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水下灌注樁施工難點及注意事項

2022-10-17

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常見的施工難點

由于水下鉆孔灌注樁基礎施工速度快、質(zhì)量相對穩(wěn)定、受氣候因素影響不大，所以它們已被普遍采用。鉆孔灌注樁基礎的施工基本流程：施工放樣、鋪設套管、鉆機到位、清除孔底孔、浸漬鋼籠鎮(zhèn)流器、次級留置導管、水下混凝土灌注清孔、樁。在水下混凝土灌注的質(zhì)量影響因素的復雜性，施工質(zhì)量控制環(huán)節(jié)往往成為水下鉆孔灌注樁基礎質(zhì)量控制點的困難。

水下混凝土灌注施工經(jīng)常出現(xiàn)的問題有：導管嚴重的空氣和水的泄漏，樁的折斷。形成一個松散的層次結(jié)構(gòu)的混凝土、泥或膠囊，有浮漿夾層出現(xiàn)直接造成斷樁，混凝土的質(zhì)量受到影響，造成廢樁重作；導管埋入混凝土的長度過深，致使周圍的摩擦力增加，導管拔不出來，繼而出現(xiàn)了樁斷的現(xiàn)象，導致灌注不能順暢的進行，致使導管外部的混凝土跟著時間的變化降低流動性損失導致惡化；含砂率小的混凝土的和易性和坍落度太小以及其他因素，都有可能導致導管堵塞，致使?jié)仓鄺l，再次進行澆注時位置發(fā)生偏差沒有及時得到處理，混凝土內(nèi)就會出現(xiàn)浮漿夾層，產(chǎn)生樁斷的現(xiàn)象；由于混凝土等待時間增加，使混凝土在管道內(nèi)部流動性變差，使混合混凝土不能進行正常灌注；套管與地基基礎不好，就會造成套管壁帶水，引起周邊地面沉降，不能保證成樁質(zhì)量；由于實際的地質(zhì)原因問題和不正確的鉆孔，就有可能致使孔壁坍塌；由于終孔試驗誤差或者過程中嚴重塌孔致使之后的鋼筋籠下沉淀過厚，或澆筑高度不到位，導致樁長；由于工作人員的不細致或者是認為的操作錯誤，導致聲測管不能正常進行工作，導致對樁基的超聲波的檢測不能正常進行。

混凝土的配合比要準確

1、水泥的選擇

通常情況下。我們一般施工建設中所使用的水泥大多是普通硅酸鹽和硅酸鹽水泥兩種。一般初步凝結(jié)時間最好不要早于兩個半小時，其強度應該高于四十二點五度。施工中的所使用的水泥應該在實驗室里通過物理性能測試，才能滿足實際施工中的要求，并且混凝土中水泥的實際用量最好不要超過五百千克每立方米，要嚴格按照其規(guī)定的標準進行使用。

2、骨料的選擇

骨料的實際選擇有兩種，一種是卵礫石，一種是碎石，在實際施工過程中應該把卵礫石作為首選。選擇骨料的實際粒徑應該是導管的0.1667到0.125之間與鋼筋最小距離應該是0.25，并且粒徑要保證在40毫米內(nèi)。粗骨料的實際等級配比要確?；炷烈哂泻芎玫暮鸵仔?，而細骨料最好使用中、粗砂礫?；炷林袑嶋H含砂概率應該在9/20到1/2之間。水和灰的比例應該在1/2到3/5之間。

3、提升和易性

為了增加混凝土的和易性，在混凝土中不要加入其他外加劑，水下施工中使用的混凝土外加劑有減水、緩釋以及旱強劑等，想要在混凝土中加入外加劑，就一定要經(jīng)過實驗確定其使用種類、使用分量，以及加入的程序等。

總而言之，混凝土配合比必須適應導管水下灌注，混凝土配比的適合性可以讓其具有足夠的塑性和粘聚性，在灌注過程中在導管內(nèi)具有良好的流動性又不容易發(fā)生離析現(xiàn)象，通常來說當水下混凝土強度高，其混凝土的耐久性也會很好。所以從水泥的強度等級，水泥和水的實際用量的總比例和性能等各種摻雜添加劑等多個方面進行考慮，保證混凝土質(zhì)量。并確?；炷恋牡燃壟浔葟姸鹊燃墤哂谠O計時的強度?；炷翑嚢钑r間要合適并且要攪拌均勻，如混凝土攪拌運輸過程中，發(fā)生攪拌不均勻或泌水離析等現(xiàn)象現(xiàn)象，混凝土流動性差，就不能進行使用。

首灌量要求

混凝土首灌量應能保證混凝土灌入后導管埋入混凝土內(nèi)的深度不小于1.0m，使導管內(nèi)混凝土柱與管外泥漿壓力平衡。混凝土首灌量按下式應通過計算確定。

V=π/4（d 2h1+kD 2h2）

式中 V—混凝土初灌量，m3；

h1—導管內(nèi)混凝土柱與管外泥漿壓力平衡所需高度：

h1=（h-h2）γw /γc，m；

h—鉆孔深度，m；

h2—初灌混凝土下灌后，導管外混凝土面高度，取1.3～ 1.8m；

γw—泥漿重度，取11～12kN/m3；

γc—混凝土重度，取23～24kN/m3；

d—導管內(nèi)徑，m；

D—樁孔直徑，m；

k—混凝土充盈系數(shù)，取k =1.1～1.3。

首灌量對灌注樁成樁質(zhì)量極其重要。合理的首灌量，既能順利施工，又能使漏斗灌滿后混凝土埋管深度滿足要求；同時，通過首灌對孔底沉渣進行又一次的沖洗，可有效提高樁基承載能力，所以對首灌量必須嚴格要求。

灌注速度控制

首先，分析一下樁身自重傳力給土層的轉(zhuǎn)換機理。鉆孔樁的樁土相互作用在樁身混凝土灌注時即開始形成，先灌注的混凝土在后灌混凝土的壓力下逐漸密實、壓縮，并發(fā)生沉降，這種相對于土的位移即受周圍土層向上的阻力，樁身重量通過這種阻力逐步傳遞到土層中去。灌注快的樁，當全部灌完后，混凝土雖然還未初凝，但經(jīng)過灌注時不斷沖擊和壓實，并滲透到四周土層中，這時的混凝土已不同于一般的流體，對土的粘著作用及本身抗剪已形成阻力；而灌注慢的樁，由于混凝土已接近初凝，與土壁之間的阻力將更大。

鉆孔樁自重傳給周圍土層的比例與灌注速度有直接關(guān)系。灌注速度快，作用給樁周土層的比例??；灌注速度慢的，作用給樁周土層的比例大。因此提高灌注速度不但對保證樁身混凝土的均質(zhì)性起到良好的作用，同時可使樁身重量較多地儲存于樁底，減少樁周摩阻力的負擔，而樁底反力在以后的使用中很少得到發(fā)揮，這對改善樁基受力狀況、提高使用效果起到一定作用。

實踐證明，一根樁的灌注工作越快越順利，這根樁的質(zhì)量也一般較好；越是拖拉延誤，越容易出事故，因此一定要做到快速連續(xù)灌注。

每根樁的澆注時間按初盤混凝土的初凝時間控制，必要時可適量摻入緩凝劑。

控制導管埋深

水下混凝土灌注過程中，導管埋入混凝土的深度適中，則混凝土擴散均勻，密實性好，其表面也較平坦；反之，混凝土擴散不均勻，表面坡度大，易于分散離析，影響質(zhì)量，所以必須控制導管的合理埋深，保證樁身質(zhì)量。

導管埋深太大、太小對成樁質(zhì)量均有影響。埋深太小時，混凝土容易沖翻孔內(nèi)的混凝土面而將沉渣卷入，造成加泥甚至斷樁，在操作過程中也易將導管拔出混凝土面；埋深太大時，混凝土頂升阻力很大，混凝土無力平行上推而僅沿導管外壁向上推擠至頂面附近再向四側(cè)運動，這種渦流也易將沉渣卷入樁身四周，產(chǎn)生一圈劣質(zhì)混凝土，影響樁身強度。此外埋深較大時，上部混凝土長時間不動，塌落度損失大，容易發(fā)生堵管的斷樁事故。因此導管的埋深一般控制在2～6m，對大直徑超長樁可控制在3～8m范圍內(nèi)。灌注過程應勤提勤拆，拆卸導管前應準確測量孔內(nèi)混凝土面標高。

控制清孔時間

成孔結(jié)束后，應及時進行下道工序施工，二次清孔驗收合格后盡快進行混凝土灌注，不能停滯時間太長。若停滯時間太長，由于孔壁土層有一定的滲透性，而使泥漿中的固體顆粒粘附在孔壁上形成較厚泥皮，泥皮在混凝土灌注中被夾在混凝土與土壁之間，有潤滑作用，使混凝土與土壁之間摩阻力降低。另外，土壁長時間浸泡在泥漿中，土的某些性質(zhì)也會改變，有的土層可能會膨脹，強度變低同樣也影響樁的承載能力。因此，施工時應嚴格按規(guī)范要求，盡量縮短成孔后至混凝土灌注時間，清孔合格后在30min內(nèi)盡快灌注混凝土。

控制樁頂混凝土質(zhì)量

由于上部荷載通過樁頂傳遞，所以必須保證樁頂混凝土強度滿足設計要求。當澆注接近樁頂標高位置時，應控制好最后一次澆注量，可適當減少混凝土的塌落度，使樁頂混凝土的超灌高于設計樁頂標高一倍樁徑，以便鑿除樁頂部浮漿層后達到設計標高的要求，且必須保證樁頂混凝土強度滿足設計要求。大直徑超長樁的超灌高度應依據(jù)樁長、樁徑綜合考慮，比一般灌注樁大一些，因為大直徑超長樁灌注時間長，沉渣及浮漿積聚厚，防止測繩難以準確判別濃泥漿或混凝土的表面而發(fā)生誤測。在拔出最后一節(jié)導管時，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的濃泥漿擠入而形成“泥心”。

在水下混凝土灌注過程中，為了保證成樁質(zhì)量，還有許多值得注意的環(huán)節(jié)。二次清孔時對泥漿各項性能指標的控制，泥漿比重根據(jù)不同土層情況宜在1.15～1.25之間，含砂率≤8%，粘度≤28s；灌注前對孔底沉渣厚度的測定要準確，直到滿足設計要求才能澆注；導管的連接要求平直、密封，導管使用前及使用一段時間后應做壓力試驗，壓力試驗用的壓力依據(jù)施工中可能出現(xiàn)的最大壓力來做，耐壓應達到0.6～0.9MPa；灌注前，為使隔水栓能順利排出，導管底部距孔底距離宜控制在0.3～0.5m，對直徑標準＜600的樁，可適當加大導管底部距孔底距離；混凝土灌入前，應先在漏斗內(nèi)灌入0.1～0.2m3的1∶1.5水泥砂漿，然后再灌入混凝土。

另外，在澆注過程中，當導管內(nèi)混凝土不滿而進入空氣時，后續(xù)的混凝土宜通過溜槽慢慢注入到漏斗和導管，不得將混凝土從上面傾入導管內(nèi)，以免在導管內(nèi)形成高壓氣囊，擠出管節(jié)間的橡膠墊而使導管漏水。在澆注過程中，應有專人測量孔內(nèi)混凝土面的上升高度，填寫水下混凝土灌注記錄，對灌注過程中的一切故障均應記錄備案。

常見問題和解決措施

1、導管進泥水

灌注水下混凝土所用導管內(nèi)進泥水也是灌注樁施工中常發(fā)生的一種施工質(zhì)量問題，主要現(xiàn)象表現(xiàn)為澆筑混凝土時，導管內(nèi)出現(xiàn)涌泥，混凝土被污染，降低了強度，造成夾層，引起滲漏。主要由以下幾種原因所致。

1）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）導管插入混凝土內(nèi)深度不夠，使泥漿混入導管中。

3）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。拔出導管過快，泥漿被擠入管內(nèi)。

為避免發(fā)生導管進泥水，事前要采取相應措施加以預防，主要預防措施有以下幾種。

1）首批混凝土量應經(jīng)計算確定，保持足夠的數(shù)量和下沖力，使泥漿排出導管外。

2）導管口離槽底應保持不小于300 mm～500 mm的距離。

3）導管插入混凝土深度保持不小于2.0 m。

4）澆灌中注意控制澆灌速度，經(jīng)常用測錘測定混凝土上升面，根據(jù)測定高度，確定拔導管的速度和高度。

如在施工中發(fā)生導管進水（泥），要當即查明事故原因，采取以下處理方法。

1）若是上述第一、二種原因引起的，如槽底混凝土深度小于0.5 m，可重新放隔水塞澆筑混凝土，否則應將導管拔出，將槽底的混凝土用空氣吸泥機清出，重新澆筑混凝土；或改用帶活底蓋子導向管插入混凝土內(nèi)，重新澆筑混凝土。

2）若是第三種原因引起的,應漿導管拔出重新下導插入混凝土內(nèi)1 m左右，用吸泥泵漿導管內(nèi)的泥水吸出抽干，然后加防水塞重新灌注混凝土，對于重新灌注的砼，前兩盤要加大水泥用量，導管內(nèi)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。

2、堵管

在灌注過程中，混凝土在導管中下不去，稱為堵管。堵管有以下兩種情況。

1）混凝土開始澆灌時，隔水塞卡在導管內(nèi)，造成澆灌臨時中斷，其原因為：隔水塞（球）制作、加工尺寸不規(guī)矩，尺寸偏差過大，被卡在導管內(nèi)，沖不出來；導管下入前，內(nèi)壁混凝土漿渣未徹底清除干凈；混凝土坍落度過大，和易性差，砂子擠夾在隔水塞（球）與導管之間，使隔水塞下不去。

2）混凝土導管內(nèi)被混凝土堵塞，混凝土下不去，難以順利進行澆灌。其原因為：導管口離孔底距離過小或插入到孔底沉渣中，混凝土難以從管底擠出；混凝土下沖力不夠或混凝土坍落度過小，石子粒徑過大，砂率過小，流動度差，混凝土難以下落；澆灌下料間隔時間過長，混凝土變稠，流動度下降，或已凝固。

針對以上兩種情況，分析其發(fā)生的原因，要采取有利的預防措施，比如隔水塞加工、制作尺寸要符合要求，澆灌砼前導管要清理干凈，嚴格控制砼的拌制質(zhì)量及澆灌時間，計算好導管距孔底的距離，準確計算初灌混凝土的數(shù)量。

如發(fā)生堵管問題分析其產(chǎn)生的原因?qū)倌念惗鹿軉栴}，針對堵管類型可采用以下兩種辦法進行處理：如為上述第一種類型可采用搗（上部堵塞）、鐓、拆（中下部堵塞）的辦法處理，如為第二種類型可采用長鋼筋焊接沖搗管內(nèi)砼使砼下落，對于輕微堵管可利用吊車抖動導管吊繩及在導管口安裝附著式振搗器使砼下落，如仍不能下落時，應立即拔出導管逐段拆除，并將管內(nèi)混凝土清理干凈，按照導管進水第三種原因引起的方法重新進行灌注工作。

3、埋管

灌注過程中導管拔不動或灌注完畢導管無法拔出統(tǒng)稱為埋管，常因?qū)Ч苈裆钏?，但澆灌砼時間過長，沒有及時活動導管或鋼筋籠上鋼筋焊接不牢，吊放和澆灌混凝土時被碰撞散開，將導管卡住也是埋管的原因。

預防辦法：灌注水下砼時，要派專人經(jīng)常測定導管在砼內(nèi)的埋置深度，一般宜控制在2 m~6 m內(nèi)，并且灌注砼時要經(jīng)常小幅度的抖動導管以防止導管與砼粘結(jié)，并且要盡可能的縮短砼的灌注時間，如必須間歇時應將導管拔到最小埋置深度，下鋼筋籠前要檢查焊接牢固，不得有開焊，在下導管時發(fā)現(xiàn)鋼筋籠有散開時，要及時進行糾正補焊牢固。

若埋管事故已發(fā)生，應立即用大噸位的吊車進行提升導管，若仍無法拔出導管，應采取措施將導管強力拔斷，然后按照處理斷樁的辦法處理。如果埋導管時已灌砼未初凝且流動性還未減少，可以將砼表面的泥渣用吸泥泵吸出，然后重新下導管重新灌注砼，灌注時與導管進水第三種原因的處理辦法類同。

4、少灌

少灌又稱短樁，產(chǎn)生原因：灌注結(jié)束后，由于孔口坍方或下部頂上的泥漿比重過大，使得漿渣過稠，施工人員用測錘未測到砼表面，而誤以為砼已灌注到樁頂設計高程，使得樁灌短所造成的事故。

預防辦法包括以下幾方面。

1）孔口護筒要埋設要嚴格按規(guī)范要求，以防止孔口坍方，且在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)有孔口塌方現(xiàn)象要及時進行處理。

2）樁成孔后，要及時清除沉渣，使得沉渣厚度符合規(guī)范要求。

3）嚴格控制鉆孔護壁的泥漿比重，使得泥漿比重控制在1.1～1.15之間，而且澆注砼前孔底500 mm以內(nèi)的泥漿比重應小于1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。

處理辦法視具體情況而定，如無地下水時，可將樁頭挖出，人工鑿除樁頭浮漿及泥土，露出砼新槎，然后支模進行接樁；如為在地下水里，可將護筒接長埋至原灌砼面下50 cm，用泥漿泵漿泥漿抽干，清除渣物，然后漿樁頭清理干凈進行接樁。

5、斷樁

大都是以上各種問題引起的次生結(jié)果。此外，由于清孔不徹底，或灌注時間過長，首批混凝土已初凝，流動性降低，而續(xù)灌的混凝土沖破頂層而上升，因而也會在兩層混凝土中夾有泥漿渣土，甚至全樁夾有泥漿渣土形成斷樁。對于斷樁問題的防治，主要是要做好上述問題的預防及治理。對于已發(fā)生的斷樁，應會同主管部門、設計單位、工程監(jiān)理以及施工單位的上級領(lǐng)導單位，共同研究，提出切實可行的處理辦法。

據(jù)以往的經(jīng)驗，如發(fā)生斷樁可采用如下處理辦法。

1）斷樁后，如能提出鋼筋籠，要迅速將其提出，然后用沖擊鉆重新鉆孔，清孔后下鋼筋籠，重新灌注砼。

2）如因堵管斷樁，且已灌砼未初凝，在提出并清理導管后使用測錘測出已灌砼頂面位置，并準確計算漏斗及導管容積，將導管下到已灌砼頂面以上10 cm位置，加球膽。繼續(xù)灌注砼，當漏斗內(nèi)的砼充滿導管的瞬間將導管壓入已灌砼頂面以下，即完成濕接樁。

3）若因坍孔、導管無法拔出造成斷樁等無法處理時，可會同設計單位結(jié)合質(zhì)量事故處理報告提出補樁方案，在原樁兩側(cè)進行補樁。

4）如在樁身檢測中發(fā)現(xiàn)斷樁，此時樁已成型，可以會同有單位研究采用壓漿補強的處理辦法進行處理。詳參見有關(guān)樁基補強資料。