水下混凝土浇筑的质量要求与控制措施

水下混凝土浇筑的质量要求与控制措施1水下混凝土浇筑的几个控制要点1.1对施工设备质量要严格要求混凝土灌注所需施工设备要求配套并且完好。这是保证灌注水下混凝土质量的基本前提。要重点强调以下施工设备的质量：1.1.1备用发电机数量充足。要保证工地的备用发电机性能良好，足以应付施工过程中可能发生的电网断电情况，这样可以防止灌注时间延误，避免造成断桩事故。1.1.2注意混凝土拌和机类型的选择，宜选用大容量拌和机，在数量上可以保证混凝土的连续灌注。对混凝土拌和机在每次使用前都应进行认真的检查维修。1.1.3导管是灌注水下混凝土的重要工具，其直径大小要根据灌注强度要求进行选择。要求导管应具备足够的强度和刚度、且密封性良好，管壁光滑、导管平直，无穿孔裂纹，导管接口处应有弹性垫圈密封。如果导管接头密封不严，焊缝破裂，水从接头或焊缝中浸入会引起事故，因此施工之前必须要进行水密、承压和接头抗拉试验。1.1.4储料斗、漏斗、溜槽以及其他有关灌注机具使用前都应进行检查，以保证施工安全和施工质量。1.2严格控制混凝土的配合比水下混凝土的强度、等级和HYPERLINK"/class_free/150_1.shtml"材料应符合设计要求和《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)的规定。选用骨料要重点注意以下几点：1.2.1水泥一般选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，初凝时间宜不早于1.5h，宜选用标号在325以上的水泥。所选的水泥品种应通过初凝时间和抗压强度试验。要注意水泥的用量要达到规范规定的标准。1.2.2粗骨料宜选用坚硬的卵砾石和碎石，应优先采用符合要求的卵石。骨料最大粒径不应大于导管直径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时粒径在40mm以内。粗骨料的级配应保证混凝土具有良好的和易性。细骨料宜采用级配良好的中、粗砂。混凝土的含砂率一般为45％～50％，水灰比宜采用0.5～0.6。1.2.3为提高和易性，混凝土中宜掺入外加剂，水下混凝土常用的外加剂有减水剂、缓凝剂和早强剂等，掺入外加剂前，必须经过实验，以确定外加剂的使用种类、掺入量和掺入程序。总之，混凝土的配合比必须与导管灌注水下混凝土相适应。合适的配合比应使混凝土具有足够的可塑性和粘聚性，易于在导管中流动而又不易离析。而且一般来说，当水下混凝土的强度高时，其耐久性也好。因而要从水泥标号的选择、水泥及水的用量比例、骨料的种类和性质及掺用外加剂等几个方面考虑来保证混凝土质量。而且要保证混凝土的级配强度应高于设计强度。混凝土搅拌时间要适宜，要搅拌均匀，如混凝土搅拌和输送过程中，出现不均匀或离析泌水现象，流动性差时，就不能使用。1.3加强灌注施工工艺灌注水下混凝土是混凝土桩施工的重要工序。在灌注混凝土过程中，应重点注意以下几点：1.3.1钢筋笼和钻孔的中心要对应，定位要准确。如果是不放到孔底的钢筋笼，要特别注意吊环、吊钩的强度及牢固性。钢筋笼吊放时要保持轴线顺直，位置居中，严禁碰撞孔壁，以免产生坍孔。钢筋笼安放到位后应立即安设导管。1.3.2在灌首批混凝土之前最好先配制0.1～0.3m3水泥砂浆放入滑阀以上的导管和漏斗中，然后再放入混凝土，确认初灌量备足后，即可剪断铁丝，借助混凝土重量排除导管内的水，使滑阀留在孔底，灌入首批混凝土。1.3.3注意首批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）。首批混凝土若埋深不足，混凝土下灌后不能埋没导管底口，会导致泥水从导管底口进入。如果出现这种导管入水现象应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机或抓斗机清出，然后重新下导管灌注。1.3.4首批混凝土灌注正常后，必须连续进行，不得中断。否则先灌入的混凝土达到初凝，将阻止后灌入的混凝土从导管中流出，造成断桩。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到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。1.3.5为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌0.5～0.8m高度，待桩顶混凝土强度达到设计强度70％时，将其凿除。在灌注将近结束时，如出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，将部分沉淀土掏出，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。以上是灌注混凝土时易出现问题的各个基本步骤，同时要注意其他一些事项。比如混凝土拌制后，应在1.5h之内尽量灌注完毕。再如清孔须彻底，如果清孔不彻底会造成混凝土中夹泥；又如在灌注过程中，当导管内混凝土不满含有空气时，后续混凝土宜通过滑槽徐徐流入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面倾入管内，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。灌注桩属于隐蔽工程,但由于影响灌注桩施工质量的因素很多,对其施工过程中的每一环节都必须严格要求,对各种影响因素都必须有详细的考虑,如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不得力,就会在灌注中发生质量事故,小到塌孔、缩颈,大到断桩报废,从而给施工单位造成重大的经济损失,以致影响工期并对整个工程质量产生不利影响。所以,必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,以利于工程的顺利进行。水下浇筑混凝土施工是灌注桩质量控制中最重要的一个环节。水下浇筑混凝土是用混凝土从孔底开始灌注,将孔内泥浆置换出来,成为混凝土桩;浇筑过程中,应及时掌握孔内混凝土面上升的高度及导管插入深度,测定每个混凝土面位置应取两个以上的测点,测绳受拉伸、湿度等因素影响,所标长度变化较大,须经常校正。浇筑混凝土必须连续进行,否则先浇灌进去的混凝土达到初凝,将阻止后浇灌的混凝土从导管中流出。施工中,混凝土浇筑速度应尽可能地快一些,终止浇筑混凝土前,须确定混凝土面真实高度,以见到混凝土中的粗骨料为准。2水下混凝土常出现的质量隐患对于诱发灌注事故的因素,必须在施工初期就彻底消除其隐患,同时又必须准备相应的对策,一来预防事故的发生,二来在事故发生后及时采取补救措施。下面就施工实践中经常遇到的几种工程事故,对其原因、预防及处理作一简单的介绍。2.1初灌未封底:桩底沉渣量过大,使初灌不能正常反浆,或导管距孔底太远,初灌量不够没有埋住导管。造成这种后果的原因是检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。认真检查,采用规定的测绳与测锤;一次清孔后仍不符合要求时,就要采取其他措施,如改善泥浆性能,延长清孔时间等。在下完钢筋笼后,再检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,应进行二次清孔。导管底端距孔底高度依据桩径、隔水阀种类、大小而定,最高不超过0.5m。2.2导管堵塞:灌注时间过长,上部混凝土已接近初凝而形成硬壳,而且随着时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物,从而使混凝土灌注变得极为困难,最终造成堵管。所以应尽可能提高混凝土的浇筑速度,在开始浇筑混凝土时尽量积累大量混凝土,以产生大的冲击力来克服泥浆阻力。快速连续浇筑,使混凝土和泥浆一直保持流动状态,可以防止导管堵塞;浇筑混凝土过程中,应匀速向导管料斗内灌注,如突然灌注大量的混凝土导管内空气不能马上排出,可能导致堵管,若管内空气从导管底端排出,可能带动导管拔出混凝土面。堵塞导管的主要原因在于混凝土的质量,必须把好混凝土质量关,混凝土和易性不好或离析,石子聚集在一起,从而使流动性变差,最终导致堵管。导管使用后应及时冲洗,保证导管内壁干净光滑。如发生堵管,在导管上部可用钢筋疏通,在导管下部可提住导管上下振击。2.3导管漏水:导管使用前须做密封试验,灌注前检查导管是否有漏水、弯曲等缺陷,发现问题要及时处理。在灌注过程中发现漏水应加快灌注速度,并加大混凝土埋深,使管内混凝土超出漏水处。2.4导管拔出混凝土面:导管提漏有两种原因:a.当导管堵塞时,一般采用上下提振法,使混凝土强行流出,但如果此时导管埋深很少,极易提漏。b.在混凝土灌注过程中,测定已灌混凝土表面标高出现错误,卸管时多提导致导管埋深过小,出现拔脱提漏。特别是在灌注后期,易将泥浆中混合的坍土层误认为混凝土表面。因此,必须严格按照规程用规定的测绳、测锤测量孔内混凝土表面高度,并认真核对,保证提升导管不出现失误。如误将导管拔出混凝土面,必须及时处理。孔内混凝土面高度较小时,终止浇筑,重新成孔;孔内混凝土面高度较高时,可以用二次导管插入法,其一是导管底端加底盖阀,插入混凝土面1.0m左右,导管料斗内注满混凝土时,将导管提起约0.5m,底盖阀脱掉,即可继续进行水下浇筑混凝土施工。由于要克服泥浆对导管的浮力,混凝土面较深时,不宜采用此方法。在不得已的情况下,必须由有经验的工程师现场指导,导管长度、吊预制混凝土球阀铁丝长度、铁丝抗拉强度、混凝土面实际位置等数据,必须在事先进行正确确定。提升导管要准确可靠,在灌注混凝土的过程中要随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程。2.5导管被混凝土埋住、卡死:在灌注过程中,导管的埋置深度是一个重要的施工指标。导管埋深过大,以及灌注时间过长,导致已灌混凝土流动性降低,从而增大混凝土与导管壁的摩擦力,加上采用提升阻力很大的法兰盘连接的导管时,在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。导管插入混凝土中的深度应根据搅拌混凝土的质量、供应速度、浇筑速度、孔内护壁泥浆的状态等来决定,一般情况下,以2m～6m为宜。如果导管插入混凝土中的深度较大,供应混凝土间隔时间较长,且混凝土和易性稍差,极易发生“埋管”事故。在考虑到不能及时供应混凝土(超过1h)、混凝土运输距离远及交通堵塞等因素时,除在混凝土中加缓凝剂外,导管插入混凝土中的深度不宜太小,据以往经验,以5m～6m为宜,每隔15min左右,将导管上下活动几次,幅度以2.0m左右为宜,以免使混凝土产生初凝假象。浇筑混凝土中断超过2h,应判为断桩。如是混凝土配合比在执行过程中的误差大,坍落度波动大,拌出的混合料时稀时干,在这种情形下极易发生卡管现象。坍落度过大时会产生离析现象,粗骨料相互挤压而阻塞导管;坍落度过小或灌注时间过长,混凝土的初凝时间缩短,混凝土的下落阻力加大而阻塞导管,都会导致卡管事故。所以严格控制混凝土配合比,缩短灌注时间,是减少和避免此类事故的重要措施。导管插入混凝土中拔不起来或被拔断,如果桩径较大,可以采用二次导管插入法处理,否则只能补桩、接桩。接桩一般用人工孔的办法处理,清除桩顶残渣,接钢筋笼,浇筑混凝土至设计标高。2.6钢筋笼上浮:当灌注混凝土到钢筋笼底部时,应尽量减慢放料速度,同时减小埋深,从而最终降低混凝土对导管的冲力。2.7混凝土拌制不符合要求:混凝土配合比中水灰比控制在0.5～0.6,砂率应在40%～50%,粗骨料最大粒径应小于40mm,混凝土坍落度控制在18cm～20cm,要有良好的流动性、和易性,用料上优先采用中粗砂、级配较好的碎石和矿渣硅酸盐水泥,避免使用普通硅酸盐水泥。混凝土和易性与水泥品种、砂率有极大的关系,砂率小、粗骨料级配不好,搅拌出的混凝土极易离析,影响水下浇筑混凝土质量。在灌注中出现的种种事故有很多都和混凝土质量有关,所以一定要把好混凝土的质量关。2.8桩身有夹渣、夹泥、蜂窝:使混凝土面处于垂直顶升状,不使浮浆、泥浆卷入混凝土是防治夹渣、夹泥、蜂窝的关键。另外在浇筑过程中,须不断测定混凝土面上升的高度,并根据混凝土供应情况来确定拆卸导管的时间、长度。如拆卸导管的时间、长度不恰当,也是容易出现桩身夹渣、夹泥、蜂窝等事故的。泥浆过稠,如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块,增加了浇筑混凝土的阻力,因此,在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象,有时甚至灌满导管还是不行,最后只好提住导管上下振击,由于导管内储存了大量混凝土,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,从而造成夹泥层;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的原因。总之,水下浇筑混凝土灌注桩是一种常见的基础形式,在实际中有着广泛的应用,因此加强钻孔灌注桩的施工质量,对有效控制工程质量及工程造价,有着很重要的现实意义。3水下混凝土施工中应采取的技术措施3.1优选材料，备足材料由于水下混凝土浇筑是连续作业，一旦开始就必须一次完成整条桩的混凝土浇筑，否则会形成

“断桩”现象。因单桩身混凝土一次成形，从其工艺原理可知，对于如何保证首批浇筑混凝土及后续混凝土具有良好的和易性和足够的初凝时间，原材料的质量起着重要作用。3.1.1水泥为保证水下灌筑混凝土质量及施工顺利进行，宜选用细度大，泌水性差和收缩率较小的水泥。本工程选用冀东牌425#硅酸盐水泥。该水泥理化性能指标较好，强度富余系数较高，水泥质量波动较小。3.1.2砂对水下灌筑混凝土，细骨料的质量除达到规范要求之外，应满足如下要求：细度模数介于2.10～2.80之间中砂；砂中石英含量应较高，颗粒表面圆滑。3.1.3卵石此地区卵石供应良好，水下混凝土浇筑均采用当地生产的卵石，保证了混凝土拌合物有较好和易性。卵石最大粒径应能满足泵送及钢筋间距要求的粒径，并且颗粒级配良好。3.1.4外加剂应综合考虑提高可泵性，维持可塑性，提高流动性与所选用的水泥有良好的亲和性，和延长初凝时间至达到施工要求的目的。3.2优化配合比设计，做好模拟试配水下混凝土要求具有比普通混凝土更大的流动性、粘聚性和保水性，塌落度控制在15～20cm左右，首批混凝土初凝时间不得低于6小时。由于混凝土拌合物受高空下落和地下承压水侵袭的影响，40m深的灌筑桩底部混凝土强度损失达35%。因此，结合工程实际情况，将试配强度定为45MPa。除了进行试验室试配工作外，还应该模拟现场施工条件，进行水下抛落混凝土验证试配工作，这样才能确定一个完善的施工配合比，保证桩身水下混凝土质量。每1m3混凝土材料用量表(配合比)

序号

设塌

实塌

混凝土

砂率

W

C

S

G

掺量

cm

cm

kg/m3

(kg/m3)

1

15～20

16

2420

42%

190

487

732

1010

4.2

2

15～20

22

2420

42%

190

487

732

1010

5.8

(设塌为设计塌落度

实塌为实际塌落度)按上述两种配合比试配，制做标准混凝土试件；进行水下抛落混凝土试验，制做水下抛落混凝土试件，试件抗压强度结果如下：序号

混凝土

标准混凝土试件抗压强度

水下抛落混凝土试件抗压强度

初凝时间

3天

7天

28天

3天

7天

28天

1

10.5h

28.4

40.4

44.9

—

—

—

2

11.5h

32.0

36.4

40.4

14.7

21.7