陳永剛 龍巖市高速公路建設(shè)指揮部

車(chē)頭大橋樁基水下混凝土灌注施工及質(zhì)量控制

陳永剛 龍巖市高速公路建設(shè)指揮部

結(jié)合永武高速公路A 7合同段車(chē)頭大橋鉆孔灌注樁的混凝土施工過(guò)程，簡(jiǎn)要介紹了樁基礎(chǔ)水下混凝土澆筑的施工方法及注意事項(xiàng)。

水下混凝土；灌注；施工

underwater concrete; pouring; construction

1 工程概況

車(chē)頭大橋位于福建永武高速A7合同段內(nèi)，永武高速公路是國(guó)家高速公路“長(zhǎng)春至深圳”福建省境內(nèi)段的組成部分,起點(diǎn)位于福建永安市，終點(diǎn)福建武平。大橋全長(zhǎng)307米，橋型布置為：10×30米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，跨越新泉河。橋墩采用柱式墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基布置為2×2×9共36根，樁徑分為1.6m、1.8m。全橋樁長(zhǎng)最長(zhǎng)40m,最短15.83m設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25。

2 水下混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作

2.1 水下混凝土砼制備

水下混凝土配合比設(shè)計(jì)注意控制砼初凝時(shí)間及坍落度。一般砼初凝時(shí)間僅3～5小時(shí)，只能滿(mǎn)足淺孔小樁徑灌注要求，而深樁灌注時(shí)間約為5～7小時(shí)，因此應(yīng)加緩凝劑，使砼初凝時(shí)間大于8小時(shí)。坍落度應(yīng)控制在180±20毫米之間，砼灌注距樁頂約5米處時(shí)，坍落度控制在160～170毫米，以確保樁頂浮漿不過(guò)高。原材料選擇根據(jù)要求采用級(jí)配良好的中砂，嚴(yán)格控制并檢測(cè)每批砂的含泥量、含水率、堅(jiān)固性、泥塊含量及堿集料反應(yīng)等，篩分試驗(yàn)要求其細(xì)度模數(shù)控制在2.3～2.8;粗集料采用級(jí)配良好的石灰?guī)r或花崗巖碎石。要求粒徑在5～25mm，滿(mǎn)足JTJ041－2000《公路橋涵施丁技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的最大粒徑不應(yīng)大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4。同時(shí)不應(yīng)大于40mm的要求，并嚴(yán)格控制并檢測(cè)碎石的含泥量、針片狀顆?？偤?、巖石的抗壓強(qiáng)度、壓碎指標(biāo)、泥塊含量和堿集料反應(yīng)等。選用的硅酸鹽水泥，除進(jìn)場(chǎng)時(shí)提供相應(yīng)的質(zhì)保書(shū)外，還須嚴(yán)格按規(guī)范對(duì)其取樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性及膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可投入使用。

2.2 導(dǎo)管檢驗(yàn)準(zhǔn)備

車(chē)頭大橋樁基水下混凝土灌注采用直升導(dǎo)管法，導(dǎo)管采用φ273mm×8mm無(wú)縫鋼管制成，接頭為快速接頭。使用前必須做水密試驗(yàn)，其方法是把拼裝好的導(dǎo)管先灌滿(mǎn)水，兩端封閉，一端焊接出水管接頭。另一端焊接迸水管接頭，并與水泵出水管相接，啟動(dòng)水泵給導(dǎo)管注入壓力水，當(dāng)水泵的壓力表壓力達(dá)到導(dǎo)管須承受的計(jì)算壓力時(shí)，穩(wěn)壓10 min后接頭及接縫處不滲漏即為合格。 砼灌注量與泥漿至砼面高度、砼面至孔底高度、泥漿的密度、導(dǎo)管內(nèi)徑及樁孔直徑有關(guān)。計(jì)算導(dǎo)管可能承受的最大內(nèi)壓力Pmax如式：

式中：Pmax-導(dǎo)管可能承受到的最大內(nèi)壓力（Kpa)；

rc-混凝土密度（KN/m3),取24.0KN/ m3；

hc-導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱最大高度（m),取車(chē)頭大橋最長(zhǎng)樁基40米；

rw-孔內(nèi)泥漿的密度（KN/m3),取11.0KN/m3；

hw-孔內(nèi)泥漿的深度(m)；

計(jì)算Pmax=676Kpa,進(jìn)行水密試驗(yàn)。

2.3 樁基清孔準(zhǔn)備

當(dāng)樁基礎(chǔ)成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)充分利用鉆桿在原位進(jìn)行第1次清孔，直到孔口返漿比重持續(xù)小于1.00～1.20，測(cè)得孔底沉渣厚度小于50mm，即抓緊吊放鋼筋籠和沉放混凝土導(dǎo)管，沉放導(dǎo)管時(shí)檢查導(dǎo)管的連接是否牢固和密實(shí)，以防止漏氣漏漿而影響灌注，由于孔內(nèi)原土泥漿在吊放鋼筋籠和沉放導(dǎo)管這段時(shí)間內(nèi)使處于懸浮狀態(tài)的沉渣再次沉到樁孔底部，最終不能被混凝土沖擊反起而成為永久性沉渣，從而影響樁基工程的質(zhì)量。因此，必須在混凝土灌注前利用導(dǎo)管進(jìn)行第2次清孔，當(dāng)孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規(guī)范要求后，應(yīng)立即進(jìn)行水下混凝土的灌注工作。

3 水下混凝土灌注操作技術(shù)

3.1 導(dǎo)管下放就位

鋼筋籠下放定位完成后，及時(shí)下放混凝土澆筑導(dǎo)管。導(dǎo)管下放前檢奄每根導(dǎo)管是否干凈、暢通、有無(wú)小孔眼以及止水“O”型密封圈的完好性。導(dǎo)管接長(zhǎng)時(shí)采用兩根工字鋼加工而成的活動(dòng)卡盤(pán)固定，逐節(jié)吊裝接長(zhǎng)下放，導(dǎo)管底標(biāo)高要求控制在距樁底標(biāo)高以上40cm處。下放過(guò)程中注意垂直快速，并保持與孔位中心線(xiàn)一致。導(dǎo)管接長(zhǎng)中要檢查“O”型密封圄的完好性和涂抹黃油，保證導(dǎo)管密封性和拆除方便。

3.2 二次清孔

安裝導(dǎo)管到位后，采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)繩和標(biāo)準(zhǔn)錐形測(cè)錘(重4～6kg，錐底直徑13～15cm，高20～22cm)來(lái)檢測(cè)實(shí)際孔深，根據(jù)終孔孔深反算孔底的沉渣厚度，檢查泥漿指標(biāo)和沉渣是否滿(mǎn)足要求。如果不能滿(mǎn)足要求，馬上利用混凝土澆筑導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，直到孔底沉渣厚度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。及時(shí)報(bào)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理檢測(cè)泥漿指標(biāo)和沉渣厚度，合格后，立即拆除吸泥彎頭，開(kāi)始澆筑水下混凝土。

3.3 首批混凝土澆筑

按JTJ 041-2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，首批混凝土的用最應(yīng)滿(mǎn)足導(dǎo)管初次埋深H2≥1.0m和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。設(shè)導(dǎo)管下口離孔底40cm，參照規(guī)范進(jìn)行計(jì)算各墩樁基首批混凝土用量（式2計(jì)算)：

式中:V-首批混凝土所需用量（m3)

D-樁孔直徑（m)

H1-導(dǎo)管底端至孔底間距（m)

H2-導(dǎo)管初次埋置深度（m)

D-導(dǎo)管內(nèi)徑（m)

h1-混凝土面高度到達(dá)H2頂面時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外（或泥漿）壓力所需的高度(m),h1=rwhw/rc（rw、hw、rc意義同式1）

以車(chē)頭大橋右幅1#墩-1號(hào)樁基為例，樁徑1.6米，樁基礎(chǔ)長(zhǎng)28.908米，計(jì)算V=2.85m3，首批混凝土澆筑的集料斗容量采用4m3大于V。首批封底混凝土采用拔塞法施工。先在小料斗底口安裝塞子封住小料斗，集料斗混凝土裝滿(mǎn)后。稍微打開(kāi)集料斗閥門(mén)放混凝土入小料斗，同時(shí)吊車(chē)起吊拔塞，在小料斗混凝土下落的同時(shí)全面打開(kāi)集料斗閥門(mén)，連續(xù)補(bǔ)充混凝土進(jìn)入小料斗中，封底混凝土在沒(méi)有灌注完前保證小料斗不要漏空。

3.4 正常澆筑

首批混凝土封底成功后，隨即轉(zhuǎn)入正常灌注階段。混凝土經(jīng)泵送，不斷地通過(guò)集料斗、澆筑料斗及導(dǎo)管灌注至水下，直至完成整根樁的澆筑。正常灌注階段導(dǎo)管埋深控制在2～6m，且每30min左右測(cè)量一次混凝土面標(biāo)高，測(cè)點(diǎn)不少于2個(gè)，當(dāng)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)較大的高差時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深。當(dāng)混凝土灌注臨近結(jié)束時(shí)，核對(duì)混凝土的澆筑數(shù)量，以確定所測(cè)混凝土的高度是否準(zhǔn)確，當(dāng)確定混凝土頂面標(biāo)高到位后，停止灌注。灌注完成后，混凝土頂面應(yīng)高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.5～1.0m，以保證樁頭混凝土質(zhì)量。

4 注意事項(xiàng)

4.1 防止混凝土澆筑時(shí)出現(xiàn)堵管現(xiàn)象

堵管現(xiàn)象主要分為兩種，一種是氣堵，當(dāng)混凝土滿(mǎn)管下落時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土(或泥漿)面至導(dǎo)管口的空氣被壓縮，當(dāng)導(dǎo)管外泥漿壓力和混凝土壓力處于平衡狀態(tài)時(shí)就出現(xiàn)氣堵現(xiàn)象，解決氣堵現(xiàn)象的措施有：首批混凝土澆筑時(shí)，在泥漿面以上的導(dǎo)管中間開(kāi)孔排氣，當(dāng)首批混凝土滿(mǎn)管下落時(shí)，空氣能從孔口排掉，就不會(huì)形成堵管。首批過(guò)后正常澆筑時(shí)，應(yīng)將絲扣連接的小料斗換成外徑小于導(dǎo)管內(nèi)徑的插入式輕型小料斗，使混凝土小于滿(mǎn)管下落，不至于形成氣堵：另外一種堵管現(xiàn)象為物堵，是由于混凝土施工性能不好，石子較多，或混凝土原材料內(nèi)有雜物等。在混凝土垂直下落時(shí)，石子或雜物在導(dǎo)管內(nèi)形成拱塞，導(dǎo)致堵管。其控制的前提要求混凝土有較好的流動(dòng)性，同時(shí)加強(qiáng)原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)管理，使混凝土原材料中不含有任何雜物，并在澆筑現(xiàn)場(chǎng)層層把關(guān)，確?；炷翝仓樌?/p>

4.2 防止出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象

斷樁主要是導(dǎo)管埋置深度不夠，導(dǎo)管拔出了混凝土面(或?qū)Ч馨螖?，形成了泥漿隔層。防止措施為：對(duì)導(dǎo)管埋深進(jìn)行記錄，同時(shí)用攪拌站澆筑量校核測(cè)深錘測(cè)得混凝土面標(biāo)高，始終保持導(dǎo)管埋深在4m以上，同時(shí)對(duì)導(dǎo)管要進(jìn)行試壓，并舍棄使用時(shí)間長(zhǎng)或壁厚較薄的導(dǎo)管，確保導(dǎo)管有一定的強(qiáng)度。

5 結(jié)束語(yǔ)

車(chē)頭大橋36根樁基水下混凝土已順利澆筑完畢，經(jīng)過(guò)樁基檢測(cè)質(zhì)量合格率100%，目前已經(jīng)順利建成通車(chē)。水下混凝土澆筑施工過(guò)程中具有不可見(jiàn)性，施工過(guò)程無(wú)法觀察，成樁后也不能進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)收。因此現(xiàn)場(chǎng)施工人員要嚴(yán)格把握每道工序質(zhì)量，高度負(fù)責(zé)，仔細(xì)檢查，認(rèn)真記錄，及時(shí)消除隱患，防止?jié)仓^(guò)程中堵管及斷樁情況的發(fā)生，對(duì)樁基各個(gè)施工環(huán)節(jié)要充分重視并精心施工，確保樁基質(zhì)量。

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Combined with the concrete construction of bored pouring pile for Chetou Bridge in Contract A7 of Yong-Wu Expressway Project, this paper briefly introduces the construction methods of underwater concrete placement for pile foundation and matters needing attention.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.035

陳永剛，男，1977年7月出生，2000年畢業(yè)于福建林學(xué)院交通工程系，交通工程專(zhuān)業(yè)，本科。