水下混凝土灌注樁施工技術(shù)與質(zhì)量控制

/某某航電樞紐工程水下混凝土灌注樁施工技術(shù)和質(zhì)量限制 〔摘要〕本文對某某航電樞紐工程7#風(fēng)化槽人工挖孔灌注樁施工技術(shù)措施作了詳細(xì)的介紹，對困難地質(zhì)條件下人工挖孔灌注樁施工過程中出現(xiàn)的各種不利狀況提出了處理措施，并對施工過程中實行的質(zhì)量限制措施和方法作了分析，擬為同類工程施工供應(yīng)借鑒。 〔關(guān)鍵詞〕人工挖孔樁水下混凝土施工技術(shù)質(zhì)量限制工程概況某某航電樞紐工程是一座以航運發(fā)電為主的綜合性樞紐工程，被列為國家“十五”重點工程建設(shè)項目。該工程右汊13#～16#閘壩基礎(chǔ)全部位于7#風(fēng)化槽上。風(fēng)化槽呈狹長形帶狀分布，槽深一般為10～15米，最深達(dá)23米，且地下水豐富，不具備換基施工條件；設(shè)計接受直徑為2米的混凝土灌注樁樁基施工方案進行處理，共布設(shè)人工挖孔灌注樁35個。在施工過程中發(fā)覺1#、14#、20#、21#、25#、28#、31#共7個樁樁深達(dá)20米以上，且滲水嚴(yán)峻，不適宜常規(guī)混凝土灌注，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工共同探討后確定接受水下混凝土灌注施工方案。工程特點、難點及其施工措施2.1地質(zhì)條件困難風(fēng)化槽內(nèi)地層為白堊系紫紅色雜礫巖，礫巖成份雜，主要為硅質(zhì)巖、石英砂巖、灰?guī)r等成份，礫石塊度不一，一般幾厘米至十幾厘米，無磨圓，呈棱角狀，無分選，鈣質(zhì)和粉砂質(zhì)膠結(jié)。微風(fēng)化和未風(fēng)化時地層完整、巖石堅硬，人工無法掘進，需爆破，這是“硬”的特點；當(dāng)雜礫巖遭遇構(gòu)造破壞時，其巖性硬脆易產(chǎn)生裂隙，由于地下水的作用使其鈣質(zhì)溶蝕，巖石結(jié)構(gòu)被破壞，巖石失去膠結(jié)而成松散沙礫狀，如遇水浸泡飽和即成流塑狀態(tài)的“泥石流”，且慢慢向深部發(fā)展而形成溶槽。溶槽和泥石流表現(xiàn)其“軟”的特點，是本區(qū)典型的不良地質(zhì)現(xiàn)象。同時，溶槽的頂?shù)撞亢蛢蓚?cè)和硬巖層的接觸面呈不規(guī)則和犬牙交織狀?！坝驳囊排?，軟的可流淌”，就是風(fēng)化槽內(nèi)地質(zhì)條件困難性的主要特點。成孔施工困難在溶槽部位的樁井，因其土層抗剪強度低，井壁自穩(wěn)實力差，特殊是遇水時可能軟化成泥石流，導(dǎo)致無法成孔；在硬巖層部位的樁井，因巖層硬度大，非爆破掘進不行，進尺特殊困難；靠近溶槽邊巖層樁井，爆破難度更大，限制不好可能引起崩跨事故；在溶槽和硬巖層軟硬結(jié)合部位的樁井，面臨著巖石一側(cè)要爆破，另一側(cè)土層護壁護不住的尷尬狀況，處理不好甚至可能導(dǎo)致樁井報廢和塌埋事故。這就是工程的難點。施工技術(shù)措施測量定位樁位中心點由專業(yè)測量人員放樣定點確定。中心確定后，以1/2設(shè)計樁徑加護壁厚度為半徑劃圓確定樁孔開挖范圍，在這半徑線以外每樁均砌筑240mm厚500mm高擋水圍井，并在其頂部彈出十字引線，以便限制開挖位置和樁井垂直度。人工挖孔施工的主要技術(shù)措施.1接受群孔開挖、群井抽排，以削減單井滲漏水量。對風(fēng)化槽外來水要進行必要的圍擋和截流，削減其對風(fēng)化槽的反復(fù)補給和淘蝕。.2特殊樁孔實行措施進行護壁施工。一般樁孔接受200mm后C20鋼筋混凝土護壁，中部布設(shè)Ф12@200鋼筋網(wǎng)，施工時每挖0.95m裝1m高模板澆混凝土一次，循環(huán)施工。特殊樁孔實行特殊措施進行護壁：對護壁后產(chǎn)生裂縫或護壁垮塌的井段，接受鋼板卷管內(nèi)回填C20混凝土護壁，雖造價高，但護壁效果明顯；對泥礫石井段和半邊巖井段則實行如下綜合護壁技術(shù)措施進行處理：（1）護壁高度削減到0.3m一層，護壁厚度增加到250mm，護壁縱筋按Ф12@100配置，單根長度0.5m，上下搭接，徑向箍筋按Ф8@100配置，單長7.9m,布設(shè)在護壁中部。（2）洞井開挖時邊開挖邊設(shè)置“7”型斜插鋼筋（Ф16鋼筋制作，單根長0.9m，間距200mm），同時將準(zhǔn)備好的稻草鞭或編織袋層層編入插好的鋼筋外側(cè)進行堵泥、漏水，邊挖邊堵，以滿足裝模高度為止（詳見附圖1）。（3）開挖達(dá)到預(yù)定高度后快速安裝模板和護壁鋼筋，將準(zhǔn)備好的加有711速凝劑的混凝土盡快入倉并插搗密實，達(dá)到護壁目的。通過上述措施，有效地克服了地下水豐富造成的松散泥礫石的流淌和垮塌，克服了半邊巖鋼板卷管護壁無法下沉的沖突，同時斜插鋼筋和護壁鋼筋混凝土的錨固作用能大大提高護壁混凝土拱圈的剛度，有利于下部的爆破掘進。鋼筋籠施工鋼筋籠制作嚴(yán)格按設(shè)計和規(guī)范要求進行鋼筋籠制作，孔深超過15m的鋼筋籠按2節(jié)制作，孔內(nèi)焊接。鋼筋籠以每3m設(shè)樣架一個，樣架和主筋之間接受雙“L”型鋼筋連接焊牢，確保成品鋼筋籠順直、有剛度，在吊裝過程中不變形，樣架連接見附圖2。鋼筋籠安裝本工程接受MQ600門機吊裝，吊裝過程中，先將鋼筋籠吊直扶穩(wěn)，對準(zhǔn)樁孔后緩慢放下，避開碰撞孔壁，入孔后利用上部圍井定位，綁好愛惜層墊塊，如為兩節(jié)，則第一節(jié)吊入孔內(nèi)固定在圍井上，再將另一節(jié)吊起和第一節(jié)焊牢并一同調(diào)入孔內(nèi)，然后進行定位固定。固定后的鋼筋籠應(yīng)處于懸吊狀態(tài)。混凝土灌注施工干孔施工一般干孔接受常規(guī)混凝土澆筑施工?；炷亮嫌砂韬蜆前柚?，10噸汽車運輸，每車2m3，門機加串筒將混凝土送入樁內(nèi)，每0.7m.2水下樁孔混凝土澆筑施工水下混凝土是用導(dǎo)管將混凝土送入樁底，并利用樁井內(nèi)混凝土不斷上升解除積水的一種非排水澆筑混凝土施工工藝。在鋼筋籠吊裝完畢，隱藏工程驗收合格后，即可進行水下混凝土澆筑施工。水下混凝土澆筑前，做好下料鋼導(dǎo)管的準(zhǔn)備。首先依據(jù)樁深確定導(dǎo)管的長度和導(dǎo)管節(jié)數(shù)，并在地面試裝導(dǎo)管，檢查接頭密封性能；然后搭好漏斗支架，用門機將導(dǎo)管吊裝就位，導(dǎo)管布于樁位中心并插入井內(nèi)，底口距井底0.3m（鋼導(dǎo)管直徑為200mm），接好下料漏斗，使下料漏斗高出井口；再在漏斗和導(dǎo)管連接處裝設(shè)一預(yù)制混凝土隔水栓，用鐵絲固定。導(dǎo)管安裝好、各項準(zhǔn)備工作就緒后，起先混凝土澆筑。水下混凝土入倉一般用混凝土輸送泵，能保證混凝土的連續(xù)性，本工程因混凝土量少，就地選用門機入倉，10噸汽車水平運輸，每車3m3。當(dāng)漏斗內(nèi)的混凝土量和備用量滿足初灌量時剪斷隔水栓固定鐵絲，使混凝土和隔水栓一同注入井底，并使導(dǎo)管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，同時連綿起伏地輸送混凝土，盡量不間斷。如遇混凝土料間斷，導(dǎo)管上部有空氣時（導(dǎo)管內(nèi)無水），后續(xù)混凝土應(yīng)緩緩灌入，以免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊，破壞導(dǎo)管接頭密封墊。灌注過程中密切視察管內(nèi)混凝土下降和返水狀況，剛好測量孔內(nèi)混凝土面實際高度，正確指導(dǎo)導(dǎo)管的提升和拆除，導(dǎo)管提升時應(yīng)保持垂直井口面，并限制提上升度，保證導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)深度不少于1m也不大于3m。每次拆除導(dǎo)管動作要快速，時間不宜超過15分鐘，拆下的導(dǎo)管應(yīng)立刻沖洗干凈?；炷翝补喔叨纫蟊葮俄斣O(shè)計高度高0.5m。整樁混凝土澆筑在第一倉混凝土初凝前一次完成，在拔出最終一節(jié)長導(dǎo)管時，拔管速度要慢，同時要反復(fù)活動導(dǎo)管，以保證混凝土密實。當(dāng)混凝土澆筑完畢上部混凝土起先初凝時，應(yīng)解除對鋼筋籠的固定措施，保證鋼筋籠隨著混凝土的收縮而收縮，避開樁頭清理樁孔混凝土澆筑完畢、混凝土強度達(dá)到設(shè)計值的25%時，立刻拆除井口圍井，接受人工手工鑿除樁頭多余混凝土，使之達(dá)到樁頂設(shè)計標(biāo)高。禁用爆破或其他影響樁身質(zhì)量的方法鑿除。質(zhì)量限制措施及效果成孔質(zhì)量限制該樁基為端承樁設(shè)計，人工開挖成孔，鋼筋混凝土護壁。其對樁孔垂直度和樁基基面要求高，施工時首先要限制好樁中心位置和垂直度，本工程利用井口的擋水圍井設(shè)置限制點，開挖過程中每下挖2m檢查一次樁中心偏差、垂直度及樁徑，發(fā)覺問題剛好訂正，確保樁位中心偏差在限制范圍50mm以內(nèi)、樁徑不小于設(shè)計樁徑、成孔垂直精度限制在0.5％以內(nèi)；其次，要限制好孔內(nèi)爆破質(zhì)量，接受淺孔小藥量延發(fā)爆破，限制了爆破對護壁和基巖面的影響。在樁基挖至設(shè)計基巖面后，剛好組織業(yè)主、設(shè)計、地質(zhì)、監(jiān)理現(xiàn)場聯(lián)合驗收，確保了樁基礎(chǔ)質(zhì)量和整樁成孔質(zhì)量。鋼筋籠制作安裝質(zhì)量限制加工前首先對鋼筋原材料進行進場檢驗，合格后再按設(shè)計和規(guī)范要求進行制作加工；同時制作過程中要嚴(yán)格限制鋼筋籠的垂直度、圓度、剛度，全部骨架均接受焊接連接，鋼筋籠吊裝前應(yīng)逐節(jié)檢查焊縫質(zhì)量，不符合規(guī)范要求的堅決返工，對骨架連接點接受加強鋼筋焊接固定，確保焊接質(zhì)量。在鋼筋籠安裝時，檢查鋼筋籠起吊后的垂直度，確保能順當(dāng)下放到位，如遇阻礙，剛好查找緣由，解除阻礙。鋼筋籠在孔內(nèi)焊接時，上下節(jié)應(yīng)對齊，并對稱焊接，確保鋼筋籠整體的垂直度和焊接質(zhì)量。成樁質(zhì)量限制首先要嚴(yán)格限制進場原材料的質(zhì)量，不合格材料嚴(yán)禁運用。同時，施工前要選好合適的混凝土協(xié)作比，混凝土拌和物應(yīng)有良好的和易性，水下混凝土還應(yīng)有足夠的流淌性，其坍落度按18～22cm限制，以確保混凝土的順當(dāng)灌注。本工程水下混凝土協(xié)作比如下：某某航電樞紐工程水下混凝土協(xié)作比砼等級級配水泥等級陷度水膠比砂率(%)粉煤灰(%)SK-1摻量(1/萬)SK-2摻量(%)每立方砼材料用量（kg/m3）水水泥粉煤灰SK-1SK-2砂小石中石C25二32.518~220.2340200.50.61505221300.03263.912647387580注：骨料為湘江自然河砂、河卵石，粉煤灰為湘潭電廠Ⅱ級灰其次，在灌注混凝土之前應(yīng)抽干滲水檢查樁孔質(zhì)量,使之達(dá)到灌注要求。同時，按規(guī)范要求檢查鋼導(dǎo)管的水密承壓、接頭抗拉密度，不符合要求的要進行處理、調(diào)換；對導(dǎo)管的安裝和隔水栓應(yīng)進行檢查，限制導(dǎo)管和孔底的高度，確?；炷聊茼槷?dāng)排出。起先灌注時，應(yīng)備足混凝土料，使第一次下料時混凝土高度達(dá)到1.5m以上（導(dǎo)管買入混凝土內(nèi)1m以上），且盡量滿足連續(xù)下料要求，如不能連續(xù)下料，后續(xù)混凝土應(yīng)緩緩灌入，避開在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊，損壞導(dǎo)管密封圈，提管時速度要慢，同時應(yīng)反復(fù)活動導(dǎo)管，使導(dǎo)管下部混凝土密實；提管高度應(yīng)嚴(yán)格限制，防止提出混凝土面，造成導(dǎo)管進水；如不當(dāng)心導(dǎo)管進水，應(yīng)剛好向下插入混凝土內(nèi)，并解除導(dǎo)管內(nèi)積水才能接著混凝土澆筑。結(jié)束時，應(yīng)檢查樁頂混凝土面標(biāo)高。3.3質(zhì)量限制效果該工程在施工時對每樁都預(yù)埋了聲波檢測管，結(jié)束后對樁孔混凝土進行了抽樣鉆孔取芯和每樁的聲波檢測，結(jié)果是芯樣密實，有極少量氣孔，混凝土和基巖面接合緊密，聲波檢測波速均在5000波速以上。經(jīng)聯(lián)合評定33個樁分為33個單元，其中合格單元33個，合格率100％，優(yōu)良單元30個，優(yōu)良率91％，樁基質(zhì)量優(yōu)良。結(jié)束語本工程運用的施工方法和質(zhì)量限制措施滿足了質(zhì)量和