化和不斷發(fā)展進步,水下不但能灌注一般的水泥混凝土 ,還能灌注纖維混凝土、 瀝青混凝土、 樹脂混凝土等。 水下混凝土的施工方法越來越多 ,工程規(guī)模越來越大 ,應用范圍越來越廣 ,是一種極有發(fā)展前途的混凝土施工技術。一、灌注樁的成孔1.1 成孔設備和鉆具的要求與選擇灌注樁成孔設備多為轉(zhuǎn)盤鉆機鉆進時 ,鉆頭的擺動較大 ,擴

2、孔情況嚴重 ,不利于施工。 為了消除這一不良影響 , 保持鉆孔的垂直度 ,應采取相應的技術措施 ,約束鉆具的擺動。結合灌注樁造孔鉆進的鉆頭與小口徑鉆進的鉆頭在底刃、側刃刻取地層的機理 :小口徑鉆進時 ,鉆頭的側刃對刻取巖石起到非常重要的作用;而灌注樁鉆進的地層較軟,相比之下 ,側刃的作用就小得多。因此 ,建議在灌注樁孔鉆進時設計相適應的鉆頭以減小鉆孔的擴孔率。1.2 鉆進參數(shù)的選擇鉆進泵量灌注樁孔鉆進時需要較大的泵量以排出粘土粉 ,其泵量計算公式為 :Q=FV60 式中 ,Q沖洗液量 (m3/min);F 環(huán)狀間隙面積 (m2);V 沖洗液上返返速度 (m/s) 。以灌注樁鉆進設計孔徑為 50

3、0mm 、鉆桿直徑為 89mm 、環(huán)狀面積以 0.2m2 計算,在采用泥漿泵的最大泵量 600L/min 時,其泵量使得粘土粉上返的速度是非常緩慢的 ,遠小于小口鉆探的泥漿的上返速度 0.3m/s 。鉆進轉(zhuǎn)速由于灌注樁孔的鉆進多為粘土層的鉆進 ,粘土層的強度與硬度等力學參數(shù)較小,鉆具易刻取粘土 ,所以為了保持鉆進穩(wěn)定 ,減小鉆進的擴孔率 ,必須采用較小的轉(zhuǎn)速鉆進。二、灌注混凝土的配制2.1 混凝土減水劑的應用根據(jù)目前的資源情況和外加劑性能的特點 ,在灌注樁混凝土的配制中使用的減水劑多為 MF 復合劑。其能使混凝土在滿足性能的基礎上 ,還具有高流態(tài)、較高抗凍的特點。2.2 灌注樁混凝土的配制灌注

4、樁混凝土的配制與建筑混凝土相比具有特殊性 ,其必須具有較高的流動性,同時還應考慮受到泥漿的侵蝕作用而影響混凝土的性能。因此 ,在配制時建議采取以下技術措施。加大設計配合比混凝土配制強度Rp 采用大于設計標號R 的 50% 的配合比。不僅總平均值要滿足設計標號 ,還應滿足 95% 的強度保證率。強度離差系數(shù) Cv 取 0.2, 查配制強度與設計標號之比的關系曲線可得 Rp/R=1.5, 即 Rp=1.5R 。當 R=200MPa, 則 R p=1.5 ×200=300MPa 。選擇適合的材質(zhì)(1) 添加改善混凝土性能的處理劑。 例如 ,添加具有表面活性劑化學性質(zhì)的 MF高效減水劑改善混

5、凝土的性能。(2) 增加含砂率。砂率對混凝土流動及粘聚性有較大影響。一般參數(shù)為:比重為 2.60, 細度模數(shù)為 2.89, 吸水率為 2%,含砂率為 50% 。(3) 加大混凝土的水泥含量。 按建筑用混凝土配比最小水泥含量的二倍進行配制:即 225 ×2=450(kg/m3)。確定適合的水灰比水灰比滿足以下方程 :Rp=aRc(C/W-b)式中 ,Rp 混凝土試配制強度為300MPa;a 、b 試驗系數(shù) ,分別為 0.5 、0.58;Rc水泥標號 ,取 425 水泥 ;C/W 灰水比。計算可得,C/W=1.99 。確定高流態(tài)的用水量根據(jù)實踐經(jīng)驗 ,坍落度控制在 19.3cm 至 21

6、cm 能滿足灌注樁要求 ,本次取坍落度為 19.3cm 。Gv=10/3(S+K) 式中 ,Gv混凝土用水量 (kg/m3);S 坍落度;K試驗常數(shù)。當碎石粒徑為 30mm,K=50.75 時,用水量為 234kg/m3 。三、灌注樁的灌注3.1 灌注樁孔的清孔首先利用撈沙卵石的鉆頭將樁孔內(nèi)的沙卵石撈出 ,然后泥漿循環(huán)清除孔內(nèi)的粘土。并且減小孔內(nèi)泥漿的比重 ,從而保證在灌注混凝土時 ,混凝土能順利地進入孔底 ,擠壓出泥漿。清孔后的泥漿比重一般為 1.14 。3.2 混凝土的灌注灌注之前應進行試灌。 在灌注過程中 ,混凝土將受到泥漿擠壓的反作用、導管與混凝土的摩擦阻力 ,此時混凝土必須以大大超過

7、泥漿的反作用壓力才能將孔內(nèi)的泥漿擠壓出孔口。在灌注過程中 ,導管提升速度要慢 ,使得混凝土有足夠的時間克服摩擦阻力下降。同時使泥漿具有排出的通道 ,否則 ,樁基的泥漿的作用下將會出現(xiàn)縮徑、夾泥的現(xiàn)象。提升導管時 ,導管內(nèi)保留的混凝土要有絕對的壓力與泥漿的壓力抗衡 ,以防止泥漿進入導管內(nèi)。 一般導管內(nèi)的混凝土柱保持在 3m 至 4m 長之間。四、成孔過程中易遇到的問題4.1 縮徑縮徑產(chǎn)生的原因在鉆進過程中 ,地應力沿較軟巖層釋放 ,因而造成縮徑。在鉆進過程中 ,鉆進壓力大 ,鉆速過快 ,使得鉆頭很快穿過淤泥、淤泥質(zhì)土層。當鉆速過快時 ,淤泥便從鉆孔周圍流向鉆孔內(nèi) ,導致其側壓力與孔內(nèi)泥漿力達成平

8、衡 ,發(fā)生縮徑甚至卡鉆。縮徑的防治較為有效地防治縮徑的方法有 :實行嚴格的管理 ,鉆機由有經(jīng)驗的機長專職操作 ,其它人員不得隨意操作 ;在鉆到淤泥或淤泥質(zhì)土層時 ,投入粘土泥膏 ,使鉆機鉆進壓力減為零 ;鉆速減慢讓鉆機在無油壓狀態(tài)空轉(zhuǎn)。 為確保鉆孔無縮徑現(xiàn)象 , 在成孔完畢后應在易出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象的地層中掃孔一到二次。4.2 坍孔坍孔產(chǎn)生的原因分析坍孔產(chǎn)生的原因是多方面的,主要包括 :遭遇預先未料到的復雜地質(zhì)情況,以及施工中泥漿稠度過低 ,釋放量遠大于泥漿對孔壁的壓力等。處理辦法為了防治復雜地層情況帶來的坍孔問題,首先應認真審閱該工程地質(zhì)勘察報告,對地層情況做到心中有數(shù)。 若報告中未提及此類異常情

9、況而導致施工過程中坍孔的話 ,則應分別對待。(1) 在成孔過程中坍孔 ,其補救措施有二個 :一是避開該樁位 ;二是回填原樁位 ,待密實后再鉆進。(2) 在灌注過程中坍孔 ,其補救措施為 :一是回填原樁孔 ,并在原樁附近補加梅花樁或扁擔樁 ,合格即可。二是若工程質(zhì)量要求高 ,不允許采用上述常規(guī)方法時 ,可用硬片石等將原孔全部回填 ,待其密實后 ,用沖擊鉆再重新鉆進即可。防止泥漿稠度過低而造成的坍孔問題 ,只須加大泥漿比重到適當程度即可。 一般泥漿性能指標取為 :粘度為 18s 22s, 含沙量4%, 膠體率90, 比重為 1.1 左右。4.3 斜孔斜孔產(chǎn)生的原因斜孔極易發(fā)生在軟硬巖層交替的層位。

10、 由于鉆進壓力過大 ,鉆頭沿軟弱層面偏斜而造成?？仔陛p則影響鋼筋籠的下放 ,重則影響樁的承載能力 ,這是成樁過程中不允許出現(xiàn)的質(zhì)量事故。防治措施為了防止孔斜 ,在鉆進過程中需要保持鉆速均勻或加重塊。對于已發(fā)生傾斜的孔,需要掃孔糾正 ;若糾正無效 ,可在孔中回填粘土、塊石等。偏孔在 0.5m 以上時需要重新鉆進。4.4 沉渣與泥皮過厚樁底沉渣是影響樁承載能力的重要因素 ,要求水下灌注樁底沉渣厚度不得超過 30cm 。但在施工過程中 ,常有不少樁的樁底沉渣仍滿足不了此要求。 其原因主要是由于泥漿性能不符合要求,只有當泥漿比重大于沉渣比重時,沉渣才可被返出孔口 ,但若泥漿比重過大 ,又會造成孔壁泥皮

11、過厚,影響樁的承載力特別是摩擦樁的承載力。因此 ,正確地控制泥漿性能在鉆孔灌注樁的施工過程中起著重要的作用。五、灌注過程中易遇到的問題5.1 導管堵塞導管堵塞的防治 :在組裝導管時要嚴格檢查,檢查導管內(nèi)有無局部內(nèi)凸,導管連接處是否密封。 攪拌砼時應嚴格控制混凝土骨料規(guī)格、坍落度和攪拌時間 ,盡量避免砼在導內(nèi)停留時間過長。 另外 ,灌注時也應避免導管內(nèi)形成高壓氣囊而破壞導管的密封圈導致導管漏水。施工可在允許的導管埋入深度范圍內(nèi),略為提升導管 ,或采用提升后驟然下插導管的動作來抖動導管的辦法。如果仍不能消除 ,則應停止灌注.用長桿加以疏通。5.2 埋管埋管原因分析埋管經(jīng)常發(fā)生在灌注過程中。導管允許

12、埋入砼面下的最大深度與砼拌物流動性保持時間、砼的初凝時間、砼面在鉆孔內(nèi)的上升速度、導管直徑等因素有關,當導管埋入砼面下的深度過大時,上面砼已初凝 ,使得導管內(nèi)混凝土無法順利流動就會發(fā)生埋管。防冶方法時刻注意導管埋深的控制。 準確測量砼面的深度位置和勤拆導管,一般砼面每上升 4m 5m 就可拆除相應數(shù)量的導管。六、提高水利工程施工質(zhì)量的措施6.1 認真做好勘察設計、保證工程質(zhì)量,確保萬無一失。在水利工程建設項目確定以后,設計就成為基本建設的關鍵問題了。 在建設的時候能不能加快速度、 保證質(zhì)量、節(jié)約投資 ,在建成后能不能獲得最大的經(jīng)濟效果,設計工作起著決定作用。一個先進的設計,應是采用先進的工藝和

13、設備,合理地布置場地 ,組織好生產(chǎn)流程 ,應有利于提高生產(chǎn)效益,降低成本 ,提高質(zhì)量。6.2 規(guī)范建設單位市場行為,落實項目法人職責 ,做到責、權分明。項目法人是項目建設的責任主體,對工程質(zhì)量負總責。 要嚴格按基本建設程序辦事 ,杜絕“三邊”工程。要依法組織招標,并簽訂有關合同。要嚴格挑選施工隊伍 ,加強施工現(xiàn)場管理 ,嚴禁轉(zhuǎn)包和違法分包行為。要負責按有關驗收規(guī)程組織或參與驗收工作。要按工程實際需要把建設資金落實到位。要鼓勵質(zhì)量創(chuàng)優(yōu) ,實行優(yōu)質(zhì)優(yōu)價 ,嚴禁盲目壓價。 要保證有合理的設計 ,施工工期 ,防止盲目搶進度 ,趕工期的現(xiàn)象。要進一步落實領導責任制 ,扭轉(zhuǎn)部分領導重效益、輕管理 ,重進度、輕質(zhì)量的傾向。6.3 強化施工管理、加強監(jiān)督,保證施工質(zhì)量。施工單位質(zhì)量管理和控制是工程項目質(zhì)量控制的重點和基礎。要完善施工單位質(zhì)量保證體系 ,嚴格實行質(zhì)量“三檢制”,并使該體系正常、有效運轉(zhuǎn)。要從操作人員、建筑材料、施工機械、施工工藝和方法、施工環(huán)境5 個方面做好施工工序質(zhì)量控制。 要對工程施工環(huán)節(jié)進行嚴格的動態(tài)控制,做到施工前主動控制, 施工中認真檢查 ,施工后嚴格把關。 要加強施工單位內(nèi)部管理 ,嚴格按設計圖紙和施工規(guī)程、規(guī)范、技術標準精心施工。6.4 抓好施工質(zhì)量監(jiān)督 ,及時發(fā)現(xiàn)問題 ,及時改正