灌注桩在水利工程中的应用

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灌注桩在水利工程中的应用

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 2390 0


 1、工程概况

  某水利工程地质情况较复杂,场地地下水位较高。地层自上而下为杂填土、第四系冲积层,具体场地地质情况如下:人工杂填土呈灰黄、灰黑色,由砂土、碎石、粉质黏土堆积而成,稍湿,呈松散状,厚1.1m~4.0m,平均2.3m,标贯击数为5.6击至17.8击,平均10.8击。第四系冲积层根据土性组合可划分为黏土(粉质黏土)和砾砂两层:黏土层以黏土为主,偶夹粉质黏土、淤泥质土,黏土、粉质黏土呈可塑状,局部硬塑,粉土呈稍密状,淤泥质土。砾砂层呈灰白、灰黄色,局部为粉细砂、中粗砂,偶含黏土,局部地段夹薄层黏土、粉土,厚度0.6m~7.8m,平均5.4m,标贯击数为2.3击~22.9击,平均11.8击。经分析研究决定,采用冲击成孔灌注桩方法进行施工。

  2、水下混凝土施工工艺

  2.1成孔该工程中采用冲击钻成孔,水下混凝土拌制采用先进的净

由于防渗土工膜具有拉伸强度好,冲击强度高,防渗透、耐酸碱、耐热、耐候、耐磨等特性,防渗土工膜在沿海地区建筑行业得到大量的应用。同时也在江河堤坝、水库、引水隧道、公路、铁路、机场、地下、水下等工程广泛使用。土工膜已成为现代化国民经济建设的重要物资。并介绍有关防渗土工膜的生产技术。随着沿海地区经济建设的飞速发展,房地产开发渐升温,宾馆饭店、豪华住宅、写字办公楼鳞次栉比,层出不穷,海边新建的公寓、疗养院也为数不少。但由于沿海地区地势凹,地下水向上渗透。严重影响建筑施工。采用压延双向拉伸工艺生产的防渗土工膜,由于具有拉伸强度好、冲击强度高、防渗透、耐酸碱、耐热、耐候、耐脚损等特性,被用来阻隔地下水向上渗透。使其在建筑施工中得到人们的应用。施工单位根据建筑工地面积大小,将防渗土工膜用高频焊接或胶带粘合的方法粘成一体,铺在夯好的基础上,上面铺以沙土垫层,土工膜就被留在建筑基础下。从严格意义上讲。防渗土工膜的质量会影响到建筑物的施工质量。

浆裹石工艺,拌合站集中搅拌,水下混凝土直接倒进导管漏斗,不用设置储料斗,施工操作简单方便。钻孔灌注桩采用冲击钻成孔,自然造浆护壁,导管法灌注水下混凝土成桩。冲击成孔过程中,采用掏渣筒及时清除破碎的碎块。冲击成孔完后,泵吸反循环清孔,当泥浆比重降至1.1g/cm3以下,粘度保持为16~17s,含砂率介于1.5~2%之间,最后再采用压风机清孔,利用高压气体把沉渣吹出孔外,由于孔壁比较稳定,清孔比较彻底,清孔效果比较好,一般都能清成清水孔。

  2.2清孔当钢筋笼吊放到位和导管入位后,需重新测量孔底沉渣。清孔完毕后,采用测深锤检查清孔效果,当清孔比较彻底时,需要有经验的施工人员进行检验,感觉到测深锤下落后弹性反弹时,表明清孔效果比较好。

  2.3浇注混凝土导管采用5mm厚钢板卷制焊成,直径250mm,中间每节长2.5m,最下面一节长3.76m,最上面一节1m,连接方式为丝扣连接。导管底端距桩底控制在35~40cm。导管在使用前应做水密、承压等试验。灌注水下混凝土前应检查运输到现场的水下混凝土性能,不符合要求的水下混凝土不能使用。工程中采用容量为8立方米的搅拌车进行初灌,首次灌注水下混凝土足够将导管埋深1m以上。

  导管及漏斗连接好后,将钢板垫放置漏斗底部将底口封住,钢板垫用钢索系住,一切准备就绪后即可灌注水下混凝土。当漏斗装满水下混凝土后,冲击钻机提升钢索,将钢板垫拔出的同时,搅拌车加速水下混凝土注入漏斗,使首批混凝土能够连续灌注。孔口自然返水,导管内与外部水隔绝合要求后,就可连续不断地进行混凝土灌注。灌注过程中在每次提升导管前应不断计算和测量混凝土灌注高度,测量孔内混凝土面高度的次数一般不宜少于所使用的导管节数,测量的混凝土面高度要与灌入的混凝土量的折算值相比较,以确定是否有坍孔等情况发生。导管保持2~6m的埋深,一次提管拆管≤6m,提升拆卸时间<18分钟。在导管外壁设置羽翼防止挂钢筋笼。

  为了确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上加灌一定高度,一般为0.5~1.0m左右,以便灌注结束后清除桩顶部的浮浆沉渣。在灌注结束后,对于岸上的钻孔桩,混凝土初凝前拔出钢护筒,桩机移位重新开孔施工。该工程大部分桩位于水中,应待混凝土有一定强度后,可以用切割机切除水上部分钢护筒。工程中凿桩长度为0.8m,采用空压机配风镐凿桩,桩头混凝土密实,级配均匀,钢筋外混凝土厚度均在10cm以上,满足保护层厚度6cm的要求,桩径外围圆顺,尺寸满足设计要求,预留搭接钢筋长度140cm。

  3、施工情况及质量控制

  3.1灌注水下混凝土时,应探测水面或泥浆面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、短桩或导管拔不出事故。

  3.2水下混凝土灌注过程中,必须检测混凝土面的高度,根据探测的混凝土面高度和灌入的混凝土数量做相应的计算,检验钻孔桩是否存在局部严重超径、缩径、漏失层位等,同时观察返水情况,以正确分析和判定孔内的情况,避免发生施工事故。

  3.3严格控制导管埋深2~6m,严禁施工人员为图便利而超量灌注、一次拆管数节,要勤探测,及时调整导管埋深,防止埋管过深发生堵管、埋管。

  3.4施工完后,应核算水下混凝土灌注的各项参数,以便对后续的桩基提供参考和改进。表1列出了部分桩基灌注完毕后的水下混凝土数量。混凝土的超灌量较大,一般混凝土超灌量为10~20%,实际工程中,最高超灌量达27.1%。分析其原因主要有,一是冲孔时间长,孔壁部分发生坍落;二是冲击钻机在便桥上作业,在冲击钻的冲击作用下,便桥有颤动,从而扩大了冲击钻头的摆动范围,造成钻孔孔径扩大或不规则。

  在正常情况下,水下混凝土在自重作用下顺畅向下流动,压强迅速达到平衡。静止流体中各点上的压强都发生了ΔP的变化,则ΔP的压强变化瞬时传至静止流体内各点,即所谓的巴斯噶原理。但是灌注是按搅拌车间断性灌注,当下一车混凝土向下灌注时,已灌注的混凝土可能发生初凝或堵管。一旦发生初凝或发生堵管,混凝土不能向下流动,导管的受力状况发生明显的改变,压力在底部明显增大。当发生混凝土流通不畅时,施工人员会提升导管,提升一段距离(大约0.5m)后,让导管做自由落体运动,混凝土跟随导管一起向下运动,当导管停止运动时,管内的混凝土已具有一定的运动速度,在惯性作用下,继续向下运动,当导管承受能力足够时,混凝土就可以冲出导管,可以继续灌注下一盘混凝土。然而当导管承受能力不足以抵挡水下混凝土冲击力时,就会发生导管爆破现象。导管发生爆破的主要原因有:导管使用时间长,磨损锈蚀,使导管壁厚减小,承压能力减弱;导管焊缝不实,局部有砂眼,发生应力集中,从而劈裂导管;导管加工不规则,焊缝处有噘嘴。

  4、工程检测及效果

  在该工程中,钻孔桩施工129根,其中Φ150cm桩120根,Φ180cm桩9根,各项检测结果显示:

  4.1钻孔取芯:沉渣、混凝土强度等级符合规范要求。

  4.2混凝土灌注桩超声波检测:检测设备采用武汉岩海工程技术开发公司生产的RS-ST01C一体化数字仪,包括φ35双孔径向换能器等。根据桩身混凝土的均匀性,是否存在缺陷及缺陷的严重程度,将桩身的完整性分为四类:

  Ⅰ类桩:无缺陷,完整性评定为完整,合格。

  Ⅱ类桩:局部小缺陷,完整性评定为基本完整,合格。

  Ⅲ类桩:局部严重缺陷,完整性评定为局部不完整,不合格,经工程处理后可使用。

  Ⅳ类桩:断桩等严重缺陷,完整性评定为严重不完整,不合格,报废或通过验证确定是否加固使用。

  检测结果显示,Ⅰ类桩占90%以上,无三四类桩。

  5、结语

  总之,必须坚持“严细、快速”的原则,施工的各道工序要严格要求,严格把关,否则将影响成孔及成桩质量。由于桩的各个阶段施工时间较长,会产生很多不利因素。特别是桩孔孔壁长时间晾孔,对孔壁稳定不利,易产生缩颈、坍塌。成孔、成桩过程中必须加强机械和人力配备,确保钻孔灌注桩的施工质量。


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