張錦雄

(玉溪新興鋼鐵有限公司, 云南玉溪市 653111)

灰?guī)r區(qū)挖孔樁水下混凝土澆灌及澆灌次序控制

張錦雄

(玉溪新興鋼鐵有限公司, 云南玉溪市 653111)

在灰?guī)r區(qū)的人工挖孔樁施工過程中,有時會遇到地下水位高并且地下水量很大的情況,這時為確保工程質量,需采用水下混凝土澆灌的方法澆筑砼。但通過施工順序的控制,可有效地減少水下澆灌孔數(shù)量,節(jié)約成本、縮短工期。論述了人工挖孔樁水下混凝土的配制、施工設備、灌注方法等,以及灰?guī)r區(qū)人工挖孔樁施工中如何減少水下澆灌孔數(shù)量的方法。

人工挖孔樁;水下混凝土澆灌;澆灌次序;灰?guī)r區(qū)

0 前 言

在鉆孔樁施工中,混凝土的澆灌通常都采用導管水下澆注法。但在采用人工挖孔樁的工地,大多采用井口串筒等簡單的非水下澆注法。根據(jù)作者長期的施工管理經驗,有時雖然大面積施工時水量不是很大,但到收尾樁施工時,孔內水量成倍增長,甚至可能出現(xiàn)樁孔內的水難以抽干的情況,如果采用一般的井口串筒澆灌法,可能出現(xiàn)嚴重的樁身質量事故。混凝土的水下澆灌費時費事,會增加施工成本,但是在人工挖孔樁施工中,有目的地進行水下澆灌孔數(shù)量控制和做好水下澆灌都是同樣的重要。本文結合玉鋼中寬帶工地樁基施工情況,對人工挖孔樁水下澆灌的有關問題及效果予以介紹。

1 水下混凝土澆灌

人工挖孔樁水下混凝土澆灌導管法的原理是,利用導管內混凝土柱和導管外水柱的比重和高度的不同所產生的壓力差,使導管內的混凝土向下流動并托起導管外的初期灌注的混凝土向上運動,同時也頂托著初期灌注的混凝土上面的泥漿或水上升直至所需要的混凝土面標高 (或孔口),從而自下而上地形成連續(xù)密實的混凝土樁身。

1.1 水下混凝土的配制

水下混凝土的強度應滿足樁身強度的要求,并符合《普通混凝土配合比設計規(guī)程》(JGJ 55—2000)的規(guī)定。人工挖孔樁的混凝土為普通混凝土,無法進行水下澆注。為確保樁身質量并滿足水下澆灌工藝的需要,水下混凝土的強度通常應比普通混凝土高一個等級。

水下混凝土的配合比一般根據(jù)實驗室的試驗結果確定。對于水下混凝土施工,應注意以下幾個方面的問題。

(1)材料。水泥宜用 P.042.5普通硅酸鹽水泥,并要求其初凝時間不早于 1.5 h。水泥的質量要達到規(guī)范規(guī)定的標準,有出廠合格證并經試驗合格。砂子為中砂或粗砂,其含泥量不大于 3%,宜選用河砂。碎石的粒徑 10～40 mm(不大于導管內徑的1/6～1/8),含泥量不大于 2%,宜優(yōu)先選用卵石,再選用碎石。

(2)水下灌注的混凝土必須具有良好的和易性,須適當提高水泥用量及砂率。其配合比應通過試驗確定,水灰比宜采用 0.5～0.6,坍落度宜采用160～220 mm。另外,摻入合適摻合料 (如粉煤灰)和外加劑 (如減水劑、緩凝劑和早強劑等),改善調節(jié)混凝土的流動性和凝結時間。外加劑種類、摻入量和摻入程序都必須經過實驗來確定。

總之,水下混凝土的配合比及其性能必須與導管水下灌注的工藝相適應。通過調整配合比,使混凝土具有足夠的可塑性和粘聚性,易于在導管中和井孔的環(huán)狀間隙內流動而又不易離析。要滿足這一點,須對水泥標號、水灰比、骨料的種類和性質、外加劑的種類和性質等多方面進行周全的考慮。另外,攪拌要均勻,攪拌時間要適宜;在輸送過程中,不得出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象。一般來說,水下混凝土的強度越高時,其耐久性也越好,因此,必須保證所配出來的混凝土強度等于或高于設計要求的強度。

1.2 水下混凝土灌注的設備

水下澆灌砼施工需要砼攪拌機、砼灌車、砼泵車、吊車、砼導管、水泵、漏斗、備用發(fā)電機等。

為保證水下灌注時不因設備故障的原因造成灌注質量問題,不僅要求施工設備完好配套,而且還要有應急備用的設備。重點做好以下幾方面的保證。

(1)施工過程中可能發(fā)生斷電情況,因此一般須備用 1臺 120 kW的發(fā)電機;另外,攪拌機也可能出現(xiàn)故障,因此,攪拌機應不少于 2臺,并保持完好。

(2)導管是灌注水下混凝土的重要工具,其直徑大小要根據(jù)孔徑、灌注強度、骨料尺寸等進行選擇。導管應具有足夠的強度和剛度、管壁光滑平直、且密封性良好不漏水。因此,對導管須進行密封、承壓和接頭抗拉的試驗。

1.3 水下混凝土的澆灌

在混凝土澆灌前,所放鋼筋籠和孔洞的中心要對應,定位要準確,鋼筋籠安放到位后應立即安設砼導管。

(1)砼導管的制作及安裝。導管壁厚不宜小于3 mm,直徑宜為 200～273 mm,宜采用無縫鋼管制作。導管的分節(jié)長度一般為 2～4 m,底管長度不宜小于 4 m,一般為 6 m,底部應焊設加強箍,兩管之間可用法蘭或絲扣連接。為避免提升導管時法蘭掛住鋼筋籠,可設置錐形護罩,或采用加焊三角形加勁板等有效措施。導管使用前應試壓,試壓壓力一般為0.6～1 MPa,并要試驗混凝土隔水滑閥是否能通過。使用絲扣連續(xù)的導管,應注意使用、運輸和堆放中不得碰撞導管連接口的螺紋或壓壞管口。在每次灌注混凝土使用完畢后,應立即沖冼干凈導管,及時在導管連接口的螺紋涂油防繡。

(2)澆灌水下混凝土。在灌注混凝土之前先用水濕潤導管,在向漏斗內放入混凝土之前,最好先配制與混凝土內砂漿相同配比的水泥砂漿約 0.2 m3,并放入滑閥以上的導管和漏斗中,然后再放入混凝土。向孔內灌注混凝土之前,必須確認儲料斗內有足以將導管的底端一次性埋入水下混凝土中至少0.8 m以上深度的混凝土儲存量后,方可剪斷滑閥的鐵絲,讓滑閥和混凝土在排除導管內的水的同時,從導管內沖入孔底。灌入第一斗混凝土時,導管底端到孔底的距離應為 0.5 m,排塞后不得將導管插回孔底。

隨著混凝土的上升,要適當提升和拆卸導管,一般宜保持導管底端埋入混凝土面以下 2～4 m,不宜大于 6 m和不得小于 1 m,嚴禁把導管底端提出混凝土面。導管埋入混凝土的深度,主要是根據(jù)人工挖孔樁的地下水的多少及是否有承壓水來判斷。在水下混凝土澆灌過程中,應有專人測量導管埋深,填寫好水下混凝土澆灌記錄表。提升導管時應避免碰掛鋼筋籠。當混凝土面接近鋼筋籠底時,應嚴格控制導管的埋管不要過深,當混凝土面上升到鋼筋籠內 3～4 m再提升導管,使導管底高于鋼筋籠底端,以防鋼筋籠上浮。應控制最后一次混凝土的灌注量,一般應控制樁頂在設計樁頂標高以上約 0.8 m,并確保有效樁段內不含浮漿。灌注樁身混凝土時,每條樁的留置試塊不得少于 1組 (3件)。

2 灰?guī)r區(qū)孔樁灌注次序的控制

水下灌注次序的控制就是根據(jù)地下水的水文地質條件,通過孔樁成孔和澆注順序的設計,利用挖孔施工中的抽排水作用,使 1個場地內的孔樁大部分或全部實現(xiàn)干孔或少水條件下澆注。

在灰?guī)r區(qū),通?；鶐r起伏較大,而且灰?guī)r大多裂隙發(fā)育,水易向低凹的基巖面處匯集。所以,可將某個低點及其匯水區(qū)作為地下水排水控制單元來進行成孔澆注施工順序設計。具體辦法是:

(1)在 1個排水控制單元內,根據(jù)地下水的大小來確定一序開挖孔的數(shù)量,通過這些孔的開挖和抽水,能使地下水水位得到有效下降,并使每 1個孔的水量都在可抽排的范圍內,讓其開挖可以基本正常地進行;

(2)在巖面低凹處,選擇 2個 (或以上)相鄰較近的孔互為排水孔,實現(xiàn)各自的開挖成孔和護壁支護;

(3)在巖面低凹處孔的強力抽排水的降水作用下,實現(xiàn)整個場地 (或排水單元)相對較淺的大部分孔可在干孔或少水條件下澆灌;

(4)最后留下巖面地凹處的深孔,采用特殊的導管水下混凝土澆灌。

3 工程實例

玉鋼中寬帶主廠房的人工挖孔樁總 186棵,每棵樁深度均在 25～30 m。地質條件極為復雜,基本上每棵樁均有 2層硫砂層,總厚度為 4～9 m,樁端持力層為灰?guī)r,裂隙發(fā)育,基巖面為凹槽形分布。地下水位在地表下 2 m,且地下水極為豐富,又處在雨季施工,造成了人工挖孔樁有大量的積水要用水泵抽水。整體上廠房南面靠煉鋼區(qū)域相對巖層較淺,灰?guī)r樁端持力層在地下 25 m左右,西面靠山坡邊的區(qū)域巖層在地下 25 m左右,東面靠主公路區(qū)域的巖層在地下約 30 m,北面靠大門區(qū)域的巖層在地下約30 m,東北角上少數(shù)區(qū)域的巖層在地下 32 m左右。根據(jù)基巖面的空間展布和地下水流向分析,進行了合理的施工順序設計,編排了系統(tǒng)的成孔澆注順序,使絕大部分的孔(179個)實現(xiàn)了在干孔條件下用普通工藝簡易澆灌。具體就是先施工主廠房南面靠煉鋼區(qū)及西面靠山坡的人工挖孔樁,其次施工廠房中間的人工挖孔樁,再施工廠房東面及北面的人工挖孔樁,有目的在廠房東北角區(qū)域預留了后澆抽排水孔 7個。當大量的樁已澆灌了砼后,余下的預留人工挖孔樁水量就更大了,這 7棵人工挖孔樁用 2臺Φ100 mm的水泵持續(xù)抽排,剛好能把人工挖孔樁內的積水抽干。根據(jù)實際情況及預先考慮的施工方案,對這 7棵人工挖孔樁采用了水下混凝土澆灌且施工完成后全部做了大、小應變的檢測,檢測結果均滿足了設計及規(guī)范的要求。到現(xiàn)在為止,已有 5 a時間,中寬帶的主廠房完好。

4 結 論

(1)人工挖孔樁水下混凝土的澆灌是可行的,在嚴格控制的前提下,質量是可以保證的。

(2)在有地下水、裂隙發(fā)育的灰?guī)r區(qū)施工時,有目的的進行施工順序設計,在巖面低凹處地下水集中的地方預留極少數(shù)人工挖孔樁作排水用,最后按水下混凝土澆灌施工,這樣能有效減少水下澆灌孔的數(shù)量,保證絕大多數(shù)人工挖孔樁能按正常的工序施工。

[1] JGJ79-2002.建筑地基處理技術規(guī)范[S].

[2] JGJ55-2000.普通混凝土配合比設計規(guī)程[S].

[3] 呂志剛,桑振宇,田志明.淺析水下混凝土灌注樁施工質量的控制[J].水利科技與經濟,2008,(8).

[4] 翟新杰.淺談如何控制水下混凝土灌注樁的施工質量[J].山西建筑,2008,(6).

2010-07-01)

張錦雄 (1968-),男,工程師,從事建筑施工及建設項目管理工作,Email:yggcbzjx@163.com。