桥梁工程论文课件.docx

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桥梁工程论文课件

如何做好钻孔灌注桩水下混凝土施工

内容提要：

本文阐述了新建铁路沪昆客专十一标岔河大桥线钻孔灌注桩水下混凝土施工工艺、施工过程中对施工质量的控制以及施工中所遇到技术难题和防治措施。

关键词：

钻孔桩水下混凝土施工技术质量控制防治措施

1.前言

　钻孔灌注桩作为一种基础承载结构和地基支撑的构造物形式是施工建设中应用比较普及的技术内容。

但是钻孔灌注桩作为隐蔽工程，其内部质量无法观察和监控，加之施工难度大，通常都会影响工程质量和滞后施工进度。

因此，在施工中都把它当作一项关键性工程看待，并且在人员配制、施工质量监控、施工管理上加大力度，把握和分析施工过程中可能会发生的问题，将一切不良隐患消除在成桩之前。

特别是水下混凝土灌注施工对于工程实体的影响尤为重要，它决定着桩身的强度、完整性和桩身整体质量能否达到设计要求，所以水下混凝土施工经常作为一个重点课题来研究。

下面就钻孔灌注桩水下混凝土施工工艺中的一些主要问题和施工中的难点及防治措施，谈谈自己的体会和经验。

2.工程概况

沪昆客专十一标岔河大桥位于贵州省兴义市普安县和晴隆县境内，主要为跨越岔河沟谷而设。

大桥起讫里程桩号为DK896+416.11～DK896+897.64，桥梁全长481.53m。

桥梁设计纵坡0‰、处于半径为11000m的平曲线上。

桥跨结构为：

主跨（88+168+88）m连续刚构+引桥（33+56+33）m连续梁。

桥梁下部结构为：

桩基+承台+空心薄壁墩柱（实心墩），桥台为空心桥台；桥梁上部结构采用预应力连续刚构及预应力连续梁。

桩基础施工设计图纸为钻孔桩。

全桥共计桩基98根，其中φ1.5m桩基63根，φ2.5m桩基17根，φ2.8桩基有18根，最大桩长51m，最短桩长9m。

3.水下混凝土施工工艺

3.1水下混凝土的性能参数

3.1.1水下混凝土原料基本要求

3.1.1.1水泥

水泥宜采用硅酸盐类水泥，确保水泥的保水性，保水性差的水泥应采取相应的措施保证混凝土不离析和泌水。

3.1.1.2粗骨料

粗骨料宜采用连续级配良好的碎石、卵石，含泥量小于2%，其针、片状颗粒含量不宜大于10%，以提高混凝土的流动性。

3.1.1.3外加剂

混凝土中宜掺用泵送剂或减水剂，并宜掺用粉煤灰或其他活性矿物外加剂。

3.1.2混凝土配合比注意事项

3.1.2.1外加剂掺入量

水下混凝土的用水量与水泥和矿物外加剂的总量之比宜在0.5～0.6之间，即水胶比宜在0.5～0.6之间。

3.1.2.2胶凝材料

水下灌注混凝土的胶凝材料总量不宜小于400kg/m3。

3.1.2.3含砂率

水下灌注混凝土的砂率宜在35%～40%之间。

3.1.3混凝土初凝时间

  一般混凝土初凝时间仅3～5小时，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5～7小时，因此应加缓凝剂，使混凝土初凝时间大于8小时。

3.1.4混凝土搅拌方法和搅拌时间

为使混凝土具有良好的保水性和流动性，应按合理的施工配合比将水泥、碎石、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30％的水，然后与拌合料一起均匀加入60％的水，最后再加入10％的水（如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量），最后加水到出料时间控制在60～90秒内。

3.1.5混凝土坍落度选择

坍落度应控制在180～220毫米之间，混凝土灌注距桩顶约5米处时，坍落度控制在160～170毫米，以确保桩顶浮浆，不过高。

气温高、成孔深，导管直径在250毫米之内，取高值，反之取低值。

3.2水下混凝土的施工工艺

3.2.1灌注前的施工准备

3.2.1.1验孔

验孔主要注意两点，一孔的垂直度、二是孔的深度。

因为钻孔灌注桩的垂直度是保证基础承载力和围护结构稳定性、建筑尺寸准确性的重要一环，而孔的深度是否达到设计要求，更会影响灌注桩的承载力，所以在灌注水下混凝土之前，应严格控制以上两个指标。

3.2.1.2泥浆制备和清孔

清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净。

灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔，直到孔口返浆比重持续小于１．１０～１．２０，测得孔底沉渣厚度小于５０ｍｍ，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。

沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注。

3.2.2水下混凝土的施工工艺

3.2.2.1首批混凝土灌注

混凝土灌注量与泥浆至混凝土面高度、混凝土面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。

首批灌注的混凝土量必须满足导管埋深不能小于1.5M，所以漏斗和储料斗及漏斗和输送泵的混凝土储存数量要充足。

根据导管内混凝土压力与管外水压力平衡的原则,导管内混凝土必须保持的最小高度为:

Ｈｄ=RｗＨｗ/Rｃ。

而管中混凝土的体积就应为Ｖｄ=πｄ2·Ｈｄ/4（ｄ为导管直径）。

孔径越大，首批灌注的混凝土量越多，所以由于混凝土量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批混凝土在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满混凝土，甚至漏斗内还有部分混凝土，此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加混凝土，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使混凝土顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗加入混凝土，进行后续灌注。

3.2.2.2后续混凝土灌注

后续混凝土灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的混凝土下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入混凝土，同时在灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。

此时要注意，混凝土灌到孔口不再返出泥浆时可以微向上提动导管，而如果要提升导管0.5到1M以上才能灌入混凝土就应该拆除部分导管。

要注意观察孔口是否返出泥浆。

当混凝土接近钢筋笼时，宜使导管埋得较深。

要注意正确控制导管埋深，如果导管埋人混凝土过深，易使导管与混凝土间摩擦阻力过大，致使导管无法拔出造成事故。

而提管过程中要缓缓上提，如过猛易使导管被拉断。

所以埋管深度一般应控制在2～6m，或使用附着式震捣器，使导管周围的混凝土不致过早的初凝。

同时应注意灌注速度。

3.2.2.3后期混凝土的灌注

在混凝土灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部混凝土不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。

3.2.2.4混凝土的灌注速度

在控制混凝土初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高混凝土的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。

4.施工难点及防治措施

4.1钢筋笼上浮

4.1.1原因分析

4.1.1.1混凝土下降冲击力造成的上浮

当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1米左右的距离时，由于浇注的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮。

4.1.1.2混凝土向上顶升造成的上移

由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋置深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定握裹力，如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带运钢筋笼的上移。

4.1.2防治措施

4.1.2.1适当提升导管

在灌注混凝土的过程中应随时掌握混凝土浇注标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2～3米时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。

4.1.2.2加固

当发现钢筋笼上浮时，应暂停浇注，在孔口对钢筋笼采取加固措施，防止钢筋笼再次上浮。

4.2孔壁塌孔

4.2.1原因分析

4.2.1.1泥浆造成的夹泥层

泥浆过稠，增加了浇注混凝土的阻力，如泥浆比重大且泥浆中夹有较大的泥块，在施工中经常发生导管堵管，流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提导管上下振动，而埋管又过浅，导致管内储存大量混凝土，一旦流出其势甚猛，在混凝土流出导管后，即冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层。

4.2.2防治措施

4.2.2.1控制泥浆浓度

认真做好清孔，控制好泥浆浓度，防止孔壁塌孔，

4.3断桩

4.3.1原因分析

4.3.1.1导管造成的夹泥层和断桩

灌注混凝土过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。

导管提漏有两种原因：

a，当导管堵塞时，一般采用上下振击法，使混凝土强行流出，但此时导管埋深很浅，极容易提漏。

b，因泥浆过稠，如果估算或测混凝土面难，在测量导管埋深时，对混凝土浇注高度判断错误，而在卸下导管时多提，使导管提离混凝土面，也就产生提漏，引起断桩。

4.3.1.2灌注时间造成的断桩

灌注时间过长，而上部混凝土已接近初凝。

形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管与导拔不上来，引发断桩事故。

4.3.2防治措施

4.3.2.1提高浇筑速度

尽可能提高混凝土浇注速度：

a,开始浇注混凝土时，计算出首批混凝土的数量，确保混凝土能埋导管0.5米以上，同时让混凝土产生大的冲击力可以克服泥浆阻力。

B,快速连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防止导管堵塞。

4.3.2.2控制导管提升频率

提升导管时要根据埋管深度指挥，不得小于最小埋深，灌注混凝土过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程。

4.4泥浆进入导管造成夹泥层

4.4.1原因分析

4.4.1.1导管埋置深度造成泥浆进入导管

导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管拔上后混凝土不能及时冲填，造成泥浆进入。

4.4.2防治措施

4.4.2.1试验保证导管是否漏水

灌注水下混凝土前导管一定要做水压试验，加水15分钟密封加压，看是否漏水，直到合格为止，有问题及时更换。

4.5灌入阻力造成的桩身质量

4.5.1分析原因

4.5.1.1灌入阻力造成的桩身质量

由于灌注桩不能像上部结构施工那样逐层振捣，而且存在一定的混凝土灌入阻力，致使灌注混凝土时因为无法克服灌入阻力而保证不了桩身质量

4.5.1防治措施

4.5.1.1形成强大的冲击力

在巨大的冲击作用下，混凝土的向上顶力和册向挤压力就有了保证，桩的摩阻力和桩身混凝土密实性都可以得到保证。

4.5.1.2首斗混凝土的冲击力

首斗混凝土灌注冲击力必须足够大，确保沉渣、沉淤被完全溅开，桩端与持力层能较好地结合，确保端承力的发挥

4.体会

⑴工程实践证明：

严格控制水下混凝土的施工质量和对施工工艺的坚决履行，成为钻孔灌注桩实体合格的决定因素。

⑵通过钻空灌注桩和水下混凝土灌注施工，特别是对于几点防治措施的学习应用，对水下混凝土的施工技术积累了一定的施工经验。

参考文献：

⑴《全国水泥及混凝土外加剂应用技术文集》.赵洪义等.中国建材工业出版社

⑵《水工混凝土研究与应用》.杨华全.中国水利水电出版社

⑶《混凝土工程施工技术与质量控制》.宋功业邵界立.中国建材工业出版社

⑷《建筑施工手册》.中国建筑工业出版社