灌注桩堵管应急处理措施(二次初灌).doc

钻孔灌注桩水下混凝土堵管的原因及处理方法郭丰春（中铁十四局集团第三工程有限公司 山东兖州 272001）摘 要 本文根据水下混凝土堵管的工程实例，分析了发生水下混凝土堵管的原因，并总结出了水下混凝土堵管后的处理方法。关键词 水下混凝土 堵管 原因 处理方法钻孔灌注桩基础由于其施工工艺简单、施工设备易于操作而被广泛应用于桥梁建设中，目前钻孔灌注桩基础已形成了一套比较成熟的施工技术。但是，由于钻孔灌注桩的施工受多种因素影响，即使采取了预防措施，当不可预料的偶然因素发生时，也会出现水下混凝土堵塞导管的现象，使混凝土灌注无法进行，如果处理不好，严重时会引起断桩，造成比较大的经济损失。我项目部通过在实际工程中解决水下混凝土堵管的问题，总结了水下混凝土堵管的原因及处理方法。1. 工程概况我项目部施工的苏州市227省道分流线D标白荡湖特大桥，整个工程呈一人字形构架，由A、B、C三线构成。其A线全长1408米，为227省道分流线主线；B线全长1092米，C线全长727米，B、C两线为园区段的连接线。本工程主线采用高速公路技术标准，设计车速100km/h。全桥上部结构为后张拉预应力现浇连续箱梁，下部结构为桩基础、柱式墩。本工程共有现浇箱梁38联，墩柱317根，承台140个，钻孔灌注桩728根。钻孔桩灌注直径有1.2米和1.5米两种，桩长有55米和58米两种，所有钻孔桩总长度为38562米。2. 水下混凝土堵管工程实例苏州市227省道分流线D标白荡湖特大桥在灌注A线8-3#钻孔桩水下混凝土时，由于拌合站出现事故，无法正常供应混凝土，项目部立即联系我单位长期合作的苏州市派安商品混凝土公司，10分钟后派安商品混凝土公司电话通知第一车混凝土已经出发，15分钟后可以到达工地。但是，20分钟后，派安商品混凝土公司又电话通知，由于出现突发事故，通往工地的路已经戒严，所有的混凝土罐车都被堵在路上，无法正常供应商品混凝土。于是，项目部立即联系了星火商品混凝土公司，当星火商品混凝土到达工地时，发现原混凝土已经堵管。3. 混凝土堵管的处理当发现混凝土堵管后，我们采取了上下振动导管、用粗钢筋冲捣混凝土疏通导管等方法，但是都没有成功。经过用测锤测量，得知混凝土面深度为28.3米，由于混凝土面较深，开挖接桩也是不可能的。于是，我们采取了喷射混凝土湿接桩的方法。1、首先计算出剩余导管的长度为32.2米，然后用直径32mm的粗钢筋焊接长度为33.2米（即比导管长1米）的长杆，用吊车吊起插入导管，测量出混凝土堵管的具体位置，立即拆除堵塞混凝土的导管，再及时安装导管。使导管底部伸入到原灌注的水下混凝土面以下2米处（见图1），以保证水下混凝土埋管大于2米。2、用隔水栓堵住料斗底口，将料斗加满混凝土，混凝土数量同开灌封底混凝土数量相同，然后主吊钩提升料斗及导管，使导管底部由埋管2米提升到原灌注水下混凝土面以上20公分（见图2），以利于隔水栓将导管内泥浆顺利排出。3、计算混凝土从料斗到达导管底部的时间，即混凝土通过隔水栓将导管内泥浆全部排出的时间。计算过程如下：假设：受泥浆浮力的混凝土重力加速度为g，g=9.8米/秒，体积为V，混凝土的密度为混凝土，泥浆的密度为泥。则受泥浆浮力的混凝土重力G混凝土=m混凝土g=混凝土Vg根据浮力公式F浮=gV得混凝土在泥浆中受到的浮力F浮=泥gV混凝土在泥浆中受到的重力G=G混凝土F浮=混凝土Vg泥gV则混凝土在泥浆中受到的重力加速度为a=G/m混凝土=(混凝土Vg泥gV)/（混凝土V）=g(1泥/混凝土)混凝土的配合比水泥：砂：石子：水=408：726：1089：180所以混凝土的密度混凝土=2403kg/m3经实测，泥浆的密度泥=1100kg/m3则混凝土在泥浆中的重力加速度a=9.8（11100/2403）=5.3米/秒导管长度L=32.2米，由公式S=at2/2得混凝土通过隔水栓将导管内泥浆全部排出的时间t=（2L/a）1/2=（233.2/5.3）1/2=3.5秒4、计算出混凝土通过隔水栓将导管内泥浆全部排出的时间后，剪断堵塞料斗口的隔水拴，使混凝土进入导管，同时开始计算时间。考虑到混凝土下落过程中会受到导管的摩擦阻力，同时为了保证混凝土通过隔水栓能够将导管内泥浆全部排除干净，一般要在计算时间t的基础上再加上1-2秒，即从混凝土开始进入导管后经过5秒，认为导管内的泥浆将被混凝土完全挤压出来，导管底部开始喷射混凝土。在混凝土从导管底部开始喷射的同时，立即快速下落料斗及导管到最低位置，使导管内喷射出的混凝土与原来的混凝土相结合（见图3），完成混凝土埋管和喷射混凝土湿接桩过程。当料斗及导管下落到最低位置时，继续向料斗内倾倒混凝土，进行正常的水下混凝土施工（见图4）。5、在以上施工过程中，喷射混凝土湿接桩成功的关键有两点：第一点是料斗内首批混凝土的数量必须能满足导管内混凝土的数量和导管下放到原混凝土面以下2米过程中底口喷射出混凝土的数量。第二点是精确计算出混凝土通过隔水栓将导管内泥浆全部排出的时间，以保证导管底口喷射出的混凝与原混凝土接触面无泥浆、水等夹杂物，完成湿接桩。由于导管对下落混凝土有摩擦阻力，而此摩擦阻力受多种因素影响，难以精确计算，导致混凝土通过隔水栓将导管内泥浆全部排出的时间t不准确，影响喷射混凝土接桩质量。在施工过程中，我们还采取了在隔水拴上系一条与导管等长的细钢丝的方法，当细钢丝随混凝土全部下落入导管后，即认为导管道口开始喷射混凝土。4. 总结混凝土堵管的原因在苏州市227省道分流线D标白荡湖特大桥桩基础施工过程中，我们总结出了以下几条水下混凝土堵管的原因：1、混凝土本身的质量是堵塞导管的主要原因，如混凝土和易性不好或离析使石子聚集在一起、坍落度过小、流动性差、夹杂大石子、拌合不均、粗骨料集中等而造成混凝土堵管；2、由于机械故障、停电、材料供应不足或泥浆太稠等原因，造成混凝土不能连续灌注，中断时间过长，使上部混凝土已接近初凝，形成硬壳，增大了管内混凝土下落阻力，而且随时间增长，泥浆中残渣不断沉淀，加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成堵管；3、由于运输或等待时间过长等原因使混凝土发生离析，又没有进行二次搅拌，灌注时大量骨料卡在导管内，引起堵管；4、其他原因，如初灌时隔水栓卡管，水泥结块，搅拌时没有将结块打开，导管埋管太深，导管直径过小，等等。5. 总结混凝土堵管后的处理方法通过苏州市227省道分流线D标白荡湖特大桥桩基础施工，我们把钻孔灌注桩水下混凝土堵管分为三类，分别采取不同的处理方法。第一类，首批混凝土灌入后，隔水栓堵管或者混凝土堵管，可用长杆冲捣导管内隔水栓或混凝土，或抖动导管，使隔水栓或混凝土下落，如不能解除堵管现象，则将导管提出清洗，将孔底混凝土沉淀物用反循环清除，重新安装导管，灌注混凝土。第二类，混凝土的灌注顶面位置在水面以下不深的护筒内，或者距离原地面小于4米时堵管，可以直接拆除导管，抽干孔内的水，将泥浆和掺杂泥浆的混凝土清除，露出良好的混凝土面并凿毛，然后清洗钢筋笼上的泥浆，重新在护筒内或者支模灌注混凝土至设计标高，完成接桩。第三类，混凝土的灌注顶面位置距离原地面较深堵管时，应立即用测绳测量出混凝土面的具体深度，计算出导管的埋管深度，在保证导管埋深不低于2米的情况下，上下快速振动导管，使混凝土在自身重力的作用下向导管下方移动，解除堵管现象。如果条件允许，还可以在浇注混凝土的料斗上安装一个附着式振动器，开动震动器解除堵管现象。或者焊接比导管长度长2米左右的粗钢筋，用吊车配合将粗钢筋放入导管内上下移动，疏通导管。此种方法宜在发现混凝土堵管后立即快速进行，不得拖延时间。如果在灌注过程中堵塞导管，且在混凝土初凝前无法疏通好，则采用上面介绍的喷射混凝土湿接桩法处理。6. 结束语我项目施工的苏州市227省道分流线D标白荡湖特大桥已经竣工，经过桩检，728根钻