水下混凝土灌注常見(jiàn)事故分析及處理

1、水下混凝土灌注常見(jiàn)事故分析及處理                        摘 要:水下混凝土灌注由于其施工的隱蔽性、工藝的復(fù)雜性和連續(xù)性,容易出現(xiàn)鋼筋籠浮起、坍孔等灌注施工事故,給工程帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)損失與安全隱患。水下混凝土灌注施工質(zhì)量是保證成樁質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù),因此,水下混凝土灌注施工質(zhì)量問(wèn)題,亟待探討、研究和解決。 關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁;水下混凝土;

2、施工工藝 1前言 水下混凝土灌注的常遇問(wèn)題有潤(rùn)管砂漿流入孔內(nèi)、導(dǎo)管漏水、鋼筋籠浮起等,本文針對(duì)其形成原因及處理和預(yù)防措施作簡(jiǎn)要分析。 2導(dǎo)管進(jìn)水 2.1主要原因 2.1.1首批混凝土儲(chǔ)量不足,或雖然混凝土儲(chǔ)量已夠,但導(dǎo)管底口距孔底的間距過(guò)大,混凝土下落后不能埋沒(méi)導(dǎo)管底口,以致泥水從底口進(jìn)入。 2.1.2導(dǎo)管接頭不嚴(yán),接頭間橡皮墊被導(dǎo)管高壓氣囊擠開(kāi),或焊縫破裂,水從接頭或焊縫中流入;導(dǎo)管連接處密封不好,墊圈放置不平正;墊圈擠出或損壞;法蘭螺栓松動(dòng)。 2.1.3導(dǎo)管提升過(guò)猛,或測(cè)深出錯(cuò),導(dǎo)管底口超出原混凝土面、底口涌入泥水。 2.2處理措施 為避免發(fā)生導(dǎo)管進(jìn)水,事前要采取相應(yīng)措施加以預(yù)防。萬(wàn)一發(fā)生

3、,要當(dāng)即查明事故原因,采取以下處理方法: 2.2.1若是上述第一種原因引起的,應(yīng)立即將導(dǎo)管提出,將散落在孔底的混凝土拌合物用反循環(huán)鉆機(jī)的鉆桿通過(guò)泥石泵吸出,或者用空氣吸泥機(jī)、水力吸泥機(jī)以及抓斗清出,不得已時(shí)需要將鋼筋籠提出采取復(fù)鉆清除。然后重新下放骨架、導(dǎo)管并投入足夠儲(chǔ)量的首批混凝土,重新灌注。 2.2.2若是第二、三種原因引起的,應(yīng)視具體情況,拔換原管重下新管;或用原導(dǎo)管插入續(xù)灌,但灌注前均應(yīng)將進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如系重下新管,必須用潛水泵將管內(nèi)的水抽干,才可繼續(xù)灌注混凝土。為防止抽水后導(dǎo)管外的泥水穿透原灌混凝土從導(dǎo)管底口翻入,導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)應(yīng)有足夠深度,一般宜大

4、于200cm。由于潛水泵不可能將導(dǎo)管內(nèi)的水全部抽干,續(xù)灌的混凝土配合比應(yīng)增加水泥量,提高稠度后灌入導(dǎo)管內(nèi),潛入前將導(dǎo)管進(jìn)行小幅度抖動(dòng)或掛振搗器予以振動(dòng)片刻,使原混凝土損失的流動(dòng)性得以彌補(bǔ)。以后灌注的混凝土可恢復(fù)正常的配合比。若混凝土面在水面以下不很深,未初凝時(shí),可于導(dǎo)管底部設(shè)置防水塞(應(yīng)使用混凝土特制),將導(dǎo)管重新插入混凝土內(nèi)(導(dǎo)管側(cè)面再加重力,以克服水的浮力)。導(dǎo)管內(nèi)裝灌混凝土后稍提導(dǎo)管,利用新混凝土自重將底塞壓出,然后繼續(xù)灌注。 3鋼筋籠浮起 3.1原因 鋼筋籠浮起,除了一些顯而易見(jiàn)的原因是由于全套管上拔、導(dǎo)管提升鉤掛所致外,主要的原因是由于混凝土表面接近鋼筋籠底口,導(dǎo)管底口在鋼筋籠底口以

5、下3m至以上1m時(shí),混凝土灌注的速度(m3/min)過(guò)快,使混凝土下落沖出導(dǎo)管底口向上反沖,其頂托力大于鋼筋籠的重力時(shí)所致。 為了防止鋼筋籠上升,當(dāng)導(dǎo)管底口低于鋼筋籠底部3m至高于鋼筋籠底1m之間,且混凝土表面在鋼筋籠底部上下1m之間時(shí),應(yīng)放慢混凝土灌注速度。允許的最大灌注速度與樁徑有關(guān),當(dāng)樁長(zhǎng)為50m以內(nèi)時(shí)可參考表1辦理。 在不是全樁長(zhǎng)配筋的樁中,鋼筋籠上浮是最為常見(jiàn)的質(zhì)量事故,造成上浮原因有二: 混凝土品質(zhì)差,易離析、初凝時(shí)間短、坍落度損失大的混凝土,都會(huì)使混凝土面上升或至鋼筋籠底端時(shí),鋼筋籠難以插入而造成頂托上浮?；蛴袝r(shí)混凝土面升至鋼筋籠內(nèi)一定高度,表層混凝土開(kāi)始初凝,也會(huì)使其上浮。 操

6、作原因: 鋼筋籠孔口固定不牢,稍受上沖力即引起上浮;或沒(méi)有固定好鋼筋籠,抗浮筋斷裂; 混凝土面到達(dá)鋼筋籠底部時(shí),導(dǎo)管埋深淺,灌注量大,混凝土對(duì)籠的上沖力過(guò)大; 導(dǎo)管埋深過(guò)大?；炷恋纳细×ψ兇?鋼筋籠就容易被托起。 混凝土灌注速度太快,混凝土的上浮力大于鋼筋的自重; 混凝土灌注時(shí)間太長(zhǎng),上部混凝土塑性降低或已初凝,結(jié)成硬殼,混凝土面上升時(shí)導(dǎo)致鋼筋籠上浮;                     &

7、#160;        灌注混凝土?xí)r,若鋼筋向一側(cè)移,或因?qū)Ч懿粚?duì)中,提升導(dǎo)管時(shí)導(dǎo)管法蘭盤(pán)掛鋼筋籠而使鋼筋籠上浮; 3.2處理措施 對(duì)于由混凝土品質(zhì)造成的上浮,應(yīng)通過(guò)改善混凝土流動(dòng)性能、初凝時(shí)間及灌注工藝等來(lái)予以避免。 對(duì)于由操作引起的上浮,在灌注混凝土?xí)r,當(dāng)混凝土快要接觸鋼筋籠底時(shí),應(yīng)稍放慢灌注速度,或?qū)?dǎo)管適當(dāng)?shù)芈裆?此時(shí)導(dǎo)管下口在籠下端以下),以減少混凝土面上沖的動(dòng)力;當(dāng)混凝土面已進(jìn)入籠內(nèi)一定高度后,則應(yīng)提升導(dǎo)管到導(dǎo)管下口高于籠下端相當(dāng)距離的地方。 3.3預(yù)防措施 一旦出現(xiàn)鋼筋籠有拱上趨勢(shì),要將它抑止是困難的。因此,

8、施工時(shí)要預(yù)先采取措施,使上述情況不致發(fā)生。根據(jù)國(guó)內(nèi)外鉆孔樁水下混凝土施工的經(jīng)驗(yàn),可采取以下措施防止鋼筋籠上浮:鋼筋籠下到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,將吊放鋼筋籠的四根鋼筋彎鉤焊(點(diǎn)焊)在護(hù)筒上,使骨架固定不動(dòng);也可用鋼筋(或鋼管)垂直地壓住鋼筋籠,將鋼筋(或鋼管)焊在孔口上,但須注意位置的垂直,以防骨架變形。鋼筋籠底部綁扎成井字型,并在兩旁各設(shè)置一塊厚度為10cm左右的混凝土塊;由導(dǎo)管注入的混凝土積壓在混凝土塊上,用混凝土的自重防止鋼筋拱上。對(duì)于下端需配筋的摩擦樁,可將少量主筋伸到孔底。這樣,當(dāng)混凝土澆至上部鋼筋籠時(shí),因下部主盤(pán)與混凝土間己有一定的粘結(jié)力,故可杜絕或減少鋼筋籠上浮。具體措施有: (1)適當(dāng)減少

9、鋼筋籠下端的箍筋數(shù)量,可以減少混凝土向上的頂托力; (2)鋼筋籠上端焊固在護(hù)筒上,可以承受部分頂托力,具有防止其上升的作用: (3)在孔底設(shè)置直徑不小于主筋的12道加強(qiáng)環(huán)形筋,并以適當(dāng)數(shù)量的牽引筋 牢固地焊接于鋼筋籠的底部,實(shí)踐證明對(duì)于克服鋼筋籠上升是行之有效的。 4坍孔 在灌注過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)井孔護(hù)筒內(nèi)水(泥漿)位忽然上升溢出護(hù)筒,隨即驟降并冒出氣泡,應(yīng)懷疑是坍孔征象,可用測(cè)深儀探頭或測(cè)深錘探測(cè)。如測(cè)深錘原系停掛在混凝土表面上未取出的現(xiàn)被埋不能上提,或測(cè)深儀探頭測(cè)得的表面深度達(dá)不到原來(lái)的深度,相差很多,均可證實(shí)發(fā)生坍孔。 坍孔原因可能是護(hù)筒底腳周?chē)┧?孔內(nèi)水位降低,或在潮汐河流中漲潮時(shí),孔內(nèi)水

10、位差減小,不能保持原有靜水壓力,以及由于護(hù)筒周?chē)逊胖匚锘驒C(jī)械振動(dòng)等,均有可能引起坍孔。 發(fā)生坍孔后,應(yīng)查明原因,采取相應(yīng)的措施、如保持或加大水頭、移開(kāi)重物、排除振動(dòng)等,防止繼續(xù)坍孔。然后用吸泥機(jī)吸出坍入孔中的泥土;如不繼續(xù)坍孔,可恢復(fù)正常灌注。如坍孔仍不停止,坍塌部位較深,宜將導(dǎo)管拔出,將混凝土鉆開(kāi)抓出,同時(shí)將鋼筋抓出,只求保存孔位,再以粘土摻砂礫回填,待回填土沉實(shí)時(shí)機(jī)成熟后,重新鉆孔成樁。 在松散粉砂土、淤泥或流砂層中鉆進(jìn)時(shí),控制進(jìn)尺,選擇大比重、粘度、膠體率的優(yōu)質(zhì)泥漿;孔口坍塌的,回填重鉆或下鋼護(hù)筒至未坍處以下1m;孔內(nèi)坍塌不嚴(yán)重的,可加大泥漿比重繼續(xù)鉆進(jìn),較嚴(yán)重的可回填砂石和粘土的混合

11、物再鉆。 5灌短樁頭 5.1產(chǎn)生原因 灌注樁頂標(biāo)高不足,一是施工控制不嚴(yán),在未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)混凝土停澆;另一種雖然標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)值,因樁頂混凝土浮漿層較厚,鑿除浮漿層后出現(xiàn)樁頂標(biāo)高不足。 灌注將近結(jié)束時(shí),漿渣過(guò)稠,用測(cè)深錘探測(cè)難于判斷漿渣或混凝土面,或由于測(cè)探錘太輕,沉不到混凝土表面,發(fā)生誤測(cè),以致拔出導(dǎo)管終止灌注而造成短樁頭事故。 灌注混凝土?xí)r,發(fā)生孔壁坍方,未被發(fā)覺(jué),測(cè)深錘或測(cè)深儀探頭達(dá)不到混凝土表面,這種情況最危險(xiǎn),有時(shí)全程短數(shù)米。 5.2預(yù)防辦法及處理措施 在灌注過(guò)程中必須注意是否發(fā)生坍孔的征象,如有坍孔,應(yīng)按前述辦法處理后再續(xù)灌。 測(cè)深錘不得低于規(guī)范規(guī)定的重力及形狀,如系泥漿相對(duì)密度較

12、大的灌注樁必須取測(cè)深錘重力規(guī)定值。重錘即使在混凝土坍落度尚大時(shí)也可能沉入混凝土數(shù)十厘米,測(cè)深錯(cuò)誤造成的后果只是導(dǎo)管埋入混凝土面的深度較實(shí)際的多數(shù)十厘米;而首批混凝土的坍落度到灌注后期會(huì)越來(lái)越小,重錘沉入混凝土的深度也會(huì)越來(lái)越小,測(cè)深還是能夠準(zhǔn)確的。                              灌注將近結(jié)束

13、時(shí)加清水稀釋泥漿并掏出部分沉淀土。 采用熱敏電阻儀或感應(yīng)探頭測(cè)深儀。 采用鐵盒取樣器插入可疑層位取樣判別。 處理辦法可按具體情況參照前述接長(zhǎng)護(hù)筒;或在原護(hù)筒里面或外面加設(shè)護(hù)筒,壓入已灌注的混凝土內(nèi),然后抽水、除渣,接澆普通混凝土;或用高壓水將泥渣和松軟層沖松,再用吸泥機(jī)將混凝土表面上的泥漿沉渣吸除干凈,重新下導(dǎo)管灌注水下混凝土。 6總結(jié) 本文主要介紹了水下混凝土灌注過(guò)程中常見(jiàn)的事故原因分析及其處理措施,包括導(dǎo)管進(jìn)水、鋼筋籠浮起、坍孔等。發(fā)生事故后應(yīng)清楚事故的性質(zhì)和范圍,目的要明確,應(yīng)有預(yù)定處理方案。處理要及時(shí),防止留下隱患。對(duì)事故處理方法較多,選擇的處理方案要求安全可靠,經(jīng)濟(jì)合理,施工方便,方法可靠;對(duì)未施工部分應(yīng)提出預(yù)防和改進(jìn)措施,防止事故的再次發(fā)生。 參考文獻(xiàn): 1 蒲智明.鉆孔灌注樁施工中若干問(wèn)題的處理.山西建筑.2005.31(19):83-84. 2 王伯惠,上官興.中國(guó)鉆孔灌注樁新發(fā)展.北京:人民交通出版社,1999. 3 高大釗,趙春風(fēng),徐斌.樁