水下混凝土灌注桩施工技术与质量控制

/某某航电枢纽工程水下混凝土灌注桩施工技术和质量限制 〔摘要〕本文对某某航电枢纽工程7#风化槽人工挖孔灌注桩施工技术措施作了详细的介绍，对困难地质条件下人工挖孔灌注桩施工过程中出现的各种不利状况提出了处理措施，并对施工过程中实行的质量限制措施和方法作了分析，拟为同类工程施工供应借鉴。 〔关键词〕人工挖孔桩水下混凝土施工技术质量限制工程概况某某航电枢纽工程是一座以航运发电为主的综合性枢纽工程，被列为国家“十五”重点工程建设项目。该工程右汊13#～16#闸坝基础全部位于7#风化槽上。风化槽呈狭长形带状分布，槽深一般为10～15米，最深达23米，且地下水丰富，不具备换基施工条件；设计接受直径为2米的混凝土灌注桩桩基施工方案进行处理，共布设人工挖孔灌注桩35个。在施工过程中发觉1#、14#、20#、21#、25#、28#、31#共7个桩桩深达20米以上，且渗水严峻，不适宜常规混凝土灌注，经业主、设计、监理、施工共同探讨后确定接受水下混凝土灌注施工方案。工程特点、难点及其施工措施2.1地质条件困难风化槽内地层为白垩系紫红色杂砾岩，砾岩成份杂，主要为硅质岩、石英砂岩、灰岩等成份，砾石块度不一，一般几厘米至十几厘米，无磨圆，呈棱角状，无分选，钙质和粉砂质胶结。微风化和未风化时地层完整、岩石坚硬，人工无法掘进，需爆破，这是“硬”的特点；当杂砾岩遭遇构造破坏时，其岩性硬脆易产生裂隙，由于地下水的作用使其钙质溶蚀，岩石结构被破坏，岩石失去胶结而成松散沙砾状，如遇水浸泡饱和即成流塑状态的“泥石流”，且慢慢向深部发展而形成溶槽。溶槽和泥石流表现其“软”的特点，是本区典型的不良地质现象。同时，溶槽的顶底部和两侧和硬岩层的接触面呈不规则和犬牙交织状。“硬的要放炮，软的可流淌”，就是风化槽内地质条件困难性的主要特点。成孔施工困难在溶槽部位的桩井，因其土层抗剪强度低，井壁自稳实力差，特殊是遇水时可能软化成泥石流，导致无法成孔；在硬岩层部位的桩井，因岩层硬度大，非爆破掘进不行，进尺特殊困难；靠近溶槽边岩层桩井，爆破难度更大，限制不好可能引起崩跨事故；在溶槽和硬岩层软硬结合部位的桩井，面临着岩石一侧要爆破，另一侧土层护壁护不住的尴尬状况，处理不好甚至可能导致桩井报废和塌埋事故。这就是工程的难点。施工技术措施测量定位桩位中心点由专业测量人员放样定点确定。中心确定后，以1/2设计桩径加护壁厚度为半径划圆确定桩孔开挖范围，在这半径线以外每桩均砌筑240mm厚500mm高挡水围井，并在其顶部弹出十字引线，以便限制开挖位置和桩井垂直度。人工挖孔施工的主要技术措施.1接受群孔开挖、群井抽排，以削减单井渗漏水量。对风化槽外来水要进行必要的围挡和截流，削减其对风化槽的反复补给和淘蚀。.2特殊桩孔实行措施进行护壁施工。一般桩孔接受200mm后C20钢筋混凝土护壁，中部布设Ф12@200钢筋网，施工时每挖0.95m装1m高模板浇混凝土一次，循环施工。特殊桩孔实行特殊措施进行护壁：对护壁后产生裂缝或护壁垮塌的井段，接受钢板卷管内回填C20混凝土护壁，虽造价高，但护壁效果明显；对泥砾石井段和半边岩井段则实行如下综合护壁技术措施进行处理：（1）护壁高度削减到0.3m一层，护壁厚度增加到250mm，护壁纵筋按Ф12@100配置，单根长度0.5m，上下搭接，径向箍筋按Ф8@100配置，单长7.9m,布设在护壁中部。（2）洞井开挖时边开挖边设置“7”型斜插钢筋（Ф16钢筋制作，单根长0.9m，间距200mm），同时将准备好的稻草鞭或编织袋层层编入插好的钢筋外侧进行堵泥、漏水，边挖边堵，以满足装模高度为止（详见附图1）。（3）开挖达到预定高度后快速安装模板和护壁钢筋，将准备好的加有711速凝剂的混凝土尽快入仓并插捣密实，达到护壁目的。通过上述措施，有效地克服了地下水丰富造成的松散泥砾石的流淌和垮塌，克服了半边岩钢板卷管护壁无法下沉的冲突，同时斜插钢筋和护壁钢筋混凝土的锚固作用能大大提高护壁混凝土拱圈的刚度，有利于下部的爆破掘进。钢筋笼施工钢筋笼制作严格按设计和规范要求进行钢筋笼制作，孔深超过15m的钢筋笼按2节制作，孔内焊接。钢筋笼以每3m设样架一个，样架和主筋之间接受双“L”型钢筋连接焊牢，确保成品钢筋笼顺直、有刚度，在吊装过程中不变形，样架连接见附图2。钢筋笼安装本工程接受MQ600门机吊装，吊装过程中，先将钢筋笼吊直扶稳，对准桩孔后缓慢放下，避开碰撞孔壁，入孔后利用上部围井定位，绑好爱惜层垫块，如为两节，则第一节吊入孔内固定在围井上，再将另一节吊起和第一节焊牢并一同调入孔内，然后进行定位固定。固定后的钢筋笼应处于悬吊状态。混凝土灌注施工干孔施工一般干孔接受常规混凝土浇筑施工。混凝土料由拌和楼拌制，10吨汽车运输，每车2m3，门机加串筒将混凝土送入桩内，每0.7m.2水下桩孔混凝土浇筑施工水下混凝土是用导管将混凝土送入桩底，并利用桩井内混凝土不断上升解除积水的一种非排水浇筑混凝土施工工艺。在钢筋笼吊装完毕，隐藏工程验收合格后，即可进行水下混凝土浇筑施工。水下混凝土浇筑前，做好下料钢导管的准备。首先依据桩深确定导管的长度和导管节数，并在地面试装导管，检查接头密封性能；然后搭好漏斗支架，用门机将导管吊装就位，导管布于桩位中心并插入井内，底口距井底0.3m（钢导管直径为200mm），接好下料漏斗，使下料漏斗高出井口；再在漏斗和导管连接处装设一预制混凝土隔水栓，用铁丝固定。导管安装好、各项准备工作就绪后，起先混凝土浇筑。水下混凝土入仓一般用混凝土输送泵，能保证混凝土的连续性，本工程因混凝土量少，就地选用门机入仓，10吨汽车水平运输，每车3m3。当漏斗内的混凝土量和备用量满足初灌量时剪断隔水栓固定铁丝，使混凝土和隔水栓一同注入井底，并使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，同时连绵起伏地输送混凝土，尽量不间断。如遇混凝土料间断，导管上部有空气时（导管内无水），后续混凝土应缓缓灌入，以免在导管内形成高压气囊，破坏导管接头密封垫。灌注过程中密切视察管内混凝土下降和返水状况，刚好测量孔内混凝土面实际高度，正确指导导管的提升和拆除，导管提升时应保持垂直井口面，并限制提上升度，保证导管埋入混凝土内深度不少于1m也不大于3m。每次拆除导管动作要快速，时间不宜超过15分钟，拆下的导管应立刻冲洗干净。混凝土浇灌高度要求比桩顶设计高度高0.5m。整桩混凝土浇筑在第一仓混凝土初凝前一次完成，在拔出最终一节长导管时，拔管速度要慢，同时要反复活动导管，以保证混凝土密实。当混凝土浇筑完毕上部混凝土起先初凝时，应解除对钢筋笼的固定措施，保证钢筋笼随着混凝土的收缩而收缩，避开桩头清理桩孔混凝土浇筑完毕、混凝土强度达到设计值的25%时，立刻拆除井口围井，接受人工手工凿除桩头多余混凝土，使之达到桩顶设计标高。禁用爆破或其他影响桩身质量的方法凿除。质量限制措施及效果成孔质量限制该桩基为端承桩设计，人工开挖成孔，钢筋混凝土护壁。其对桩孔垂直度和桩基基面要求高，施工时首先要限制好桩中心位置和垂直度，本工程利用井口的挡水围井设置限制点，开挖过程中每下挖2m检查一次桩中心偏差、垂直度及桩径，发觉问题刚好订正，确保桩位中心偏差在限制范围50mm以内、桩径不小于设计桩径、成孔垂直精度限制在0.5％以内；其次，要限制好孔内爆破质量，接受浅孔小药量延发爆破，限制了爆破对护壁和基岩面的影响。在桩基挖至设计基岩面后，刚好组织业主、设计、地质、监理现场联合验收，确保了桩基础质量和整桩成孔质量。钢筋笼制作安装质量限制加工前首先对钢筋原材料进行进场检验，合格后再按设计和规范要求进行制作加工；同时制作过程中要严格限制钢筋笼的垂直度、圆度、刚度，全部骨架均接受焊接连接，钢筋笼吊装前应逐节检查焊缝质量，不符合规范要求的坚决返工，对骨架连接点接受加强钢筋焊接固定，确保焊接质量。在钢筋笼安装时，检查钢筋笼起吊后的垂直度，确保能顺当下放到位，如遇阻碍，刚好查找缘由，解除阻碍。钢筋笼在孔内焊接时，上下节应对齐，并对称焊接，确保钢筋笼整体的垂直度和焊接质量。成桩质量限制首先要严格限制进场原材料的质量，不合格材料严禁运用。同时，施工前要选好合适的混凝土协作比，混凝土拌和物应有良好的和易性，水下混凝土还应有足够的流淌性，其坍落度按18～22cm限制，以确保混凝土的顺当灌注。本工程水下混凝土协作比如下：某某航电枢纽工程水下混凝土协作比砼等级级配水泥等级陷度水胶比砂率(%)粉煤灰(%)SK-1掺量(1/万)SK-2掺量(%)每立方砼材料用量（kg/m3）水水泥粉煤灰SK-1SK-2砂小石中石C25二32.518~220.2340200.50.61505221300.03263.912647387580注：骨料为湘江自然河砂、河卵石，粉煤灰为湘潭电厂Ⅱ级灰其次，在灌注混凝土之前应抽干渗水检查桩孔质量,使之达到灌注要求。同时，按规范要求检查钢导管的水密承压、接头抗拉密度，不符合要求的要进行处理、调换；对导管的安装和隔水栓应进行检查，限制导管和孔底的高度，确保混凝土能顺当排出。起先灌注时，应备足混凝土料，使第一次下料时混凝土高度达到1.5m以上（导管买入混凝土内1m以上），且尽量满足连续下料要求，如不能连续下料，后续混凝土应缓缓灌入，避开在导管内形成高压气囊，损坏导管密封圈，提管时速度要慢，同时应反复活动导管，使导管下部混凝土密实；提管高度应严格限制，防止提出混凝土面，造成导管进水；如不当心导管进水，应刚好向下插入混凝土内，并解除导管内积水才能接着混凝土浇筑。结束时，应检查桩顶混凝土面标高。3.3质量限制效果该工程在施工时对每桩都预埋了声波检测管，结束后对桩孔混凝土进行了抽样钻孔取芯和每桩的声波检测，结果是芯样密实，有极少量气孔，混凝土和基岩面接合紧密，声波检测波速均在5000波速以上。经联合评定33个桩分为33个单元，其中合格单元33个，合格率100％，优良单元30个，优良率91％，桩基质量优良。结束语本工程运用的施工方法和质量限制措施满足了质量和