挖孔灌注桩基础的质量通病和预防及其1

精品word文档值得下载值得拥有PAGE6挖孔灌注桩基础的质量通病和预防及其它李成才(靖安高速公路延安段建设管理处安塞县417406)摘要挖孔灌注桩基础的孔底和孔壁渗水上升速度＞6mm/min时，如果采用普通混凝土的浇筑方法施工，往往造成混凝土灌注桩报废。文章分析了此类质量通病的成因和预防方法，并指出应克服其他影响灌注桩基础质量的不规范作业。关键词挖孔灌注桩基础质量通病预防挖孔灌注桩基础如果按规范要求施工,完全可以保证工程质量。然而由于施工工艺的不当，则容易发生质量事故，且往往在同一工程、同一施工单位成为质量通病。根据经验（已写入相关规范），孔底和孔壁渗水上升速度＞6mm/min时，应采用灌注水下混凝土的方法施工。只有在渗水上升速度≤6mm/min时，才可以采用普通混凝土的浇筑方法施工。这个6mm/min的渗水上升速度是很微弱的，人的感观很难觉察。如果能明显觉察到渗水，一般都超过了上述速度。但凡渗水上升速度较大而采用普通混凝土浇筑方法的，混凝土灌注桩几乎全部报废，造成经济和工期损失。这是因为，孔壁渗水（自由水）在混凝土浇筑过程中，浸入混凝土混合料，过多的自由水“冲蚀”砂浆，先使水泥浆漂浮，继而砂粒离散，最后是粗颗粒嵌结成空洞骨架，成为缺陷桩。众多的此类报废基桩的钻芯试样充分证明了这一点。对于此类质量通病的预防，可以采用合理正确的施工方法加以避免。对于渗水量不大、但又不能采用普通混凝土浇筑的挖孔桩基础，必须按水下混凝土的灌注方法施工。此时应在孔内注入高度≮3m的水，而后按灌注水下混凝土的方法、步骤灌注混凝土。在灌注过程中，可能在某一高度时水会从孔壁被混凝土“逼”出，混凝土顶面没有存水，此时仍应继续按原配合比拌制混凝土并保持导管埋深不小于2m，确保混凝土翻浆均匀密实。有一种错误的理论，认为挖孔桩的孔壁渗水可以给混凝土混合料以水的补给，因而将混凝土拌成干硬性混合料（坍落度几为0），结果造成离析。这是因为，拌制成混凝土混合料中的“水”已不同于天然水，它在拌制过程中已和其他材料产生物理—化学反应。尽管这个过程长达数百分钟，但从理论上讲，混凝土拌制完成后，反应即已开始。天然水接触混凝土混合料，会冲蚀混合料中的水泥浆，形成麻面；严重时，可使混凝土混合料离析而产生蜂窝。灌注水下混凝土，是利用灌注混凝土时的“超压力”，使拌制的流动混凝土“翻浆”后自然密实，并始终保持新鲜混凝土与泥浆（水）隔离，使桩基混凝土保持质量品质均匀，达到设计要求。为此，灌注水下混凝土时，导管漏斗应有一定高度，保持超压力和混凝土混合料的自由落体速度，使混凝土混合料具翻浆能力，混凝土的质量才有保证。目前，在各地桥梁工程的灌注桩基础施工中，有的施工单位做了两方面的改造，但因违背了水下混凝土的施工原理，给桩基质量带来不利影响。第一种改造是“省”去了首批混凝土与泥浆（水）之间的隔离物，而在距漏斗底不大距离（一般≮40cm）的导管上锯缝后插入一块钢板隔离首批混凝土与泥浆（水），将二者隔离在井孔以上，如图1所示。这种改造，用钢板隔离看似与原来的隔离物隔离无多大区别，然而却大相径庭。用隔离物隔离，是将首批混凝土与泥浆（水）在导管的全长范围内隔离，在隔离物“冲出”导管后首批混凝土方与泥浆（水）“相逢”，位置在距孔底（实则为沉淀物顶）20~40cm的范围内（如图2）；而用钢板隔离，首批混凝土与泥浆（水）“相逢”位置在护筒（井孔）之上，对于钻孔灌注桩基础来说，首批混凝土与泥浆（水）在整个孔深范围内未隔离，在混凝土沉落过程中，原先存于导管中的泥浆（水）势必掺入混凝土中，使真正的新鲜混凝土存在之前，已有数量“可观”的“残疾”混凝土处于新鲜混凝土与泥浆（水）之间，这个隔离厚度极大地超过了规范规定的范围，这就是为什么施工单位满足了规范要求的超灌混凝土的数量而新鲜混凝土顶面仍在桩顶平面以下的根本原因。∴∷钢板。铁丝∵∷。。：·∶图1图2我国采用钻孔灌注桩基础的施工方法是在上世纪60年代后期，当时陕西省境内采用的隔离物是由高级木工刻制两个木半球，用螺丝将两个木半球连接而成一个木球。这个球的直径比导管内径略小，先将球堵在漏斗底，用8~12#铁丝的一端绑住球后，由几个人拉住铁丝的另一端（因混凝土混合料下落时的力量很大，往往将铁丝先缠在支架上以减小拉力），如图2所示。随着混凝土在漏斗内储存量的增多，慢慢放开铁丝，让木球“逼”泥浆而徐徐下落，待木球离孔底2~3m时，剪断铁丝，此时混凝土以相当的压力和速度将木球推出导管下口，实现隔离和翻浆。当时的桥梁施工规范要求超灌混凝土高40cm，由于隔离较好，往往在凿除20~30cm的桩头后即会呈现级配良好的密实混凝土。由于木球呈刚性，导管稍有变形即容易卡管形成事故。70年代初期，我们把用木球改为用“沙球”（就是用麻布包裹河沙后用铁丝扎成球体），灌注首批混凝土再未出过事故。1982年，我以工程师的身份在伊拉克基尔库克南桥和4﹟桥分管现场技术工作，第一次接触到先进的日本三菱公司生产的冲抓钻孔设备。该设备由于是用钢管（壁厚60mm）全护壁，其功能兼成孔和灌注水下混凝土于一体，十分安全方便。该设备灌注水下混凝土的隔离物为：将8mm厚的硬橡胶板剪成和导管内径相同的圆盘，圆盘上、下分别用厚1cm的圆木板夹住。圆木板直径比导管内径小1~2cm，用螺丝固定。这种隔离物轻巧方便，隔离效果好。开始灌注水下混凝土时，也是用铁丝拴住圆盘徐徐下落。导管底部距孔底约20cm，施工原理和工艺与我国相同。如前所述，一些人采用钢板隔离，将首批混凝土与泥浆（水）的隔离置于井孔以上，是不完全符合灌注水下混凝土的原理的，泥浆（水）与新鲜混凝土间人为的增加了厚度（其增加值约等于：导管直径×孔深/孔径），是应该予以纠正和制止的。而有些施工单位在隔离钢板之上搁置隔离球（如篮球内膜），省去了铁丝牵挂，这是可取的，但由此而应增加漏斗容积，以保证首批混凝土的最小用量。第二种改造是在灌注首批混凝土之后，有些施工单位将大漏斗换成了小漏斗，让混凝土拌和物沿斜溜槽从混凝土运输罐车中自由地流入导管，减小了混凝土下落速度，不利于均匀翻浆，是值得商榷的。灌注水下混凝土所需要的超压力的能量来源有二：由漏斗高度的势能和混凝土高速降落的动能组成。为增加混凝土降落的动能，宜集中垂直灌入，提高灌注的初速度，增加动能，以促进均匀翻浆，提高水下混凝土的灌注质量。参考文献：中华人民共和国行业标准JTJ041《公路桥涵施工技术规范》5771001803090012095579036822859633082577100180309001238657613739973576069657710018030900135945780775799025155125771001803090012387577164982601818051577100180309001213857213119215891832657710018030900123595790368223610760535771001803090012356576135286143791742577100180309001235557508786970469327917088100343355274101229944325833379170881003433552751018667329388320081708810034335610710158115250150052217088100343356108101000180059871732170881003433542951010741941426870171708810034335618410187866086962880217088100343356185101775831174086674170881003