水下钢筋混凝土（共10篇）
水下钢筋混凝土 篇1
水下钢筋混凝土桩基础声测管安装, 是基础工程施工中常见的一道工序, 但声测管安装的质量控制, 却是我们常见的难题, 主要问题有声测管连接不好, 施工操作不灵活;钢筋笼下孔后, 更换声测管, 难度大, 并耽误施工进度, 存在安全风险;声测管密封性不好, 有漏浆现象, 造成堵管, 无法桩检, 从而将影响整个工程进度、增加施工成本。
为了确保桩基基础工程质量, 总结以往施工经验, 研究出一套完备的声测管安装方法, 从灵丘—山阴高速公路第十四合同段开始应用, 随后又应用于太原武宿机场高速快速路TJ1合同段、王庄堡至繁峙高速公路路基第二合同段, 从目前效果来看, 实现了钻孔灌注桩声测管安装合格率达到100%, 桩基检测过程良好, 受到桩检单位的好评。
1 材料选用
声测管的连接类型主要有钳压式、螺纹连接、法兰盘式连接、热缩胶套扩插口式连接, 其特点如下:
1) 钳压式:连接方便, 尺寸可任意搭配。压紧后管子有几个突出点, 容易造成漏浆, 而且压力钳压接几十个接头后, 压力钳达不到压紧压力, 人为因素造成漏浆的几率很大 (见图1) 。
2) 螺纹连接:螺纹连接的有薄壁和厚壁两种, 在装卸和安装过程中容易损伤丝扣, 造成无法连接;必须使用管钳才能够拧紧。但在下桩时, 管钳运行半径会受钢筋笼密度影响, 往往会丝扣拧不到位, 达不到密封要求, 形成渗漏现象, 受桩基深度的影响, 声测管裁截较多, 相对成本较高 (见图2) 。
3) 法兰盘式连接:多用于厚壁管, 相对加工成本较高, 必须定尺加工, 现场裁截会导致浪费材料较多, 另外还要焊接法兰接头配件, 相对桩口连接方便, 气密性也有保障, 比薄壁造价要高一倍多 (见图3) 。
4) 热缩胶套扩插口式连接:多用于壁厚2.0 mm以下声测管, 此管连接方便, 密封性好, 可根据现场钢筋笼长度随意配管, 浪费小, 下桩时用液化气喷火枪烤, 工具小, 可360°转烤, 不留隐患, 在工程使用中受到一致好评, 在同类产品中性价比较高。此种声测管采用扩插口连接, 外部用内壁附合热熔胶防渗加温热缩套, 这种连接方式密闭性极好, 不会出现漏水漏浆现象, 操作简便快捷, 尤其在下笼时, 桩口操作更方便, 更灵活。尺寸的长短可根据钢筋笼的长短配比, 随意裁截, 没有浪费。供货商可根据现场库存配胶套和连接短管, 目前这种连接方式的声测管在一些工程中得到了一致认可 (见图4) 。
根据对比声测管的连接类型, 选择了热缩胶套扩插口式连接作为声测管的连接方式, 从施工操作、材料成本及安装效果方面, 都比较好, 此类声测管要求进场质量管壁厚不低于1.2 mm, 最好采用无缝钢管制作。
2 工艺原理
热缩胶套连接声测管, 是通过热熔胶附合于防渗套上, 加温时热熔胶熔化, 提前扩张受力的胶套收缩, 紧紧缩附于钢管接头处。
声测管安装密封性检测, 是通过水压平衡原理、采用向声测管内注水的方法, 可以检测出声测管是否密封。
3 现场施工方法
1) 选用壁厚2.0 mm以下声测管、热缩胶套扩插口式连接, 下桩时用液化气喷火枪360°转烤, 内部用扩插口连接, 外部用内壁附合热熔胶防渗加温热缩套封口。
2) 声测管在安装前, 安装工人必须对声测管材料进行检查, 确保声测管材料的完好。
3) 钢筋笼加工完成后, 开始安装声测管, 根据钢筋笼分节长短, 提前对应选好声测管, 对于桩底部有素混凝土的桩基, 安装声测管时, 必须设置与主筋同型号的辅助钢筋, 以确保声测管的顺直和定位。
4) 声测管定位, 需用5号~8号铁丝, 绑定于2 m左右一道加强钢筋与主筋十字交叉处, 严禁绑于螺旋筋盘条上, 以确保声测管固定牢靠。
5) 钢筋笼分节处隔开2 m~3 m不固定, 待钢筋笼下孔连接完成后再固定。
6) 吊装下放声测管时, 严禁将吊绳卡槽放于声测管与主筋连接处, 以免破坏声测管。
7) 钢筋笼下放前, 准备好水源、小水泵和细水管, 水管口径要小于声测管内径, 水源要使用清水, 严禁使用钻孔内的泥浆水, 以免泥浆沉淀于管内, 影响桩基检测。
8) 下放第一节钢筋笼到指定位置后, 开始给声测管内注水, 注水高度保证高于钻孔内水头高度, 每个声测管内水注满后等待1 min, 若管内水位不下降, 说明声测管底端及管内密封良好, 可以进行下节钢筋笼连接。
9) 第二节钢筋笼安放连接前, 需先对准声测管位置, 保证声测管插入嵌套中, 钢筋笼主筋先进行软连接, 当上下两节钢筋笼垂直度, 每根钢筋位置、搭接长度基本对正后, 开始沿钢筋笼断面周长每1/4处连接固定, 然后再对称连接其他部位钢筋, 连接固定声测管处主筋时, 要特别小心, 避免焊渣破坏声测管。
10) 第一、第二节主筋钢筋连接过程中, 需提前将声测管上下孔口对正插入, 待主筋基本连接好后, 再加热声测管热缩胶套, 将声测管连接固定。
11) 第一、二节声测管连接固定完成后, 下放第三节钢筋笼至孔口, 然后给声测管内注水, 注水要求和前面相同, 注满水后, 若管内水位不下降, 则说明声测管连接良好, 上下管节密封较好, 可以进行下一节钢筋笼连接。
12) 后续钢筋笼及声测管安装按此方法循环进行, 直至钢筋笼下放完成后, 封闭声测管顶口。
13) 钢筋笼总长度超过10 m时, 严禁在钢筋笼全部下放完成后, 再往声测管内注水, 观察其密封性, 因为此时若发现声测管连接不密封, 如果在前几节钢筋上声测管出现问题, 一般吊车将无法提起整个钢筋笼, 这种情况下更换声测管, 会加大施工成本, 并耽误施工进度, 甚至会造成塌孔。
4 材料与设备
1) 壁厚1.2 mm以上声测管。
2) 热缩胶套。
3) 5号~8号铁丝。
4) 液化气及喷枪。
5 质量控制
1) 所采用的施工标准及规范。
JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范, JTG F80/1-2004公路工程质量检验评定标准 (土建部分) , GB 50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范。
2) 控制措施。
本工法容易出现质量故障的部位主要是连接部分热缩胶套加热过度而损坏, 声测管顶部盖密封不严而进入泥浆堵塞孔道。
关键要控制热缩胶套加热火候, 加热完成后, 要仔细观察胶套的密封情况, 如果发现异常, 确认无法保证其密封性, 需强制破坏胶套, 更换新的胶套, 重新连接。
为了避免声测管顶部盖密封不严而进入泥浆堵塞孔道, 在声测管顶盖盖好后, 用手检查是否松动, 若用手能轻轻的拧动, 则说明密封不严, 需更换封盖。
3) 声测管施工中出现问题及处理措施。
声测管安装完成后, 主要采用注清水检测其安装的密封性, 若注满水停置1 min, 水头缓缓下降, 说明密封不好, 需重新安装。
其示意图见图5。
6 安全环保措施
1) 在桩基孔位周围作好防水、防坍孔措施。
2) 液化气罐加设安全隔火罩, 施工时周围严禁烟火。
3) 液化气罐不得靠近电源, 不得碰撞。
4) 喷枪要设置双开关, 防止因开关坏而失控。
5) 施工操作人员要戴工作手套、墨镜, 防止受伤。
6) 钢管用作声测管, 可与桩身混凝土紧密结合, 加强桩身钢筋混凝土的成品质量, 环保效果最佳。
7) 热缩胶套采用热熔胶, 无毒无味、无有害气体, 直接缩附于钢管上。
8) 热缩胶套加热源采用液化气, 液化气装置严格按环保和安全标准设置。
7 效益分析
1) 采用热缩胶套技术连接声测管可每根声测管能节约钢材50%, 每米声测管约节省3元。
灵丘—山阴高速公路第十四合同段项目共计声测管13 755 m, 节省费用41 265元;太原武宿机场高速快速路TJ1合同段机场高架桥项目共计声测管40 414 m, 节省费用121 242元;王繁高速公路路基第二合同段项目共计声测管72 981 m, 节省费用218 943元;以上共计节省投资38.1万元。
2) 采用注水检测声测管密封性技术, 完全解决了因声测管安装问题, 导致桩基无法进行正常检测的难题;与以往未采用此法施工的工程项目相比, 每100根混凝土桩基础, 至少有10根桩存在声测管安装问题, 无法进行检测, 从而每根桩平均增加了检测成本500元。
灵丘—山阴高速公路第十四合同段项目共有桩基237根, 节省费用118 500元;太原武宿机场高速快速路TJ1合同段机场高架桥项目共有桩基239根, 节省费用119 500元;王繁高速公路路基第二合同段项目共有桩基782根, 节省费用391 000元;以上共计节省投资62.9万元。
总之, 声测管安装在目前桩基础工程检测中应用最多, 本文总结了声测管材料的选择和安装方法, 在当前钢筋混凝土桩基础施工中, 能起到一定的指导作用。随着科学技术的进步, 桩基检测方法将不断创新、改变, 此类施工技术和方法也需不断创新、改进。
摘要：重点阐述了水下钢筋混凝土桩基础声测管的材料选用和现场施工方法, 分析了声测管安装过程中存在的问题, 提出了相应的处理措施, 并结合具体工程实例, 指出采用声测管检测桩基, 节约了施工时间, 确保了工程质量。
关键词：水下钢筋混凝土,桩基础,声测管,安装
提高水下混凝土灌注桩施工质量 篇2
摘要：水下混凝土灌注桩被广泛的应用在建筑工程中，因而提高水下混凝土灌注桩的施工质量是一个值得探讨的问题。本文较为系统的介绍了水下混凝土灌注桩施工设备的要求、水下混凝土的配制、水下混凝土的灌注，反映了我国水下混凝土灌注桩工程的当前水平和先进经验。
关键词：水下混凝土灌注桩 施工设备 配制 灌注
0 引言
现阶段国内水下混凝土灌注桩工程的施工通常采用导管法进行施工。其原理是在一定的落差压力作用下,将混凝土拌和物通过密封连接的钢管（或强度较高的硬质非金属管）入口，进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆或水上升，形成连续密实的混凝土桩身。导管法施工技术要求非常严格，为使水下混凝土灌注桩施工质量得以保证，必须要从施工设备、混凝土配制、灌注等几方面加以控制，以提高水下施工质量。
1 对施工设备质量要严格要求
混凝土灌注所需施工设备要求配套并且完好。这是保证灌注水下混凝土质量的基本前提。要重点强调以下施工设备的质量：
1.1 备用发电机数量充足。要保证工地的备用发电机性能良好，足以应付施工过程中可能发生的电网断电情况，这样可以防止灌注时间延误，避免造成断桩事故。
1.2 注意混凝土拌和机类型的选择，宜选用大容量拌和机，在数量上可以保证混凝土的连续灌注。对混凝土拌和机在每次使用前都应进行认真的检查维修。
1.3 导管是灌注水下混凝土的重要工具，其直径大小要根据灌注强度要求进行选择。要求导管应具备足够的强度和刚度、且密封性良好，管壁光滑、导管平直，无穿孔裂纹，导管接口处应有弹性垫圈密封。如果导管接头密封不严，焊缝破裂，水从接头或焊缝中浸入会引起事故，因此施工之前必须要进行水密、承压和接头抗拉试验。
1.4 储料斗、漏斗、溜槽以及其他有关灌注机具使用前都应进行检查，以保证施工安全和施工质量。
2 严格控制混凝土的配合比
水下混凝土的强度、等级和材料应符合设计要求和《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)的规定。选用骨料要重点注意以下几点：
2.1 水泥一般选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，初凝时间宜不早于1.5h，宜选用标号在325以上的水泥。所选的水泥品种应通过初凝时间和抗压强度试验。要注意水泥的用量要达到规范规定的标准。
2.2 粗骨料宜选用坚硬的卵砾石和碎石，应优先采用符合要求的卵石。骨料最大粒径不应大于导管直径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时粒径在40mm以内。粗骨料的级配应保证混凝土具有良好的和易性。细骨料宜采用级配良好的中、粗砂。混凝土的含砂率一般为45％～50％，水灰比宜采用0.5～0.6。
2.3 为提高和易性，混凝土中宜掺入外加剂，水下混凝土常用的外加剂有减水剂、缓凝剂和早强剂等，掺入外加剂前，必须经过实验，以确定外加剂的使用种类、掺入量和掺入程序。
总之，混凝土的配合比必须与导管灌注水下混凝土相适应。合适的配合比应使混凝土具有足够的可塑性和粘聚性，易于在导管中流动而又不易离析。而且一般来说，当水下混凝土的强度高时，其耐久性也好。因而要从水泥标号的选择、水泥及水的用量比例、骨料的种类和性质及掺用外加剂等几个方面考虑来保证混凝土质量。而且要保证混凝土的级配强度应高于设计强度。混凝土搅拌时间要适宜，要搅拌均匀，如混凝土搅拌和输送过程中，出现不均匀或离析泌水现象，流动性差时，就不能使用。
水下混凝土质量对于整个水下施工质量十分重要，而水下混凝土技术也不断出新。采用先进的混凝土配制技术也是提高水下施工质量的有效途径。水下不分散混凝土技术就是这样一门新的技术。我国八十年代研制成功，其原理是在搅拌混凝土时加入高分子外加剂，使混凝土拌合物在水下不离析，采用这种技术可以实现不排水施工，也可进行水下振捣和砌筑。同时由于其无害无污染也可用于饮水工程。
3 加强灌注施工工艺
灌注水下混凝土是混凝土桩施工的重要工序。在灌注混凝土过程中，应重点注意以下几点：
3.1 钢筋笼和钻孔的中心要对应，定位要准确。如果是不放到孔底的钢筋笼，要特别注意吊环、吊钩的强度及牢固性。钢筋笼吊放时要保持轴线顺直，位置居中，严禁碰撞孔壁，以免产生坍孔。钢筋笼安放到位后应立即安设导管。
3.2 在灌首批混凝土之前最好先配制0.1～0.3m3水泥砂浆放入滑阀以上的导管和漏斗中，然后再放入混凝土，确认初灌量备足后，即可剪断铁丝，借助混凝土重量排除导管内的水，使滑阀留在孔底，灌入首批混凝土。
3.3 注意首批混凝土量必须满足导管埋深不能小于1.5M，所以漏斗和储料斗及漏斗和输送泵的混凝土储存数量要充足。根据导管内混凝土压力与管外水压力平衡的原则,导管内混凝土必须保持的最小高度为:Ｈｄ=RｗＨｗ/Rｃ。而管中混凝土的体积就应为Ｖｄ=πｄ2·Ｈｄ/4（ｄ为导管直径）。首批混凝土若埋深不足，混凝土下灌后不能埋没导管底口，会导致泥水从导管底口进入。如果出现这种导管入水现象应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机或抓斗机清出，然后重新下导管灌注。
3.4 首批混凝土灌注正常后，必须连续进行，不得中断。否则先灌入的混凝土达到初凝，将阻止后灌入的混凝土从导管中流出，造成断桩。同时在灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。此时要注意，混凝土灌到孔口不再返出泥浆时可以微向上提动导管，而如果要提升导管0.5到1M以上才能灌入混凝土就应该拆除部分导管。要注意观察孔口是否返出泥浆。当混凝土接近钢筋笼时，宜使导管埋得较深。要注意正确控制导管埋深，如果导管埋人混凝土过深，易使导管与混凝土间摩擦阻力过大，致使导管无法拔出造成事故。而提管过程中要缓缓上提，如过猛易使导管被拉断。所以埋管深度一般应控制在2到6m，或使用附着式震捣器，使导管周围的混凝土不致过早的初凝。同时应注意灌注速度。
3.5 为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌0.5～0.8m高度，待桩顶混凝土强度达到设计强度70％时，将其凿除。在灌注将近结束时，如出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，将部分沉淀土掏出，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。
以上是灌注混凝土时易出现问题的各个基本步骤，同时要注意其他一些事项。比如混凝土拌制后，应在1.5h之内尽量灌注完毕。再如清孔须彻底，如果清孔不彻底会造成混凝土中夹泥；又如在灌注过程中，当导管内混凝土不满含有空气时，后续混凝土宜通过滑槽徐徐流入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面倾入管内，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。
导管法水下混凝土灌注 篇3
1 概述
水下混凝土的灌注方法主要有预填骨料灌浆法、箱底张开灌注法、导管法、挠性软管法、挠性软管法与混凝土泵联合法。导管法是钻孔灌注桩施工中经常采用的方法, 几乎所有的泥浆护壁钻孔灌注桩都采用此法。
2 施工要点
水下混凝土灌注前对导管的选择也是非常重要的, 选择合适的导管能更加顺利的灌注能有效的提高工程的进度与质量。导管的选择主要是指导管的内径、导管接头的连接方式、钻孔深度等的选择。选择导管内径应根据桩孔直径, 所需通过的混凝土能力确定。导管应具有足够的强度和刚度, 便于运输、安装和拆卸, 其最小直径一般不小于200mm, 通常为200~300mm, 壁厚不宜小于3mm, 直径偏差不得超过±2mm。导管的分节长度应按工艺要求确定, 最下一节导管应焊接加强箍。导管的连接可采用法兰或螺纹连接。导管接头处用“o”形橡胶密封或用厚度4~5mm的橡胶垫圈密封, 严防漏水。
导管使用前应试拼装、试压, 试水压力为0.6~1.0MPa。灌注前应先备好隔水塞或滑阀, 用铁丝悬挂在导管水面上, 隔水塞或滑阀应紧贴导管水面, 两着之间不得留有空隙.
水下混凝土灌注, 首灌是至关重要的。首灌前必须看好导管悬空、混凝土坍落度、混凝土和易性、人员机械是否就位、混凝土提供是否连续等。混凝土初灌量应根据导管内外平衡法计算:
式中:Vf———混凝土初灌量 (m3)
D———桩孔直径 (m)
h———导管底部至孔底或孔底沉渣面的高度 (既导管悬空, 一般取0.3~0.5m)
t———灌注前沉渣厚度 (m)
H———导管埋入混凝土深度 (m)
d———导管内径 (m)
L———钻孔深度
一切就绪之后方可灌注, 当孔深、孔径较大时, 为防止首批混凝土在导管中长距离自由移动产生离析, 可将滑阀随着混凝土不断灌入, 逐渐放松铁丝, 直至滑落都一定深度后才剪断铁丝。若孔底沉渣相对过厚, 剪断铁丝应尽量早些, 利用导管内混凝土的高速冲击管口挤开孔底沉渣。
待第一车混凝土灌注正常后, 接着连续灌注混凝土, 不得中途停顿。在混凝土灌注过程中, 必须控制好灌注工艺和操作, 经常用测锤探测混凝土面层上升的高度, 并适时提升, 逐级拆卸上端导管。抽拔导管要适中, 一定要控制好导管的最小最大埋深, 埋深过于太小容易渗水, 埋深过于大导管容易拔不出来。如果用力抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁, 导致孔壁坍落, 最终造成桩身夹泥。在抽拔导管前后都应探测导管外混凝土面高度, 并同时观察返水情况。正确的分析和判断孔内情况。
灌注即将结束时, 由于导管内混凝土柱高度变小, 压力降低, 而这时导管外的泥浆及所含渣土稠度比重会增大, 可能会出现混凝土上升困难, 这时可以在孔内加水稀释下泥浆, 也可以掏出部分的沉淀物, 使灌注工作进行顺利。另外在拔出最后一节导管时必须慢提慢拔, 避免出现空心桩。
3 灌注中常见问题及原因、预防、处理方法
3.1 卡管
主要原因: (1) 机械产生故障或其他原因使混凝土不连续在导管内停留时间过久, 或混凝土灌注时间太长、最初灌注的混凝土已经达到初凝, 增大了混凝土下落阻力, 导致混凝土堵塞在导管里。 (2) 混凝土坍落度小, 和易性差, 夹有大卵石, 拌合不均匀, 或混凝土运输途中产生离析, 导管接缝处漏水使混凝土中水泥浆被冲走, 粗集料集中而发生卡管。
预防及处理方法: (1) 在导管外加焊铁板, 利用导管下落时与其他卡座的撞击振动疏通。 (2) 锤击导管法兰, 或吊绳上下快速抖动。 (3) 用振捣器振捣, 使导管中混凝土下落。 (4) 若卡管位置不深, 可采用钢筋冲捣。 (5) 维修机械, 采取措施加快混凝土下落速度。
3.2 钢筋笼上浮
主要原因: (1) 混凝土流动性过小, 混凝土面接近钢筋笼底端平面时且下料过快, 钢筋笼被混凝土托上浮。 (2) 钢筋笼偏位或导管不对中, 在导管提升时易发生倒挂现象。 (3) 导管提升过程中, 混凝土下沉太快, 顺时冲击力使钢筋笼上浮。
预防及处理方法: (1) 添加混凝土缓凝剂, 随时掌握浇注的标高及导管埋深。 (2) 导管倒挂钢筋笼时, 下降导管并转动导管使钢筋笼脱钩。 (3) 钢筋笼上浮时, 停止浇注混凝土, 检查导管埋深, 拆卸部分导管, 再将导管固定住。
3.3 导管进水
主要原因: (1) 导管接头不严, 接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开;或焊缝破裂, 水从焊缝中流入。 (2) 首灌时导管悬空过大或首灌混凝土储存量不足, 混凝土下落后不够埋至导管底部, 以致泥水从导管涌入。 (3) 导管提升过猛或探测出错, 导管底部超出混凝土面, 底部涌入泥水。
预防及处理方法: (1) 灌注前应先试压、试水, 上导管时应逐个检查接头并上好橡皮垫, 保证导管密封。 (2) 若为导管接头不严密引起导管进水, 则应立即拔除导管, 然后用反循环钻机的钻杆吸出散落在孔底的混凝土。 (3) 换拔导管重新下管, 灌注混凝土前皆应将导管里内的水和混凝土用吸泥或吸水的方法吸处。
3.4 断桩
主要原因: (1) 混凝土浇灌不连续。 (2) 第一车混凝土多次浇注不成功, 然后又灌上层混凝土中间出现夹泥层而造成断桩。 (3) 混凝土埋深过大, 用力拔管时使泥水混入混凝土内。 (4) 导管接头不严密, 泥水渗入导管内。 (5) 混凝土探测出错, 导管提升过大致使导管底部拔出混凝土顶面。 (6) 导管底端距孔底过远 (导管悬空过大) , 混凝土被冲洗液稀释, 使水灰比增大, 造成混凝土不凝固, 形成混凝土桩体与基岩或孔底被不凝固的混凝土充填。
预防及处理方法: (1) 在混凝土灌注前应作好一切准备工作, 确保混凝土连续、快速。 (2) 确定混凝土合理的配合比, 使其具有良好的和易性及流动性。 (3) 导管接头用方丝扣连接, 并设橡皮圈密封严密。 (4) 混凝土的初凝时间为正常灌注总时间的两倍, 应提高混凝土的浇灌速度。 (5) 在灌注过程中要随时测量导管埋深, 做到及时拆管, 防止出现卡管、堵管。 (6) 控制好导管首灌时的悬空。 (7) 对 (下转第111页) (上接第97页) 已经形成的断桩, 可在桩的边上补桩。当断裂位置深度不大时, 可对断桩作适当的处理接桩, 并支模重新浇筑混凝土。
4 结束语
水下钢筋混凝土 篇4
⑴隔水球塞按规定尺寸严格制作，每次设置隔水球塞时，必须试验一下是否能顺利通过导管。不合格的隔水球塞不得使用。
⑵灌注过程中拆卸下来的导管要及时冲清内壁，以防导管内壁残留的水泥砂浆凝结后，会妨碍隔水球塞顺利通过。
⑶要切实保证第一次灌注时足以将导管的底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上的深度。储料斗中的混凝土储量必须保证足够。第一次灌注时需多少混凝土量，要认真计算。以免出现差错，
⑷灌注时要随时测量混凝土上升情况。拆卸导管前，要仔细测量导管埋入混凝土中的深度，认真计算需拆卸多少节导管，严防导管拆卸过多，把导管端提出混凝土面。
⑸每灌注一斗混凝土，宜把导管提动一下，并按规定适时拆卸导管，以防导管埋入混凝土时间过长和埋入深度超过规定，造成埋管事故。
⑹当导管堵塞而混凝土尚未初凝时，应按下列方法处理:
1)用钻机的起重设备，吊起一节钢轨或其它重物在导管内冲击，把堵塞的混凝土冲开，或迅速提出导管，用高压水冲通导管，重新下隔水球塞灌注。
水下钢筋混凝土 篇5
关键词：水下混凝土；灌注桩；施工技术；质量控制
1、水下混凝土灌注桩施工过程中出现的相关问题探析
水下混凝土灌注桩施工过程中特别是水下混凝土钻孔灌注桩施工过程中存在以下几个方面的问题：第一，接头漏水十分严重，从而导致断桩问题的出现。一般来讲，因为接触点位置漏水而引发的断桩事故最终导致的后果是十分严重的，混凝土在受到外来进水的影响而出现囊体或者是松散层，进而由于浮浆夹层的出现而出现断桩，其对于混凝土质量会产生极大的负面影响，特别是废桩而重新做：第二，孔壁坍塌。众所周知，几乎每一种钻孔方法都有一定的程度会致使孔壁坍塌故障问题的出现，而在具体的施工过程中孔壁坍塌事故的出现还是有一定前兆可以预防的。举个例子，发现孔内的水位突然出现下降的情况，在孔口有小而且密的泡泡冒上来。在不见进尺的状态下出渣数量明显变多以及钻机负荷量显著变大等等都可以视之为是塌孔的前兆：第三，导管堵塞。出现这个问题的原因可能是由于导管能易性不是很好、導管出现漏水现象、混凝土的含沙量过少以及导管过深对埋人混凝土里面等等，而导管的堵塞最终带来的结果是使浇注中断，而如果选择重新灌注则会使得混凝土里面浮浆夹层的出现，从而致使断桩：第四，由于护筒的外墙壁冒水而致使地基的下沉抑或是护筒发生位移或者倾斜的现象，从而导致桩孔有所偏移，严重的话则致使施工无法正常进行。
2、水下混凝土灌注桩施工技术质量控制工艺的相关措施
2.1 选择合适的钻机
即使是在地质条件一样的情况下，由于桩径的大小不一，因而选择的类似于钻机、钻头以及钻杆等成孔机具在选择上也不能一概而论。对于钻机的选择建议将其功率与扭矩足够与否放在首位，这是源于桩径愈大，则在钻进的时候所承受到的切削阻力也就愈大，因而所要求的功率与扭矩也随之变大。而在选择钻杆的时候建议不要选择较细的钻杆，因而钻杆要是过细的话它的内通道也就不大，这样就使得泥浆循环量在一定程度上受到了限制，钻进不仅速度有点慢而且出现的沉渣也会较多，严重影响了成桩质量的确保。此外，钻杆要是过细的化也就意味着刚度刚好适合，受到外来重压的情况下比较容易发生弯曲，导致斜孔的形状没有规则可循。除此之外，钻头的直径一定要与桩的设计直径相协调，通常情况下相对于桩直径小到大概五到六厘米，锥尖角度在一百二十度之上，确保钻头形状的对称，这是源于形状不对称的钻头比较容易出现斜孔的现象。而锥尖比较尖的话也就会使得在孔底有一个锥形的产生，而其中大量的泥块沉渣直接会对桩的承载力起到负面影响。
2.2 施工过程中关于泥浆和混凝土的质量控制
泥浆主要是借助于粘土或者是膨润土、水以及相关的添加剂根据一定的比例进行配置而形成的。而在灌注桩施工的过程中要特别重视对泥浆各项指标的检测，特别是泥浆的粘度与其比重，这是两项最为重要和直观的检测指标。如果泥浆比重较小的话则会使得其护壁性能降低，因而出现坍孔的可能性也就变大了：而如果泥浆比重较大的话不仅会直接影响其钻进的速度，而且还会让孔壁泥皮变厚。力求阻止孔壁坍塌安全事故的发生，建议在松散沙土里钻机的过程中对进尺的速度进行有效的控制，最好选择一些比重、胶体率以及粘度都比较大的泥浆，在具体的实际操作过程中对碰壁现象加以规避，同时还得注重泥浆的含砂率与比重。混凝土强度等级务必要和设计的要求相统一，特别是水泥、砂石料以及水等应该和国家的相关标准规范相吻合，往往要求所提供的关于混凝土配比的初凝为实际浇灌时间的2倍，这是为了进一步避免导管凝死等等十故障在浇灌过程中的发生，砼坍落度建议控制在十八到二十二厘米范围内。如果坍落度较大的话则会容易出现导管堵塞，反之容易出现离析现象的出现。此外，混凝土拌合机从出料到开始灌注的时间建议控制在半个小时之内，施工中间上下活动导管的频率在半个小时左右。这是为了防止因为混凝土丧失流动性而致使导管提升难度的增加，从而引发安全事故。在施工的具体操作过程中，中途浇灌注的时间建议控制在三十分钟以内，而整个桩浇注时间也不要太久，还得对灌注时所需要的混凝数量加以留心和注意。
2.3 施工过程中关于对清孔的质量控制
一般为了达到所允许和要求的泥浆性能指标与孔底沉淀厚度而要两次进行清孔行动。第一次的时候选择在当钻进接触到之前所设计的深度后直接使用钻具开展的更换泥浆清孔工作：第二次也就是在下完导管与钢筋之后直接借助于导管来开展清孔行动。这样做的目的在于在这段时间内沉淀到孔底的泥浆抑或是由于受到钢筋的碰撞而撞下去的沉渣予以清除掉。此外，在进行砼浇筑之前也得要利用导管法来进行第二次清孔工作，导管内径建议控制在二十五厘米左右，在导管使用前开展闭水试验，以便确保导管的合格，导管置放时最好稳步，不可以接触到钢筋笼，避免提升导管的时候钢筋笼也随之被提起来，导管不仅可以选择有卡具吊挂在孔口上也可以吊挂在钻机顶部滑轮上，其底部与桩底的距离控制在0.25到0.4米范围之间，导管顶部贮料斗内混凝土的数量建议第一次灌注剪球之后导管一端依旧可以埋在砼里面大约1.0到1.2米范围内。而在清孔的过程中一定要确保孔内水头的清洁，避免坍塌事故的产生。在清孔工作结束之后，建议从孔底取出一定的泥浆样品开展相关的性能指标试验工作。
2.4 对混凝土灌注速度的控制
越来越多的实践证明。现场技术人员严格根据标准的施工工艺与质量控制点来进行具体的施工过程是确保高质量工程的一个必要条件。同时，一般在对混凝土初凝时间进行控制的同时还得对灌注的速度进行合理的调整型加快，因为这对于促进混凝土灌注质量的提高相当关键和重要，建议在正式开展灌注前做好各项准备工作，此外也不要忽视了在灌注过程中各个阶段各道工序的紧密协调和配合。
3、总结
关于灌注水下桩基混凝土探讨 篇6
关键词：灌注水下混凝土,检查,验算,设计,控制
1工程概况
某大桥上部结构为90+160+90 (m) 预应力混凝土连续刚构+20 m简支T粱, 全长375.3 m, 主桥墩为83.5 m, 其中1号、2号主墩各采用8根直径为2.2 m钻孔桩, 孔深分别为26 m、23 m, 位于江岸边, 桩底高程低枯水面15 m, 现以最大孔深26 m为控制, 设计验算灌注水下桩基混凝土。
2灌注机具的准备
2.1 导管的选用、检查、验算
(1) 导管的选用。
根据桩径2.2 m, 桩长26 m, 选用直径300 mm、壁厚11 mm的导管;为便于拆装和搬运导管, 中间节长2 m, 下端加长至4～6 m, 漏斗下配长约lm上端节导管。中间节两端焊法兰, 以便用螺栓连接, 上下两节法盘之间垫4～5 mm厚橡胶垫圈, 其宽度外侧齐法兰盘外边缘, 内侧宜稍窄于法兰内缘。
(2) 导管的安装与检查。
导管拼装时应仔细检查, 变形和磨损严重的不得使用;内壁和法兰表面如粘附有灰浆和泥砂应擦试干净;力求坚固, 内壁应光滑、顺直、光洁面无局部凹凸, 各节导管内径应大小一致, 偏差不大于上2 mm;导管上下法兰应与导管轴线垂直;备用导管20 m。
(3) 导管的试验。
导管过球应畅通, 水密试验时的水压不小于冲孔内水深1.3倍的压力, 即26×1.3≈34.0 m的水压, 承压试验的水压不应小于导管可能承受的最大内压力Pmax, 计算如下:
Pmax=1.3 (γChcmax-γwHw)
式中 Pmax—导管壁可能承受的最大内压力, kPa;
Yc—混凝土容重 (用24 kN/m2) ;
Hw—钻孔内水或泥浆深度 (Hw=26 m) , m;
hcmax—导管内混凝土柱最大高度, 采用导管全长 (32 m) , m;
γw—钻孔内水或泥浆容重 (试验γw=10.5 kN/m3) , 泥浆容重大于12 kN/m3时不宜灌注水下混凝土。
代入上式:
Pmax=1.3× (24×32-10.5×26) =643.5 kPa
试验方法把拼装好的导管灌入先灌入70%水, 两端封闭, 一端焊输风管接头, 输入计算的风压力, 将导管滚动数次, 经过15 min不漏水即为合格。
2.2 漏斗、储料斗的设计
(1) 漏斗、储料斗高度的设置。导管顶部设置漏斗, 采用泵送混凝土进料, 漏斗高度除应满足拆卸等操作需要外, 并应在灌注到最后阶段时, 不致影响导管内混凝土柱高度, 一般为4～6 m, 当计算值大于上述规定时, 采用计算值, 漏斗需要高度 (即导管内混凝土主柱高度) 参照图1计算:
Hc≥ (po+γwHw) /γc
式中 Hc—漏斗底口到预计灌注的桩顶以上所需度, m;
Hw—井孔内混凝土面至钻孔时水面高差, 水或泥浆深度当预计桩顶高出水面时, 此项不计入 (Hw=0) m;
γc—混凝土拌和物容重, 用 (24 kN/m2) , kN/m3;
γw—钻孔内水灌泥浆容重 (试验γw=10.5) kN/m3;
po—使导管内混凝土下落到导管底并将导管外的混凝土项升时所需的超压力, 钻孔灌注采用100～200 kPa, 桩径1 m左右时取低限, 等于或大于4 m时取高限, 1～4 m之间取插入值 (计算po=140 kPa) 。
代入上式: (140+10.5×0) /24=5.8故取整6.0 m。
(2) 漏斗和储样的容量 (即首批混凝土储备量) 应使首批灌注下去的混凝土能满足导管初次埋置深度的需要, 参照图2进行计算设计:
V≥πd2h1/4/4+πD2Hc/4
式中 v—首批混凝土所需数量, m3;
H1—井孔混凝土面高度达到Hc时, 导管内混凝土柱平衡导管外水 (或泥浆) 压所需的高度, 即h1≥Hwγw/γc, m;
Hc—灌注首批混凝土时所需井孔内混凝土面至孔底的高度, Hc=h2+h3, m;
Hw—井孔内混凝土面以上水灌泥浆深度, m;
D—井孔直径 (D=2.2 m) ;
d—导管内径 (d=0.289m) ;
γc—混凝土拌和物容重, 用 (24 kN/m3) , kN/m3;
γw—钻孔内水灌泥浆容重 (试验γw=10.5) kN/m3;
h2—导管初次埋置深度 (h2≥1.0 m, 取h2=1.5 m) ;
h3—导管底端罕钻孔底问隙约0.4 m, 沉淀土0.1 m, h3=0.4+0.1=0.5m;
代入公式得:
Hc=h2+h3=2.0m
Hw=26-2=24m:
h1≥24×10.5÷24=10.5
V=10.5×0.2892π÷4+π×2.22×2÷4=8.29m3
(3) 根据计算首批混凝土量8.3 m3, 漏斗容量5 m3的圆锥体, 另外制作储料斗3.0 m3, 两台拌和机、一台输送泵各储备0.5 m3混凝土, 合计9.5 m3>8.3 m3满足施工要求。
2.3 混凝土的运输, 提升和导管的升降
(1) 为了保证混凝土的质量, 以迅速不间断为原则采取就地拌和泵送混凝土, 同时配备16 t吊车一台, 储料斗一个作为备用。
(2) 导管的升降用冲孔机架提升, 吊车铺助, 相互配合使用。
2.4 隔水栓、阀门
待漏斗和储料斗混凝土储量足够, 才开启栓或阀使首批混凝土在很短时间内一次降落到导管底。本案例制作木球, 且球径大于导管直径1～2 cm, 灌注混凝土前将球置于漏斗颈口处, 球下设几层纸垫, 用细钢丝绳引出, 当达到混凝土初存量后, 迅速将球拔出 (称为拔球法) , 混凝土压着垫层呈与水隔绝的状态, 排走导管内的水而至孔底, 这样经济, 且无卡管毛病。
3水下混凝土的配制
(1) 选用碎石为粗骨料, 级配良好的中砂, 经过反复试验比选, 采用普通硅酸盐水泥42.5 MPa, 黄藤缓凝剂, 水下混凝土配合比见表1:
(2) 技术参数控制指标见表2:
4水下混凝土灌注
4.1 拌制机械的选择
(1) 混凝土拌和机采用500型强制式拌和机。
(2) 混凝土拌和机计算及数量。
n=V/hP
式中 V—钻孔中应灌注混凝土数量, 包括桩顶超灌注的高度和扩孔的体积, 扩孔率为1.1～1.2, V=1.1×27×π× (2.2/2) 2=112.9m3;
h—适量灌注时 (查表, 参考混凝土初凝时间, h=7小时) ;
P—混凝土拌机生产率, m3/h。
P=VO§Sα
式中 VO—每次拌制的混凝土体积, m3;
S—每小时的拌料次数, (S=22) ;
§—为拌和机的时间利用系数, 一般为0.9～0.95;
α—拌和机体积利用系数, 一般为0.75～0.85。
P=0.5×0.94×0.85×22=0.883
n=112.9÷ (7×8.883) =1.82
计算出n值取整数, 结合实际现场综合布置二台强制式500型拌和机, 另备用一台, 以防在机械发生故障时换用。
4.2 灌注混凝土表面测深和导管埋深控制
4.2.1 测 深
灌注水下混凝土时, 应探测水面或泥浆以下的孔深和所灌注的混凝土面高度, 以控制沉淀层厚度, 埋导管深度和桩顶高度。如探测不准确, 将造成沉淀过厚, 导管提漏, 埋管过深, 因而发生夹层断桩, 短桩或导管拔不出来等事故。因此测深是一项重要工作, 应采用较为准确、快速的方法和探测工具。本案例中采用测深锤法, 锤重55N, 测绳用质轻、拉力强、遇水不伸缩, 有尺度的测绳, 每次探测并以灌入的混凝土数量校对, 防止错误。
4.2.2 导管埋深控制
灌注混凝土时, 导管埋入混凝土的深度一般宜控制在2～6 m范围之内。因混凝土掺有缓凝剂, 灌注连续, 有足够的起重设备, 始终控制在4～8 m, 拔管前仔细探测混凝土面深度, 做到准确无误。
4.3 水下混凝土灌注
(1) 灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序, 应特别注意, 经成孔质量检验合格后方可开始灌注工作。
(2) 灌注前, 对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定, 控制规定范围内, 立即灌注首批水下混凝土。
(3) 首批混凝土灌入孔底后, 立即测探孔内混凝土高度, 计算出导管埋置深度符合要求, 即可正常灌注, 否则按相应的事故处理。
(4) 灌注开始后应紧凑, 连续进行, 严禁中途停工 (拆除导管10～15 min) 。
(5) 在灌注过程中, 当导管内混凝土不满, 含有空气时, 后续混凝土要徐徐灌入, 不可整斗地灌入漏斗和导管, 以免在导管内形成高压气囊, 挤出导管内的橡皮垫, 而使导管漏水。
(6) 当混凝土面到钢筋骨架下端时, 防钢筋骨架被混凝土顶托上升。
(7) 为确保桩顶质量, 在桩顶设计标高以上应该加灌一定高度不小于0.5～1.0 m, 以便灌注结束后将此段混凝土清除。
(8) 在灌注将近结束时, 由于导管内混凝土桩高度减小, 超压力降低, 而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加, 相对密度增大, 此时可在孔内加水稀释泥浆, 并掏出部分沉淀土;拔出最后一段长导管时速度要慢, 防止桩顶沉淀的泥浆挤出导管下形成泥心。
5结束语
水下不离析混凝土施工工艺研究 篇7
为了得到既定质量的水下不离析混凝土, 必须对各种材料进行准确计量, 对水下不离析混凝上的各种材料必须充分搅拌, 直至得到均质混凝土。
水下不均匀混凝土的搅拌设备必须根据工程的规模、工程量、水下不离析混凝土的搅拌时间来选定。
水下不离析混凝土应采用强制式混凝土用搅拌机搅拌, 并适当延长搅拌时间, 一般搅拌时间控制在2~3分钟较为合适, 值得注意的是, 在刚加完水时混凝土看起来很粘稠, 但随搅拌的持续进行, 混凝土拌和物逐渐由粘稠变稀, 达到所要求的流动性。
2 水下不离析混凝土的运输及浇灌
水下不离析混凝土的运输及浇灌, 首先要在工程动工前制订具体的计划, 然后按计划实施。水下不离析混凝土的运输及浇灌, 为得到既定质量的混凝土, 必须在工程动工前, 根据构筑物要求的功能、强度、耐久性及施工中必须注意的事项, 制订一个施工计划, 然后按此计划进行实际施工。在制订计划时有以汗;几点注意事项: (1) 对于混凝土的全部数量, 施工构筑物的类型、用途、混凝土的获得方法, 一次可获得的量、施工条件及气象、海象、地形等自然条件都要进行综合考虑, 并在此基础上确定施工程序。然后再按照该程序制订运输、浇灌等的设备计划。 (2) 混凝土的材料离析及和易性的变化要尽量减少, 要找出一种快速而经济的运输和浇灌方案。 (3) 浇灌时, 应充分研究混凝土的供给能力, 混凝土工程的工序, 构筑物的形状、浇灌能力、浇灌时间、模板、施工缝等, 根据合理的一天浇灌量来决定浇灌区域。关于浇灌区域内的浇灌顺序, 应考虑到构筑物的形状、混凝土的供给状况、模板等进行决定。
水下不离析混凝土, 必须选用材料离析及损失少的方法, 快速运输, 立即浇灌。在水下不离析混凝上的运输及浇灌中, 当认为有明显离析时, 必须重新搅拌, 使混凝土的质量均匀。混凝上在搅拌后, 应尽量快运快浇, 这点是很重要的。由于水下不离析混凝土粘稠性强, 与普通混凝土相比, 在运输及浇灌中造成的材料离析及和易性等的变化较小。另外, 由于凝结时间延长, 从搅拌完开始至浇灌的时间, 应较土木学会混凝上标准规范中所规定的时间 (外部温度超过25℃时为l.5小时, 25℃以下时为2小时) 延长30分至l小时左右。
从预制拌混凝土厂至现场的运输。从预拌混凝土厂至现场的运输方法, 必须按工程的条件、工序、混凝土量、等因素来选定。运输方法土要有陆地运输和海上运输两种方法。陆地运输时, 有的用混凝土搅拌车和车载搅拌机的运输方法, 还有将吊罐和料斗等装在载在卡车上的运输方法。海上运输时, 一种方法是将混凝土搅拌车及吊罐、料斗等装在驳船上;另一种是直接装在撒砂船下或再装上吊罐及溜槽等的运输方法。
陆上运输多采用混凝土搅拌车:海上运输多采用混凝土搅拌船, 驳船和撒砂船。采用哪种运输方法, 必须根据工程的条件、工序、混凝土量及经济效益等来决定。
另外, 混凝土搅拌船具各混凝土的搅拌、运输、浇灌等所有的能力, 这是作为海上运输值得考虑的最有效的一种手段。
3 水中自落施工
这种混凝土遇水不离析、水泥不流失可在水中直接下落和浇灌。用这种混凝土施且可减少水下工种常用的围堰, 筑岛等临建, 取消地下工种的人工降水等技措, 简化一般的导管法、泵送法等施工, 实现施工工艺陆地化, 水下操作水上化, 从而大大加快了施工进度。在己施的工程中, 除在数十米深水中用导管法, 泵送法浇灌了优质水下混凝上之外, 还在较浅的水域中用开口吊罐法、手推车浇灌法、遛槽浇灌法, 自流灌浆法等简易方法快速施工了水下优质工程。
用含UWB-1絮凝剂的高标号、高流动性砂浆进行水下堵漏效果良好, 其配比是在1∶1的砂浆中掺入占水泥重1.2%的UWB-1絮凝剂。
4 不振捣施工
在几十米水深及其它不具备振捣施工的条件下, 此种混凝土能在水下自流平, 自密实, 达到振捣混凝土的同等密实效果。例如, 水深11m的河北省黄堡庄水库取水口工程, 在采用常规水下施工失败后, 改用料桶把含UWB-2的水下不离析混凝土一桶桶吊下去完成的, 该工程完工后经水电院现场取样, 混凝土实际强度为2 6 M P a, 满足18MPa的设计要求。
现行国内外规范, 规程均禁止扰动己浇的水下混凝土。而实际结果是在振捣器所及的线水采用水下振捣更好, 混凝土不离析, 混凝土强度提高。
该技术已推广应用。已有工程证明, 水下振捣的效果是:
(1) 使用较干硬的混凝土, 标号提高C10以上, 打出了C40混凝土, 能满足一般高标号混凝土的要求。
(2) 为人工岛进行的研究工作表明, 水下振捣的混凝土抗冻性提高, 能满足北方港工混凝土的最高抗冻要求, 冻融实验已达港工混凝土的最高要求一一冻融300次。
通过使用, 我们对絮凝剂和水下不离析混凝土工有如下认识:
(1) 在混凝土拌合中, 掺加2%的絮凝剂, 按一定比例配制的混凝士, 其实际标号不但达到设计值, 还可超过。在施工中混凝土入水后不离散, 混凝土外观呈粘稠状、憎水。
(2) 施工方便。实验证明, 用普通拌合机正常进料, 加2%絮凝剂即可配制成水下不离析混凝土, 其后的运输, 灌注, 养护均同于一般混凝土。
(3) 加快了施工进度。以往用普通混凝土灌注少量水下基础时, 由于混凝土遇水离析, 要保证质量只有趁潮水特别浅或无水时作业, 而且采用水下不离析混凝土不用候潮, 因而加快了施工进度。
5 自流灌浆施工
过去因没有水下不离析混凝土, 一直无法进行此类工程的优质施工。现在已做到用小车、泵等工具, 将不离析水泥, 砂浆或混凝土浇到水下狭窄缝隙, 起到充填、固结、填漏、锚固等作用。该技术在新港码头导梁与板桩 (间隙0~200mm) 灌浆、钱塘二桥吊箱止水、钱塘江大坝加固中应用, 效果都意外的好, 钱塘江坝脚平台, 坝斜坡等流筑施工。实践证明, 使用UWB-2絮凝剂配制的水下不离析混凝土具有施工方便, 整体性好, 外观密实光滑无蜂窝等优点。
6 跨行业性新型水下结构
某军事人工岛是在水下礁盘上抢建具有指挥、作战、靠船、停机等多种功能的军事设施。利用了UWB水下不离析混凝士的特点, 创造性设计出一种集港工 (码头部分) 、机场 (水上停机坪部分) 防护、营房和行业技术于一身的新型军事构筑物。该构筑物经鉴定会定名为礁堡工程。从结构型式上看该工程首次选用了内砌外浇的水下装配整体式结构体系一一内部为梁、柱、墙、板体系, 外部为整体式防弹边疆墙, 这比重力式实体结构大大降低了工程量, 降低了造价, 缩短了工期。
浅谈水下混凝土工程施工 篇8
1 导管法的特点
灌注水下混凝土的方法有多种, 其中最常用的是导管法。它的特点是:混凝土倾落时是沿竖向导管下落, 利用导管来隔离环境水, 使其不与混凝土接触, 导管内的混凝土, 依靠自重压挤下部管1∶3的混凝土在已灌注的混凝土层内部流动、扩散, 以完成混凝土的灌注工作。
2 导管法所用设备及其安装导管法
灌注水下混凝土的主要设备有金属导管、承料漏斗和提升机具等。金属导管由钢管制成, 管径一般为200～300 mm, 厚3～6 mm, 整条导管由若干段管节组成, 各管节之间通过法兰盘加止水胶皮垫圈, 用螺栓连接 (也可通过旋接) 紧密, 以防漏水。中间管每节长1.5～2.5 m。导管下部最末一节则安装脚管, 长约2～3 m。脚管仅上端带法兰盘, 下端用8～10 ml Tl厚的钢板做成护脚圈加固, 防止管口变形。各管节组装成导管后, 管轴必须成一直线, 否则, 在灌注过程中会增大提管阻力。灌注混凝土时, 会使导管向偏斜方向移动。
承料漏斗一般利用法兰盘安装在导管顶端, 起盛混凝土和调节灌注混凝土量的作用, 承料漏斗的容积应大于保证导管内混凝土所必须保持的高度和开始灌注时导管埋入混凝土堆内所必须埋置深度所要求的混凝土体积, 一般为0.8～1.5 m3。
在施工过程中, 承料漏斗和导管是悬挂在提升机具上的, 常用的提升机器有卷扬机、电动葫芦、起重机等。通过提升机器来控制导管的提升与下降。提升机器的提升速度应能调节, 保证导管既能缓慢提升, 又能迅速下降, 并能控制导管竖向移动偏差不超过30～50 cm。
3 灌注方法及步骤
先将导管沉至水底, 距基底面30～40 cm, 在导管顶漏斗颈部安放球塞, 并用绳索系牢, 球塞可用软木或橡皮、泡沫塑料等制成, 直径比导管内径小15～20 mm。开始时, 将球塞吊在导管内水位以上约0.2 m处, 塞顶铺2～3层稍大于导管内径的水泥袋纸, 再散铺一些干水泥, 以免混凝土中的骨料卡入环塞与导管的缝隙中, 然后向导管内浇入混凝土。当环塞以上的导管和承料漏斗装满混凝土时, 即可根据水深及基底情况的不同, 采取迅速剪断吊绳 (水深在10 m以内可用此法) , 或让球塞下滑至导管中部再剪断吊绳, 或下滑至接近管底才剪断吊绳的方法, 使混凝土靠自重推动球塞下落, 冲向基底, 并向四周扩散。瞬间, 混凝土在管底周围堆筑成一圆锥体堆 (图1) 。
1—安装导管;2—安放隔离球, 漏斗里装满混凝土;3—割断隔离球绳索, 混凝土下灌;4—提升漏斗;5—灌注完毕后抽出导管
球塞被推出导管后, 便浮升至水面, 可回收重复使用。将导管下端埋人混凝土堆内1 m以上, 使水不能流入管内, 然后不断地将混凝土通过无水的导管源源不断地灌人混凝土堆内, 随灌随向周围挤动、摊开及升高。随着管外混凝土面的上升相应地逐渐提升导管。随着导管的上提, 可逐节将顶部管节自承料斗底部拆下。当多根导管同时浇筑较大面积的水下混凝土时, 由于混凝土生产量所限, 各导管不可能一次同时砍球灌注时, 可分项逐根砍球灌注。在倾斜的基底面上, 其灌注顺序应从低至高逐个进行。同时并应从周边井孔至中间井孔, 以免基底浮泥及封底顶面的浮浆集中在基础边缘。
4 施工中应注意的几个问题
1) 导管应试拼装, 导管试装后, 应封闭两端, 充水加压, 检查导管有无漏水现象。导管各节的长度不宜过大, 联结应可靠而又便于装拆, 以保证拆卸时中断灌注时间最短。施工时严格按试拼的位置安装。
2) 混凝土的整个灌注过程应连续进行, 任何情况下都不能中断灌注。在灌注过程中, 应经常测量混凝土表面的标高, 正确掌握导管的提升量, 导管下端务必埋入混凝土内, 埋人深度不应小于0.8 m。
3) 在混凝土灌注过程中, 严防导管内出现返水和堵塞现象。若导管提升过速或提管过高, 容易导致混凝土堆表面层被管外水压力压穿, 造成管内返水事故。造成导管堵塞的主要原因是混凝土工作性不好, 坍落度控制不当, 灌注中间歇时间过长, 骨料粒径过大等。当发现导管上部被堵时, 可用钢钎冲插疏通。若在下部被堵, 可采用上提导管后突然下放的顿管方法来清除堵塞物。
4) 水下混凝土的流动半径, 要综合考虑到水头的大小、灌注面积的大小、基底有无障碍物以及混凝土拌和机的生产能力等因素来决定。通常, 流动半径在3～4 m范围内就能够保证封底混凝土的表面不会有较大的高差, 并具有可靠的防水性。
5) 由于与水接触的表面层混凝土结构松软, 灌注完后需清除掉, 故混凝土浇筑的最终高度应高出设计高度0.2～0.4 m, 待混凝土强度达2～2.5 MPa后方可凿除。
5 对混凝土性能的要求
1) 有较大的流动性。水下灌注的混凝土, 是依靠自身的流动能力和自重 (或压力) 来实现成型密实的。因此, 混凝土必须具有较大的流动性。对于直径200～250ITI/TI的导管, 坍落度以18～20C1TI为宜;直径为300rfll Tl的导管, 坍落度以15～18 cm为宜。开始浇筑时, 坍落度宜小些。
2) 有较大的粘聚性。混凝土应有足够的抵抗泌水和离析的能力, 以保证混凝土在导管内下落和混凝土堆内扩散的过程中不致产生离析现象, 保持混凝土的均匀性。因此, 混凝土中水泥用量宜适当增加;砂率宜适当提高, 一般为40%～47%;泌水率控制在1%～2%以内。
3) 有良好的流动性保持能力。水下灌注的混凝土在一定的时间内, 其原有的流动性不应降低, 以便灌注过程中在混凝土堆内能较好地扩散成型。故混凝土应有良好的流动性保持能力。该能力以“流动性保持指标 (K) ”来表示, 其含义为维持坍落度不低于15cm的最小时间 (以h计) , 一般要求不小于1h。
4) 粗骨料的最大粒径不得大于导管内径的1/5或钢筋净间距的1/4。
5) 灌注混凝土时, 泥浆比值需要降低至1.10～1.15左右。
6 施工中几个技术参数的确定
6.1 导管作用半径
导管所控制的最远灌注距离称为导管作用半径, 由下式确定:
式中r——导管作用半径 (m) ;
K——流动性保持指标, 取1.4～1.5 h;
I——管外混凝土表面的上升速度 (m/h) ;
i——管外混凝土表面的坡度, 一般要求不>1/5。
通常导管的作用半径为2.5～4.0 m。
为使混凝土能保持一定的均匀性, 导管作用半径一般不宜>4 m。因此, 布置多根导管时, 导管间距不宜>6 m, 每根导管的控制面积不宜>30 m2。
6.2 导管的埋置深度
埋入深度愈深, 混凝土在混凝土堆表面层以下向四周均匀扩散的效果愈好, 混凝土也愈密实, 混凝土堆表面坡度愈缓。但过深会导致混凝土的流动阻力太大, 易造成堵管现象。因此, 一般最大不超过5 m, 最小不小于0.8 m。
6.3 导管顶部高出水面的高度
导管内的混凝土柱必须保持一定的高度, 使作用在导管底部出口处的混凝土有一定的出口压力, 方能促使混凝土向四周扩散。其最小出口压力的大小随导管的作用半径而定, 当r≤2.5 m时, 为75 k Pa;当r=3.0、3.5、4.0 m时, 分别为100、150、250 k Pa。根据此要求, 导管顶部高出水面所必须的最小高度可由下式确定:
式中Ha——导管顶部高出水面所必须的最小高度 (m) ;
P——导管底部的最小出口压力 (k Pa) , 一般取100 k Pa;
Hw——管外混凝土表面至水面的高度 (m) ;
rc——混凝土拌和物的容重 (k N/m3) , 通常取24 k N·m3;
rw——水 (或泥浆) 的容重 (k N/m3) 。
6.4 管外混凝土表面的上升速度
管外混凝土表面的上升速度应保证混凝土在流动性保持指标的时间内能达导管作用半径的最外边沿处。设管外混凝土表面的坡度为1/6, 则管外混凝土表面的上升速度为:
解析大坝水下混凝土心墙工程施工 篇9
1 水下开挖与清淤施工
1.1 槽孔布线开挖
根据后续机械辅助施工的条件要求, 灵活选取前期打孔方式与位置, 通常将坝体顶端正中部位定位混凝土心墙施工轴线, 选定轴线后开孔, 孔长5～9 m, 宽0.5～0.8 m, 不可连续开孔施工, 而应考虑坝体整体稳定情况与防渗工程施工期限要求, 在保证工期的前提下尽量将不同的孔洞分开施工。严格划定人工开挖与机械开挖区域与工期限制, 在关键区域采用人工开挖的施工方式, 开挖的同时建厚度范围为23～27 cm的混凝土护壁, 避免施工不当引发坍塌事故而影响整体施工质量;水下区域使用直径为50～65 cm的机械钻头实施, 依照先期孔→后期孔的顺序依次施工, 辅助夯打开挖施工, 首先将位于水下的土体液化, 再将液化之后产生的泥砂液清理出去。在开挖操作达到既定要求之后, 使用专用工具将施工中产生倾斜现象而未能及时清理的刀墙清理干净。
1.2 黏土浆护壁
在开挖操作完毕后, 及时用黏土浆液进行护壁施工, 以进一步加强前期开挖施工的质量。所用黏土浆液的实际配比依照原定施工设计情况及前期开挖施工质量确定, 并依照槽孔开挖情况估算所需黏土浆液需求量。依照设定好的额配比配置好黏土浆液之后, 用适量的黏土浆液注入各槽孔之中, 浇筑时产生的渗流作用使粘土浆液填充了开挖槽孔中产生的空隙, 为槽孔加上了一层密实的保护层, 从槽孔内外压力及结构的保护两个方面维护槽孔材料稳定。操作中, 应严格依照槽孔多少、大小、结构特点及施工强度估算并配置相应浓度与体积的黏土浆液, 避免因浓度配置不合理造成黏液过度淤积或因浓度过小不能达到保护操槽孔结构的作用, 也避免配置量过多浪费材料成本或配置过少不能满足槽孔保护需求。一般来说, 此阶段所用浆液容重应控制于1.0～1.3 t/m3范围之内。
1.3 清孔与验孔
在开挖与后期护壁操作完毕后, 进行清孔、验孔规划, 并在后续混凝土浇筑施工前2 h实施槽孔清除与验孔操作。将各槽孔之中残存的物质全部清理, 并确保最终的淤积层厚度在8 cm以下。清理完毕后, 实施验孔操作, 根据槽孔实际深度划定验孔操作中的斜孔率检出范围, 以每次检测距离移动25～35 cm的检测间距检测斜孔等问题, 记录并分析斜孔数量、具体参数, 发现偏左、偏右的斜孔立即重复清理刀墙。
2 混凝土浇筑施工
2.1 检查与布置导管
(1) 导管检查, 导管是水下混凝土浇筑施工必备工具, 浇筑前首先要对导管材料及安装情况进行检查。
压水测试:对安装完毕的导管进行压水测试, 记录并分析管内注满混凝土时的最大压力, 并对比水压大小, 前者明显小于后者方为合格;观察连接好的导管是否漏水、接口处是否漏水, 发现漏水现象及时更换并在此测试, 直至合格为止。
实际混凝土浇筑施工操作中, 时刻注意检查导管是否原位不动, 避免因导管误动而引发浇筑失误或中断, 一旦出现导管移动, 应立即复位。不过, 应在正式浇筑操作开始之前便安排专人对导管安装情况反复检查, 浇浇筑过程由有经验的技术人员辅助操作, 确保混凝土连续筑成功。
(2) 导管安装, 由于水下混凝土浇筑具有一定的特殊性, 所用到的导管工具的安装相当重要, 安装布置应综合水深、漏斗与水面间距、混凝土在水中的扩散参数等多种决定性因素, 每个槽孔配备2～4根导管 (实际配备导管数量应严格根据槽孔位置及浇筑施工计划等因素确定) , 设置各导管连续工作, 避免浇筑过程中因某些导管意外问题影响整个浇筑施工操作质量及进度, 导管直径控制于25～35 cm范围内。
2.2 混凝土制作
配合比的确定:根据施工现状估测混凝土配置易性、强度、抗裂性、流动性、填充性、耐久性、容重、抗渗性等参数, 作为后续混凝土配制操作的主要依据;根据施工质量要求设计并配置混凝土材料, 禁用劣质材料。
坍落度与水灰比配置:根据既定选用的导管规格确定坍落度, 一般坍落度在19 cm左右, 浇筑操作开端选用较小的坍落度, 之后坍落度逐渐增加;针对不同的混凝土强度要求及成品易性要求, 将水灰比控制在0.40～1.53之间, 实际水泥使用量需根据工程施工中不同环境混凝土胶凝材料总量确定。
骨料配制:碎石材料大小根据选用导管规格确定, 一般将其粒径控制在导管内径的25%以内;细骨料优先选用砂料, 砂率略高于混凝土, 根据施工中对混凝土材料黏聚性的要求对进一步确定所需砂率, 既不可因砂量过小而降低材料保水性, 也不可因用砂量过大而浪费材料、影响最终浇筑材料的稳定性。经实践证明, 多数大坝水下浇筑混凝土材料砂率最佳范围为42%～48%。
另外, 还需使用合适的外加剂, 常用的有粉煤灰, 其用量对根据水泥用量确定, 一般为材料中水泥总量的15%～23%。此类材料在施工中的使用能够有效增强浇筑混凝土的防渗性能与泵送、浇筑操作中的流动性, 对混凝土材料初凝时间的延长也有重要作用。
2.3 浇筑施工
根据施工质量要求控制混凝土浇筑的上升速度, 以最为合理的上升速度保证混凝土初凝时间合理、控制对心墙孔壁的侧压力大小, 从而有效避免浇筑过程中导管堵塞、大坝开裂的意外情况, 一般来说, 浇筑操作中的上升速度应控制在2.5～3.5 m/h之内。
3 结语
水利工程建设中的大坝水下混凝土心墙工程施工主要从水下的开挖、清淤施工与水下混凝土浇筑施工两大方面实施, 具体又从槽孔布线开挖、黏土浆护壁、清孔与验孔、检查导管、混凝土制作、浇筑施工几个方面依次施工。此种防渗施工方式不仅能够节省材料, 还能最大限度降低外界温度等环境因素对坝体的影响, 但是此种施工方式在日常运用中产生的裂缝不易察觉且补救难度相对较大。目前, 此种施工技术多为中小型砌石坝建筑中用于防渗施工。
摘要：随着水利工程建设规模的日益扩大, 各地对大坝建设质量提出了越来越高的要求。大坝建设与应用过程中的渗漏问题是目前水利工程建设与应用中备受关注的问题之一。本文着重针对拱坝水下混凝土心墙工程施工特点及方式进行了探讨, 从水下的开挖、清淤施工与水下混凝土浇筑施工两大方面探讨了大坝水下防渗工程施工的特点与主要工艺。
关键词：大坝,混凝土心墙,工程施工
参考文献
[1]郑德戈.大坝水下混凝土心墙工程施工[J].企业科技与发展, 2011 (19) :84-85, 89.
水下混凝土灌注桩施工技术 篇10
洛阳新区拓展区高铁大道跨伊河工程, 全长767m, 分左右两幅, 下部采用双柱式墩, 肋板台, 钻孔灌注桩基础, 我单位承建9#墩~19#台, 台桩直径1.5m, 设计桩长25m, 墩桩直径2.2m, 设计桩长分别为9#、10#、11#桩长41m, 12#桩长39m, 13#、14#、16#桩长38m, 15#桩长37m、17#桩长32m、18#桩长31m。本工程质量目标为优良工程, 创“金杯奖”。水下混凝土灌注桩为关键工序。
二、成孔的工艺流程和施工工艺
1、工艺流程。 (图1)
2、施工工艺。先按图纸定位尺寸测设桩位中心点, 换人换仪器进行复测, 再埋设钢护筒, 护筒埋置深度2m, 高度高出地面0.3m, 护筒直径宜比桩径大200~400mm。护筒采用挖坑埋设, 底部和四周填粘土, 分层夯实。护筒中心竖直线与桩中心线重合, 平面允许误差为50mm, 竖直线倾斜不大于1%。
3、泥浆配制。钻孔泥浆一般由水、粘土 (或膨润土) 和添加剂按适当配合比配制而成, 在钻进过程中可以根据不同的地质条件对泥浆的比重和稠度加以调整, 但是在终孔后二次清冲抓孔时必须保证泥浆的性能。其性能指标应符合表1要求。 (表1)
4、钻进成孔。钻进成孔时严格控制桩孔垂直度, 以避免二次成孔造成桩径过大, 开孔时, 应低锤密击。钻进成孔时严格控制泥浆的稠度, 在土层钻进时应根据泥浆的稠度适当注入清水。在钻进和每次提钻时仔细观察成孔情况, 对软粘土层出现的缩径现象和砾石层出现的卡孔现场必须反复扫孔, 确保孔径不小于设计要求。 (表2)
5、钻孔作业。应分班连续作业, 并填写钻孔施工记录。经常对钻孔泥浆进行检测, 不合要求时, 随时改正。经常注意地层变化, 在地层变化处应捞取渣样, 判明后记入记录表中, 并与地质剖面图核对。
6、在钻孔排渣、提钻头除土或因故停机时, 应保持孔内具有规定水位和要求的泥浆相对密度和粘度, 并将钻头提出孔外。
7、清、验孔。 (1) 钻孔深度达到设计标高后, 对孔深、孔径进行检查, 符合要求后, 进行清孔; (2) 第一次清孔采用抽筒捞渣换浆。待导管安装完毕后, 灌注水下混凝土之前, 再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度, 如超过规定, 应进行第二次清孔, 不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。
本工程为摩擦桩, 设计无要求, 对于直径≤1.5m的桩, 沉淀厚度≤300mm, 直径>1.5m或土质较差的桩, 沉淀厚度≤500mm。
三、钢筋笼的施工工艺
1、钢筋质量抽验。钢筋使用前按进场的批次随机抽样送检, 其质量必须符合有关标准规定。
2、在同一根钢筋上宜少设接头, 钢筋接头应设在受力较小区段, 不宜位于构件的最大弯矩处。在焊接接头长度区段内, 同一根钢筋不得有两个接头, 焊接接头长度区段内是指35d长度区段内, 但不得小于500mm。机械连接接头的位置要求, 依照焊接接头要求执行。
3、钢筋笼制作。由于桩基钢筋笼较长, 现场施工过程中将钢筋笼分两段连接, 钢筋笼主筋采用直螺纹连接, 主筋接头按50%错开, 桩基加强筋与主筋点焊连接。
4、钢筋笼安装。钢筋笼安装采用两台吊车分段吊装入孔, 起吊时, 确保钢筋笼和检测管不因吊装而变形。吊装时要对准孔位, 吊直扶稳、缓慢下沉, 避免碰撞孔壁, 待下段钢筋笼下放后, 用导轨穿进吊环横担于枕木上面, 再吊装上段钢筋笼, 两段钢筋笼采用单面搭接焊, 吊环采用2个Φ28钢筋制作, 对称焊牢于钢筋笼上, 吊环长度应提前计算好、焊牢。钢筋笼入孔后, 检查钢筋笼的平面位置偏差。
5、钢筋笼成型中遇到的问题。以38m桩长为例, 钢筋笼总长36m, 主筋为24Φ28, 加密主筋为24Φ28, 长度20.0m, 加强筋为17Φ28, 直径195.7cm, 定位钢筋为Φ20, 每2m设一组, 每组4根, 螺旋筋为Φ14, 从下至上分布为5cm+205×15cm (非加密区) +40×8cm (加密区) , 本钢筋笼分两段, 下段24Φ28主筋长度为18.33m, 上段48Φ28主筋长度为20.00m、17.97m, 主筋接头错开2m。下段钢筋笼重量约为3.5吨, 上段钢筋笼重量约为5.83吨, 由于钢筋笼自重导致钢筋笼变形严重, 特别是上段钢筋笼, 我们初步采用Φ28钢筋十字形支撑, 此法有效地防止了下段钢筋笼的变形, 但上段钢筋笼仍变形严重, 我们又利用等边三角形的稳定性原理, 用三根Φ28钢筋加设在加强筋内部, 防止了上段钢筋笼的变形。
四、灌注桩混凝土浇筑
混凝土的质量对确保钻孔灌注桩的承载力十分重要, 由于桩身混凝土不具备振捣条件, 主要靠混凝土的自重压实和混凝土的流动成型, 所以必须控制好混凝土的配合比、初灌量、导管埋深和浇筑速度、坍落度等参数以保证混凝土的质量和确保混凝土浇注的连续性。
(一) 混凝土配合比。本工程水下混凝土采用商品混凝土, 由试验室试配并出具配合比, 商品混凝土搅拌站集中搅拌。混凝土试配时除满足混凝土的强度等级, 还应保证混凝土具有良好的和易性。 (表3)
1、水泥:采用洛阳黄河同力水泥有限责任公司生产的42.5普通硅酸盐水泥。
2、砂:细度模数为2.5的伊河中砂。
3、石:5~25mm的伊河破碎卵石。
4、外加剂:掺用减水剂, 在不增加用水量的情况下, 增大坍落度以利混凝土浇筑;加入缓凝剂, 延缓混凝土的凝结时间, 以利于混凝土连续浇筑。
5、粉煤灰:掺加粉煤灰, 取代部分水泥用量, 改善混凝土和易性, 降低混凝土泌水性。
(二) 混凝土初灌量、坍落度 (18~22cm) 应满足要求。首批混凝土拌和物下落后, 混凝土应连续灌注, 在灌注过程中, 导管的埋管深度宜控制在2~6m。派专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差, 填写混凝土浇筑记录。
(三) 浇筑速度。为防止钢筋笼上浮, 当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时, 降低混凝土的浇筑速度, 当灌注的混凝土上升到骨架底部4m以上时, 提升导管, 使其底口高于骨架底部2m以上, 即可恢复正常灌注速度。
(四) 控制最后一次灌注量。浇筑的桩顶标高比设计应高出0.5~1.0m, 以保证混凝土强度。
水下混凝土灌注桩的每一个过程都至关重要, 每一道工序之间都是相互关联、相互影响的。特别是混凝土浇筑时的坍落度、泥浆比重、沉淀厚度、初灌量、导管埋深、混凝土灌筑的高度与混凝土浇筑量等参数, 只有每一道工序都严格都按照设计及规范的要求严格执行, 并且细心、认真, 才能保证工程质量。
摘要：本文通过一个工程实例, 阐述直径为2.2米的水下混凝土灌注桩钢筋笼成型及水下混凝土灌筑施工技术、遇到的问题, 以及处理方法。
关键词：成孔,钢筋笼,泥浆比重,水下混凝土灌筑
参考文献