常見灌注水下混凝土導(dǎo)管事故的防治

高秋麗,孫連忠

(1.河南中州路橋建設(shè)有限公司;2.河南省周口市宏達工程監(jiān)理有限公司)

樁基礎(chǔ)是最古老的基礎(chǔ)形式之一,它歷史悠久,而且經(jīng)久耐用;在我國橋梁工程中大規(guī)模應(yīng)用和發(fā)展還在 50年代以后,木樁逐漸被鋼筋混凝土樁和預(yù)應(yīng)力混凝土樁所取代。灌注水下混凝土是成樁的關(guān)鍵性工序,灌注過程中應(yīng)分工明確,密切配合,統(tǒng)一指揮,做到快速、連續(xù)施工,灌注成高質(zhì)量的水下混凝土,防止發(fā)生質(zhì)量事故,如出現(xiàn)事故時,應(yīng)分析原因,采取合理的技術(shù)措施,及時設(shè)法補救。對于確實存在缺陷的鉆孔樁,應(yīng)盡可能的補救,不宜輕易放棄,造成過多的損失,結(jié)合工程中常見的鉆孔灌注樁中現(xiàn)澆水下混凝土事故原因及處理措施分述如下。

1 現(xiàn)澆水下混凝土施工中常見的事故

1.1 卡管

卡管在灌注水下混凝土過程中經(jīng)常發(fā)生,其主要原因如下。

(1)混凝土質(zhì)量欠佳。水灰比掌握不平;材料計量不準確;粗、細骨料級配不合理;水泥進庫時間太長或受潮結(jié)塊;混凝土拌和時間過短,拌和不均勻;以及陰雨天運送混凝土未加遮蓋使水泥漿流失,運送道路起伏不平等,導(dǎo)致混凝土和易性能差,甚至產(chǎn)生離析而卡堵在導(dǎo)管內(nèi)。

(2)混凝土供應(yīng)不及時。機械故障或運距較遠,導(dǎo)致管內(nèi)混凝土長時間停止,影響其流動性。

(3)導(dǎo)管進水。接頭不嚴密,橡皮墊圈被導(dǎo)管內(nèi)高壓氣囊擠開;焊縫破裂線導(dǎo)管使用時間過長使管壁磨損而造成砂眼,水滲進導(dǎo)管。

(4)首批混凝土卡管。隔水球長在導(dǎo)管內(nèi),線是導(dǎo)管下端距孔底間隙小,甚至插入土中使混凝土不能向管底流動。

1.2 導(dǎo)管吊斷或滑扣

提升導(dǎo)管一般是將灌注漏斗和導(dǎo)管連接一起,下列原因易造成導(dǎo)管拔斷或滑扣脫落。

(1)混凝土埋管過深。剛開灌時由于混凝土落差較大,而易形成包管過大,有時 7～8m,致使導(dǎo)管易被混凝土牢牢握裹住,產(chǎn)生很大的摩阻力。

(2)機械故障,混凝土供應(yīng)持續(xù)時間過長,使混凝土初凝。

(3)漏斗與導(dǎo)管螺栓擰緊不足,使導(dǎo)管提升是螺栓滑落。

(4)法蘭盤被鋼筋籠夠住。在小孔徑樁易發(fā)生此類事故,由于導(dǎo)管并接不順直,澆灌時偏位,或鋼筋籠底端鋼筋變形勾住法蘭盤,使導(dǎo)管拔不出。

(5)坍孔造成導(dǎo)管深埋。由于水壓或地下水位變化使孔內(nèi)靜水壓力失去平衡而造成坍孔。

1.3 無混凝土包管

無包管將導(dǎo)致導(dǎo)管內(nèi)進水,使灌注樁形成斷層,其主要原因如下。

(1)集料斗偏小。首批混凝土供應(yīng)量不足或?qū)Ч艿锥颂嵘^高,開灌后無包管。

(2)測深有誤。測量器具不標準,導(dǎo)管尺寸不明確,仰或傾經(jīng)驗或理論數(shù)據(jù)估測,從而造成判斷失誤,將導(dǎo)管拔離混凝土,形成無包管。

(3)拌和或運輸機械故障,使?jié)补鄷r間長而使導(dǎo)管拔出。

2 事故處理

2.1 卡管的補救措施

(1)疏通法:對由于混凝土欠佳、隔水球卡管或機械故障排除后,可用長鋼釬或 Φ25以上鋼筋沖搗管內(nèi)混凝土,用鐵錘敲震導(dǎo)管法蘭,起吊繩抖動,必要時還可以在導(dǎo)管上安裝附著震動器,使之疏通。

(2)重插法:上述方法無效后將導(dǎo)管提出孔外,進行清理修整調(diào)整,若孔內(nèi)表層混凝土尚未凝結(jié)成硬殼,可將導(dǎo)管插入混凝土面層下 50～80cm深,將管內(nèi)泥漿和沉淀土用潛水泵抽干,并用取污小桶,反復(fù)沖洗提取,清除管內(nèi)污物后,繼續(xù)灌注混凝土。若導(dǎo)管插不進時,該樁只好作廢樁處理。

(3)提升法:可將導(dǎo)管緩慢提升一定高度,一般上提 80～100cm,待混凝土開始流動下落時,再將導(dǎo)管下降 40～50cm。

2.2 導(dǎo)管拔斷或滑扣的處理方法

(1)首先將斷落導(dǎo)管拔出,如拔不出時,對樁徑大于1.2m的樁且混凝土未初凝,可再插入一根導(dǎo)管,按重插法處理。否則或因坍孔卡管則為廢樁。

(2)接樁法:當(dāng)孔內(nèi)混凝土面層距樁樁頂設(shè)計高程 3m左右發(fā)生事故時,將護筒加震埋深,并將護筒內(nèi)泥漿抽干,然后把樁頂泥渣和軟弱混凝土層清除干凈,刷抹一層純水泥漿,安裝同直徑的模板,重新澆普通混凝土至設(shè)計高程。

2.3 無混凝土包管的處理方法

(1)清孔法:首批混凝土供量不足或開灌不久即出現(xiàn)無包管時,采取二次清孔,清除孔底混凝土重新灌注。

(2)灌注過程中因測量失誤,或混凝土供應(yīng)不及時誤將導(dǎo)管拔出造成無包管時,可采用重插法處理。如表面混凝土已初凝則為廢樁。

(3)若混凝土灌注距樁頂 4m以內(nèi),此時因混凝土落差較小,泥漿稠度大,導(dǎo)管內(nèi)混凝土灌不進而拔脫無包管可按接樁法處理。

2.4 出現(xiàn)廢樁的補救方法

(1)鉆孔法:出現(xiàn)廢樁且混凝土位置于素混凝土或剛進入鋼筋籠不久,應(yīng)搶在混凝土終凝進將鋼筋籠拔出,重新鉆孔清除混凝土,采用反循環(huán)鉆孔,可直接通過吸排鉆渣將混凝土排出孔外。

(2)挖孔法:若廢樁混凝土超過終凝期,采取直接鉆孔比較困難,可在不影響該樁設(shè)計技術(shù)要求的前提下,將原樁徑進行擴大,在地質(zhì)情況變化不大時,擴大孔徑D2=D1H/h (D1為原樁徑、H為設(shè)計樁底至擴徑樁頂高度、h為擴徑樁高度)并在河床沖刷線以上在按原設(shè)計樁徑進行接樁。

(3)加樁法:若斷樁位置在彈性零點以上,且確定為廢樁時,可在原樁位兩側(cè)各增鉆一根灌注樁,其鉆孔樁徑可與原設(shè)計相同也可不同,一般小于原設(shè)計樁徑,以減小兩樁間距。然后在河床沖刷線以上澆筑平臺,再在承臺上原樁位軸線接樁。

3 預(yù)防措施

3.1 防止導(dǎo)管事故

(1)配置備用導(dǎo)管:經(jīng)計算孔深45m時,導(dǎo)管須以5mm厚的鋼板制成,且施工現(xiàn)場必須配一套備用導(dǎo)管。

(2)防止導(dǎo)管法蘭被鋼筋籠勾掛,可在導(dǎo)管外套上直徑比法蘭大 20cm的“橄欖筒”,即錐形活動護罩,也可采用無法蘭的螺旋接頭。

(3)導(dǎo)管防漏。灌注前應(yīng)對拼接須直的導(dǎo)管進行嚴格檢查,做水密、水壓實驗,其強度應(yīng)在 1.5倍水深壓強即0.7MPa,持續(xù)時間15mm左右,發(fā)現(xiàn)不合格時應(yīng)堅決調(diào)換。

(4)導(dǎo)管提升。用兩根鋼絲繩對稱套扣在底節(jié)導(dǎo)管的耳環(huán)上,安裝時要認真測量孔內(nèi)沉淀層厚度,以便控制提升高度。

(5)控制導(dǎo)管埋深。在混凝土澆注過程中,要注意觀測混凝土的上升情況,當(dāng)灌注正常時,一般導(dǎo)管埋深控制在3.5m左右即可。若遇陰雨天氣或混凝土供應(yīng)不暢,埋管可適當(dāng)增大,但不宜超過 5m,如發(fā)生機械故障,間隔時間較長無混凝土供應(yīng)則應(yīng)經(jīng)常震動導(dǎo)管。

3.2 防止機具故障

(1)為了首批灌注的混凝土數(shù)量能保證將導(dǎo)管內(nèi)水全部壓出并滿足導(dǎo)管出次埋入深度的需要,按下式準確計算出漏斗和儲料槽最小容量。V=h1×1/4πd2+Hc×πD2/4(Hc導(dǎo)管出次埋深加開始導(dǎo)管底孔底的間距;h1=Hwyw/yc;Hw孔內(nèi)水面到混凝土水柱高m;yw、yc孔內(nèi)水或泥漿混凝土容量。d、D導(dǎo)管、樁孔直徑m)

(2)用貓頭鷹閘門打料方法,避免隔水球卡管。

(3)控制和探測孔內(nèi)灌入混凝土的上升情況,應(yīng)采用4kg重圓錐形側(cè)錘及標準測量用繩。

(4)工地現(xiàn)場應(yīng)有備用的易損配件和主要機具,如攪拌機,鋼絲繩及運輸機械等,澆灌平臺上應(yīng)備有平板震動器,鋼釬等。

3.3 混凝土的配置與灌注

(1)進場的材料應(yīng)嚴格按質(zhì)量標準進行級配和強度試驗。導(dǎo)管內(nèi)徑為30cm時碎石粒徑不大于 4cm。配料時應(yīng)由專人認真計量,控制坍落度在 18～20cm。為延緩初凝時間,首批混凝土應(yīng)摻入一定比便的塑化劑或緩凝劑。

(2)混凝土灌注過程中應(yīng)反復(fù)探測孔內(nèi)混凝土面的上升情況,控制導(dǎo)管埋深,并做好詳細記錄,以便分析樁在各土層擴縮情況。

(3)灌注混凝土應(yīng)連續(xù)作業(yè),一氣呵成,避免任何原因的中斷灌注?？變?nèi)混凝土上升到接近鋼筋籠底時應(yīng)防止鋼筋籠被混凝土頂起。

(4)提升導(dǎo)管不能過猛且應(yīng)保持軸線豎直和位置居中,同時要防止導(dǎo)管埋入過深,當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)含空氣時,后續(xù)的混凝土應(yīng)徐徐灌入,以免形成高壓氣囊。

(5)在灌注將近結(jié)束時,導(dǎo)管外泥漿稠度增大,混凝土灌注困難,可用水沖法稀釋泥漿,并且提高灌注落差,使灌注工作順利進行。

(6)灌注的樁頂標高應(yīng)此設(shè)計值預(yù)加一定高度,一般為0.5m。此范圍內(nèi)的泥漿和混凝土應(yīng)鑿除,以保證樁頂混凝土的質(zhì)量。