浅谈钻孔桩水泥混凝土施工

浅谈钻孔桩水泥混凝土施工
杜良
在工程实践当中，钻孔灌注桩的质量问题大多集中在水下棍凝土灌注过程中(即成桩阶段)，若处理不当，势必造成断桩事故。成桩阶段发生的质量问题主要与下列四方面有关：(1)混凝土的质量；(2)成孔质量；(3)水下导管的控制；(4)混凝土的顶升阻力及其它外界条件。而这些影响因素又多是难以控制的。
现我在温宿县大小石峡水电站进场道路工程中的协和拉交通桥及小石峡钢桥钻孔桩水下混凝土灌注的施工实践，从混凝土、设备、成孔及灌注这四个方面简要介绍钻孔桩水下混凝土施工的要点。
1、水下混凝土的配斜
水下混凝土质量的好坏，其关键是混凝土的配制。除要求检查水下混凝土的强度、等级和材料应符合设计要求和《公路桥涵施工技术规范》的规定外．重点应检查以下几点是否符合施工要求：
(1)水泥可选用火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通水泥或硅酸盐水泥，使用矿渣水泥时应采取防离析措施。水泥的初凝时间不宜早于2.5h，水泥的强度等级应≥42.5。更不能采用早强型水泥。
(2)粗集料，不宜采用单级配碎石，集料的最大粒径应不大于导管内径的1/6～1／8和钢筋最小净距的1／4，同时应>40mm。泵送砼应≤30mm，扁平状含量不应超过规范规定值。
(3)细集料宜采用级配良好的中砂。为使混凝土有较好的和易性，混凝土的含砂率宜采用40%～50%。水下混凝土的水灰比可选用0.5～0.6。报据强度要求和选用水泥品种与标号及施工中是否使用外加剂等，可适当增大或减小水灰比。水灰比的确定必须经过试验，以保证符合设计的试配强度和满足施工规定的和易性。
(4)根据预定的混凝土灌注时间、气温、水泥种类、缓凝剂的性能等试验决定混凝土掺加缓凝剂的品种和比例，要做到真正达到延长混凝土初凝时间和保证混凝土强度的目的。同时注意使用缓凝剂的品种和用量对钢筋的腐蚀作用。
(5)由于水下混凝土的整平和密实是靠混凝土自重下沉来完成的．因此，水下混凝土应有良好的流动性和粘聚性。为使混凝土的和易性满足施工工艺技术要求，一般要求坍落度控制在180～220mm，施工开始时可略小，结束时酌量放大，以使混凝土表面能自动坍平。
(6)水下混凝土的强度与耐久性有密切联系。一般来说，当水下混凝土的强度高时，其耐久性也好。水下混凝土的强度主要取决于水泥的标号、水泥及水的用量、粗集料的种类和性质及有无掺用外加剂等。根据有关资料和实践证明，水下施工混凝土成品强度要比在空气中的低。用取芯法取样检验，水下混凝土强度约为混凝土标准强度的80%左右．一般水下混凝土强度为空气中的50%～90%。因此，水下混凝土的试配强度应高于混凝土设计强度的20%～30%。这一点应有足够的认识和充分的估计，这也是保证混凝土质量的有效措施。
2、设备检修
机械设备的完好、配套．是保证水下混凝土灌注质量的基本前提。机械设备的检查重点在于；
(1)钻孔桩灌注混凝土施工中，工地应备有性能良好的备用发电机，防止断电而延误灌注时问，甚至造成断桩事故。
(2)搅拌站要满足混凝土连续灌注和控制灌注时间的需要。混凝土搅拌机每次使用前应进行认真的检查维修，确保灌注期间的正常使用。混凝土拌和机宜采用强制式，其容量应≥400L。
(3)水下混凝土一般用钢导管灌注，导管内径为200～350mm，可根据桩径大小而定。导管使用前必须进行水密承压和接头抗拉试验，不得用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应大于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力p的1.3倍。
(4)钻孔机带爬斗或起重机配吊斗提灌混凝土，以及其他有关灌注机具，用前都要进行检查，确认可靠后方可进行混凝土灌注。
3、成孔检测
钻孔深度达到设计标高后，应根据钻进方法对孔深、孔径、孔位及倾斜度等项目进行检查，符合设计及施工规范要求后，方可进行清孔；清孔方法有换浆、抽浆，掏渣、空压机喷射砂浆置换等多种，不论采用何种方法，必须保证孔内水头，避免坍孔；清孔后应从孔底提取泥浆试样，进行性能指标试验，试验结果应符合规范的相关规定。灌注水下混凝土前，要严格测量孔底沉渣厚度，保证其满足设计及施工规范要求。
4、水下混撮土的灌注
灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序。在灌注混凝土前及灌注过程中，应重点检查以下几个方面：
(1)钢筋笼加工及安装要准确、坚固，下孔时分节焊接要竖直，笼和桩孔的中心要对应．并设置定位筋，牢固定位。特别是设计未放到孔底的钢筋笼，要注意吊环与吊钩的强度及牢固性。一根桩的钢筋笼若因焊接不竖直或缩孔等原因下不去，必须查明原因，进行处理后再下笼，严禁冲击下放。
(2)灌注混凝上前，应再次测量孔底沉渣厚度、泥浆含砂率和泥浆比重，做到符台设计及施工规范要求。首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋深不小于1.0m和填充导管底部的需要。
(3)灌注混凝土的第一步是在导管中下入球塞，球塞初始位置应是其顶面与导管内的泥浆液面平齐。低于液面．则倒入的混凝土会有泥浆，高于液面，会产生气阻或形成高压气囊而破坏导管接头的密封圈造成泥浆泄露。
第二步是倒人少量水泥砂浆．数量视桩径而定，缓缓下放球塞使砂浆全部进入导管内，停止下放球塞并向孔口料斗内倒满混凝土，待吊运料斗也装满并吊至孔口料斗上方后，剪断固定球塞的铁丝，开始灌注首批混凝土。吊运料斗内的混凝土放完后，继续装料、向孔口料斗内倒料，倒料过程中．要控制倒料速度，避免满管下放，而在导管内形成气囊。
为防止灌注过程混凝土冲击钢筋笼上升，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部约1.0m时，应降低灌注速度。当灌注的混凝土顶面上升至骨架底部约4 cm，提升导管，使导管下口高于骨架底部2.0m以上，即可恢复正常的灌注速度。混凝土面探测锤重随孔的深度而定，但应≥4.0kg。
(4)为了正确控制导管埋深，必须不断测量混凝土面的上升位置，草率拆导管可能将导管下口拔出混凝土面或是埋深太小，再次灌注时易冲翻混凝土面，造成夹泥甚至断桩。埋深应控制在2～6m。在掺缓凝剂、灌注速度快、起重能力足够的条件下，可酌情加大埋探，减少拆管次数。拆出导管的时间要短，一般控制在15min以内。
(5)在灌注将结束时，由于导管内混凝土柱高度小．管内压力降低，而导管外的泥浆及所含的渣土稠度增加，相对密度增大。若在此时出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注顺利进行。拔出最后一段长导管时．应缓慢进行，以防桩顶沉淀的泥浆沿导管外壁挤入混凝土内形成夹泥。
(6)为了保证桩顶质量．灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度(0.5～1.0m)。为减少以后凿除桩头的工作量，待灌注结束后，及时清除多余的一段桩头．但应保留0.1～0.2m．以便随后修凿，浇筑墩台或承台。