钻孔桩灌注中的混凝土流动与流动

钻孔桩灌注中的混凝土流动与流动

1灌入管口及截桩头施工工艺该方法用于钻孔和混凝土注入，是当今工程教学的进步。图1显示了该技术的一些进步。“砍球”后,随着混凝土的灌入,隔水装置(球)在上部混凝土的压力作用下运动,并将导管中的水挤出,避免了灌入混凝土与水的接触。同时,隔水装置受到的浮力,又防止下落混凝土因冲击而产生离析。灌入导管中的混凝土在上部压力作用下从导管底部流出并向上运动,从而使后续灌入的混凝土在先前灌入混凝土的包围之中,随着混凝土的不断灌入,孔中混凝土的高度也不断升高。最早灌入的质量不好的混凝土留在桩头部位,通过截桩头去除。这样的施工工艺应是不会带来质量问题的。但一些试验资料表明:流出导管的混凝土可能呈现不同的流动形式,不利的流动形式可能会使水中裸露的混凝土比原来预计的要多,这部分质量不好的混凝土不一定都被挤到桩头上,这样就会影响钻孔桩的质量。(1)外包外压流动当灌入的混凝土有较高的内部抗剪能力时,混凝土从导管下部流出成层状流动形式(图2)。在这种流动形式下,新灌注的混凝土围绕导管向上流动,然后向外成斜坡覆盖,且坡度很陡,使灌注中的混凝土很可能直接暴露在水中。此时,水将水泥浆和砂冲走,造成骨料堆集,如暴露在水中的混凝土较少,这部分混凝土的水灰比也产生了很大的变化。(2)混凝土的压压结构动形式当灌注的混凝土有较低的内部抗剪能力时,灌入的混凝土成凸胀状流动形式(图3)。这种流动形式使混凝土产生整体位移,形成坡度平缓得多的面,为远端的混凝土达到较好的灌注质量创造了条件。这种形式产生的浮浆层也少得多。在实际灌注中最好能产生这种流动形式。2影响混凝土注入质量的几个问题(1)有起桩或抽开的管为保证混凝土的灌注质量,导管中必须使用隔水装置。隔水装置可以采用球胆,也可以用尼龙袋或塑料袋包裹水泥做成球状,“球”的外径根据采用的导管决定(略小于导管内径)。在施工监理中,发现有些施工单位采用隔板。当料斗中混凝土聚集到一定数量时,通过吊起(或抽开)隔板,使混凝土下落。这种做法必须予以制止。因为这种方法使进入导管后的混凝土将水向下挤压的过程中,直接与水接触,造成一部分混凝土离析,使桩底或桩周围有离析骨料堆集,以致影响成桩质量。骨料离析,还可能会造成灌注时堵管,增加断桩的潜在危险。(2)护筒初灌量计算为保证水封成功,混凝土灌注时,导管上部的料斗必须有一定的容量,才能使混凝土的初灌量满足要求。只有足够的初灌量才能使混凝土经导管灌入时维持一定的压力,从而使混凝土经导管底部流出向上移动,并在导管周围堆集起一定的高度。初灌量可用下式表示:式中:d——导管内径;D——桩孔直径;H——导管内混凝土高度;H0——钻孔深度;h0——导管外混凝土面高度;rw——泥浆相对体积质量;rc——混凝土相对体积质量;k——混凝土充盈系数(k=1.3)。需注意的是,H0应从护筒顶面标高算起,或按钻孔中的水头高度计算,导管周围混凝土的堆集高度必须大于1m。由上式求出初灌量V0,要求料斗的最小容量不得小于V0,即V≥V0。施工过程中,一些单位采用的料斗均偏小,故往往出现质量问题。对于大直径的钻孔桩,一定要保证料斗有足够的容量,否则,很难保证水封成功。(3)球胆被压入混凝土中混凝土灌注时,如使用球胆做隔水装置,完成封底后,球胆应从孔底浮出来。但有时也会出现球胆没有浮出的情况,对此,必须引起高度重视。球胆没浮出,可能是下述原因造成的:①灌注前导管内部清洗不干净,阻碍球胆浮出;或在混凝土灌注过程中,在上部混凝土的压力作用下,球胆在向下移动过程中被划破或被扎破。②当钻孔底部沉渣较厚,且导管的下设距离过小,以致有可能在上部混凝土的灌注压力下将球胆压入沉渣中,尤其是在粘土类的地质条件下钻孔时更易发生。③球胆被包裹在灌注混凝土中,出现这种情况的原因:一是受钢筋笼的阻挡,另一是灌注过程发生局部塌孔、扩径;当桩径较小,导管放置倾斜,或不在孔的中心位置,灌注混凝土又是层状流动,这种情况出现的概率较大。无论何种原因,球胆没浮出而被包在灌注混凝土中,对桩的质量是很不利的,必然造成内部缺陷。一般情况下,在后续的桩基无损检测中,可以检测出来。发生上述情况,必须做好记录,为后续检测及补强提供原始记录资料。(4)导管多次拆装水封封底完成后,必须再次对导管中是否有水进行一次检查,这点往往被忽略。导管因多次拆装,水密垫圈极易损坏,一旦损坏,或连接螺栓没上紧,必然造成导管进水。导管完成封底,但如导管进水,则桩的质量得不到保证。出现这种情况,必须提出导管、吊出钢筋笼,在原位重新钻孔,重新进行混凝土灌注。(5)锚索管不入管口腔内,卡管不进,导致混凝土不能落地造成混凝土灌注过程中的堵管,主要有下列原因:①混凝土灌注间隔时间太长,先灌入的混凝土已初凝,后续灌入混凝土的压力不能使其上移,以致造成导管中的混凝土不能下落而出现堵管。此时,可晃动导管,或在导管埋深有余量时将导管适当提升,以减小混凝土的上翻距离。②骨料粒径偏大造成卡管。③导管与孔底距离过小。这种情况常发生在刚开始混凝土灌注时,因周围压力的共同作用,将“球”卡在孔口造成导管中的混凝土不能下落。此时可适当向上提一下导管即可,但提升距离一定要控制,不能提升过多。(6)灌注过程钢筋笼上浮混凝土灌注前如钢筋笼没固定好,则在混凝土灌注过程中易造成钢筋笼上浮。如果上浮距离超过规范的规定,则只能将钢筋笼、导管提出,重新在原位钻孔,清孔后再进行混凝土灌注。3施工质量控制要点(1)控制内部抗剪能力灌注混凝土在导管底部出口的流动形式,取决于混凝土的内部抗剪能力。混凝土的抗剪能力和混凝土的配合比有密切关系,故适当的混凝土配合比是灌注混凝土的技术关键。对于灌注混凝土,除了坍落度、和易性要满足要求外,还应适当降低其内部抗剪能力,以产生理想的流动形式,这一点,对于大直径的钻孔桩尤为重要。在施工过程中,采用的导管内径一般为20～30cm,对于桩径为1m的钻孔桩,由于混凝土从导管流出后的流动空间相对较窄,混凝土的流动形式对灌注质量的影响相对较小,但对于直径大于1.5m的钻孔桩而言,混凝土的流动形式对灌注质量的影响则是较大的。为确保成桩质量,一定要做好这方面的控制工作。理论分析和工程实践表明,加入适量的粉煤灰能降低灌注混凝土的内部抗剪能力,产生理想的混凝土流动形式。此外,还应加入适当的外加剂(如减水剂),还应通过试验对混凝土配合比进行选择,以满足灌注要求。(2)灌注时导管的定位在对施工过程易出现的问题进行分析时,已涉及到施工过程的主要工序环节。这些过程中包括灌注前导管的水密检查;导管在孔中放置的位置、与孔底的距离;钢筋笼的固定;料斗容量;封底完成后导管中是否有水的检查。这里需要指出,灌注过程中,必须经常检查导管埋深,防止因导管埋深过大不能拔管而造成废孔。一般而言,导管埋深不得超过6m,且不应小于2m。施工过程中应督促施工人员及时测量,及时拔管。(3)