水利工程建設(shè)灌注樁施工之探討

蘇文倩

摘 要：本文論述了灌注樁的成孔、灌注和材料的配置，分析了影響灌注樁過(guò)程中的容易遇到的問(wèn)題，并提出了具體措施，希望為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水利工程；灌注樁；施工技術(shù)

鉆孔灌注樁由于具有地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、施工簡(jiǎn)便、設(shè)備投入不大等優(yōu)點(diǎn)，目前，在水利工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

1灌注樁的成孔

1.1成孔設(shè)備和鉆具的要求與選擇灌注樁成孔設(shè)備多為轉(zhuǎn)盤鉆機(jī)

鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭的擺動(dòng)較大，擴(kuò)孔情況嚴(yán)重，不利于施工。為了消除這一不良影響，保持鉆孔的垂直度，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施，約束鉆具的擺動(dòng)。結(jié)合灌注樁造孔鉆進(jìn)的鉆頭與小口徑鉆進(jìn)的鉆頭在底刃、側(cè)刃刻取地層的機(jī)理：小口徑鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭的側(cè)刃對(duì)刻取巖石起到非常重要的作用；而灌注樁鉆進(jìn)的地層較軟，相比之下，側(cè)刃的作用就小得多。因此，建議在灌注樁孔鉆進(jìn)時(shí)設(shè)計(jì)相適應(yīng)的鉆頭以減小鉆孔的擴(kuò)孔率。

1.2鉆進(jìn)參數(shù)的選擇

1.2.1鉆進(jìn)泵量

灌注樁孔鉆進(jìn)時(shí)需要較大的泵量以排出粘土粉，其泵量計(jì)算公式為：Q=FV60式中，Q——沖洗液量（m3/min）；F——環(huán)狀間隙面積（m2）；V——沖洗液上返返速度（m/s）。以灌注樁鉆進(jìn)設(shè)計(jì)孔徑為500mm、鉆桿直徑為89mm、環(huán)狀面積以0.2m2計(jì)算，在采用泥漿泵的最大泵量600L/min時(shí)，其泵量使得粘土粉上返的速度是非常緩慢的，遠(yuǎn)小于小口鉆探的泥漿的上返速度0.3m/s。

1.2.2鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速

由于灌注樁孔的鉆進(jìn)多為粘土層的鉆進(jìn)，粘土層的強(qiáng)度與硬度等力學(xué)參數(shù)較小，鉆具易刻取粘土，所以為了保持鉆進(jìn)穩(wěn)定，減小鉆進(jìn)的擴(kuò)孔率，必須采用較小的轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。

2灌注樁的灌注

2.1灌注樁孔的清孔

首先利用撈沙卵石的鉆頭將樁孔內(nèi)的沙卵石撈出，然后泥漿循環(huán)清除孔內(nèi)的粘土。并且減小孔內(nèi)泥漿的比重，從而保證在灌注混凝土?xí)r，混凝土能順利地進(jìn)入孔底，擠壓出泥漿。清孔后的泥漿比重一般為1.14。

2.2混凝土的灌注

灌注之前應(yīng)進(jìn)行試灌。在灌注過(guò)程中，混凝土將受到泥漿擠壓的反作用、導(dǎo)管與混凝土的摩擦阻力，此時(shí)混凝土必須以大大超過(guò)泥漿的反作用壓力才能將孔內(nèi)的泥漿擠壓出孔口。在灌注過(guò)程中，導(dǎo)管提升速度要慢，使得混凝土有足夠的時(shí)間克服摩擦阻力下降。同時(shí)使泥漿具有排出的通道，否則，樁基的泥漿的作用下將會(huì)出現(xiàn)縮徑、夾泥的現(xiàn)象。提升導(dǎo)管時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)保留的混凝土要有絕對(duì)的壓力與泥漿的壓力抗衡，以防止泥漿進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)。一般導(dǎo)管內(nèi)的混凝土柱保持在3m至4m長(zhǎng)之間。

3灌注混凝土的配制

3.1混凝土減水劑的應(yīng)用

根據(jù)目前的資源情況和外加劑性能的特點(diǎn)，在灌注樁混凝土的配制中使用的減水劑多為MF復(fù)合劑。其能使混凝土在滿足性能的基礎(chǔ)上，還具有高流態(tài)、較高抗凍的特點(diǎn)。

3.2灌注樁混凝土的配制

灌注樁混凝土的配制與建筑混凝土相比具有特殊性，其必須具有較高的流動(dòng)性，同時(shí)還應(yīng)考慮受到泥漿的侵蝕作用而影響混凝土的性能。因此，在配制時(shí)建議采取以下技術(shù)措施。

3.2.1加大設(shè)計(jì)配合比

混凝土配制強(qiáng)度Rp采用大于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)R的50%的配合比。不僅總平均值要滿足設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，還應(yīng)滿足95%的強(qiáng)度保證率。強(qiáng)度離差系數(shù)Cv 取0.2，查配制強(qiáng)度與設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)之比的關(guān)系曲線可得Rp/R=1.5，即Rp=1.5R。當(dāng)R=200MPa，則Rp=1.5×200=300MPa。

3.2.2選擇適合的材質(zhì)

（1）添加改善混凝土性能的處理劑。例如，添加具有表面活性劑化學(xué)性質(zhì)的MF 高效減水劑改善混凝土的性能。

（2）增加含砂率。砂率對(duì)混凝土流動(dòng)及粘聚性有較大影響。一般參數(shù)為：比重為2.60，細(xì)度模數(shù)為2.89，吸水率為2%，含砂率為50%。

（3）加大混凝土的水泥含量。按建筑用混凝土配比最小水泥含量的二倍進(jìn)行配制：即225×2=450（kg/m3）。

3.2.3確定適合的水灰比

水灰比滿足以下方程：Rp=aRc（C/W-b）式中，Rp——混凝土試配制強(qiáng)度為300MPa；a、b——試驗(yàn)系數(shù)，分別為0.5、0.58；

Rc——水泥標(biāo)號(hào)，取425水泥；C/W——灰水比。計(jì)算可得，C/W=1.99。

3.2.4確定高流態(tài)的用水量

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，坍落度控制在19.3cm至21cm 能滿足灌注樁要求，本次取坍落度為19.3cm。Gv=10/3（S+K）式中，Gv——混凝土用水量（kg/m3）；S——坍落度；K——試驗(yàn)常數(shù)。當(dāng)碎石粒徑為30mm，K=50.75時(shí)，用水量為234kg/m3。

4灌注過(guò)程中易遇到的問(wèn)題

4.1導(dǎo)管堵塞

導(dǎo)管堵塞的防治：在組裝導(dǎo)管時(shí)要嚴(yán)格檢查，檢查導(dǎo)管內(nèi)有無(wú)局部?jī)?nèi)凸，導(dǎo)管連接處是否密封。攪拌砼時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土骨料規(guī)格、坍落度和攪拌時(shí)間，盡量避免砼在導(dǎo)內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。另外，灌注時(shí)也應(yīng)避免導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊而破壞導(dǎo)管的密封圈導(dǎo)致導(dǎo)管漏水。施工可在允許的導(dǎo)管埋入深度范圍內(nèi)，略為提升導(dǎo)管，或采用提升后驟然下插導(dǎo)管的動(dòng)作來(lái)抖動(dòng)導(dǎo)管的辦法。如果仍不能消除，則應(yīng)停止灌注.用長(zhǎng)桿加以疏通。

4.2埋管

4.2.1埋管原因分析

埋管經(jīng)常發(fā)生在灌注過(guò)程中。導(dǎo)管允許埋入砼面下的最大深度與砼拌物流動(dòng)性保持時(shí)間、砼的初凝時(shí)間、砼面在鉆孔內(nèi)的上升速度、導(dǎo)管直徑等因素有關(guān)，當(dāng)導(dǎo)管埋入砼面下的深度過(guò)大時(shí)，上面砼已初凝，使得導(dǎo)管內(nèi)混凝土無(wú)法順利流動(dòng)就會(huì)發(fā)生埋管。

4.2.2防冶方法

時(shí)刻注意導(dǎo)管埋深的控制。準(zhǔn)確測(cè)量砼面的深度位置和勤拆導(dǎo)管，一般砼面每上升4m～5m 就可拆除相應(yīng)數(shù)量的導(dǎo)管。

5提高水利工程施工質(zhì)量的措施

5.1認(rèn)真做好勘察設(shè)計(jì)、保證工程質(zhì)量，確保萬(wàn)無(wú)一失

在水利工程建設(shè)項(xiàng)目確定以后，設(shè)計(jì)就成為基本建設(shè)的關(guān)鍵問(wèn)題了。在建設(shè)的時(shí)候能不能加快速度、保證質(zhì)量、節(jié)約投資，在建成后能不能獲得最大的經(jīng)濟(jì)效果，設(shè)計(jì)工作起著決定作用。一個(gè)先進(jìn)的設(shè)計(jì)，應(yīng)是采用先進(jìn)的工藝和設(shè)備，合理地布置場(chǎng)地，組織好生產(chǎn)流程，應(yīng)有利于提高生產(chǎn)效益，降低成本，提高質(zhì)量。

5.2強(qiáng)化施工管理、加強(qiáng)監(jiān)督，保證施工質(zhì)量。

①施工單位質(zhì)量管理和控制是工程項(xiàng)目質(zhì)量控制的重點(diǎn)和基礎(chǔ)。②要完善施工單位質(zhì)量保證體系，嚴(yán)格實(shí)行質(zhì)量“三檢制”，并使該體系正常、有效運(yùn)轉(zhuǎn)。③要從操作人員、建筑材料、施工機(jī)械、施工工藝和方法、施工環(huán)境5個(gè)方面做好施工工序質(zhì)量控制。④要對(duì)工程施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的動(dòng)態(tài)控制，做到施工前主動(dòng)控制， 施工中認(rèn)真檢查，施工后嚴(yán)格把關(guān)。⑤要加強(qiáng)施工單位內(nèi)部管理，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)程、規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)精心施工。

5.3抓好施工質(zhì)量監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)改正

施工質(zhì)量控制主要為施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量監(jiān)控。在施工過(guò)程中應(yīng)做到：①施工單位要建立完善的工序質(zhì)量控制體系，及時(shí)提交質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析資料和質(zhì)量控制圖表。②及時(shí)審核變更設(shè)計(jì)及其修改的圖紙。③對(duì)施工作業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督和檢查，發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為及時(shí)糾正。加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)自身建設(shè)，建立一個(gè)明確的、結(jié)構(gòu)完善、系統(tǒng)性的質(zhì)量管理體系。形成較有效的、一體化的技術(shù)和管理程序，并以高效、快捷、科學(xué)的方式指導(dǎo)監(jiān)督站內(nèi)部的各項(xiàng)工作，逐步提高水利工程質(zhì)量監(jiān)督管理水平。

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