鉆孔樁灌注中的混凝土流動與流動

鉆孔樁灌注中的混凝土流動與流動

1灌入管口及截樁頭施工工藝該方法用于鉆孔和混凝土注入，是當(dāng)今工程教學(xué)的進(jìn)步。圖1顯示了該技術(shù)的一些進(jìn)步?！翱城颉焙?隨著混凝土的灌入,隔水裝置(球)在上部混凝土的壓力作用下運動,并將導(dǎo)管中的水?dāng)D出,避免了灌入混凝土與水的接觸。同時,隔水裝置受到的浮力,又防止下落混凝土因沖擊而產(chǎn)生離析。灌入導(dǎo)管中的混凝土在上部壓力作用下從導(dǎo)管底部流出并向上運動,從而使后續(xù)灌入的混凝土在先前灌入混凝土的包圍之中,隨著混凝土的不斷灌入,孔中混凝土的高度也不斷升高。最早灌入的質(zhì)量不好的混凝土留在樁頭部位,通過截樁頭去除。這樣的施工工藝應(yīng)是不會帶來質(zhì)量問題的。但一些試驗資料表明:流出導(dǎo)管的混凝土可能呈現(xiàn)不同的流動形式,不利的流動形式可能會使水中裸露的混凝土比原來預(yù)計的要多,這部分質(zhì)量不好的混凝土不一定都被擠到樁頭上,這樣就會影響鉆孔樁的質(zhì)量。(1)外包外壓流動當(dāng)灌入的混凝土有較高的內(nèi)部抗剪能力時,混凝土從導(dǎo)管下部流出成層狀流動形式(圖2)。在這種流動形式下,新灌注的混凝土圍繞導(dǎo)管向上流動,然后向外成斜坡覆蓋,且坡度很陡,使灌注中的混凝土很可能直接暴露在水中。此時,水將水泥漿和砂沖走,造成骨料堆集,如暴露在水中的混凝土較少,這部分混凝土的水灰比也產(chǎn)生了很大的變化。(2)混凝土的壓壓結(jié)構(gòu)動形式當(dāng)灌注的混凝土有較低的內(nèi)部抗剪能力時,灌入的混凝土成凸脹狀流動形式(圖3)。這種流動形式使混凝土產(chǎn)生整體位移,形成坡度平緩得多的面,為遠(yuǎn)端的混凝土達(dá)到較好的灌注質(zhì)量創(chuàng)造了條件。這種形式產(chǎn)生的浮漿層也少得多。在實際灌注中最好能產(chǎn)生這種流動形式。2影響混凝土注入質(zhì)量的幾個問題(1)有起樁或抽開的管為保證混凝土的灌注質(zhì)量,導(dǎo)管中必須使用隔水裝置。隔水裝置可以采用球膽,也可以用尼龍袋或塑料袋包裹水泥做成球狀,“球”的外徑根據(jù)采用的導(dǎo)管決定(略小于導(dǎo)管內(nèi)徑)。在施工監(jiān)理中,發(fā)現(xiàn)有些施工單位采用隔板。當(dāng)料斗中混凝土聚集到一定數(shù)量時,通過吊起(或抽開)隔板,使混凝土下落。這種做法必須予以制止。因為這種方法使進(jìn)入導(dǎo)管后的混凝土將水向下擠壓的過程中,直接與水接觸,造成一部分混凝土離析,使樁底或樁周圍有離析骨料堆集,以致影響成樁質(zhì)量。骨料離析,還可能會造成灌注時堵管,增加斷樁的潛在危險。(2)護(hù)筒初灌量計算為保證水封成功,混凝土灌注時,導(dǎo)管上部的料斗必須有一定的容量,才能使混凝土的初灌量滿足要求。只有足夠的初灌量才能使混凝土經(jīng)導(dǎo)管灌入時維持一定的壓力,從而使混凝土經(jīng)導(dǎo)管底部流出向上移動,并在導(dǎo)管周圍堆集起一定的高度。初灌量可用下式表示:式中:d——導(dǎo)管內(nèi)徑;D——樁孔直徑;H——導(dǎo)管內(nèi)混凝土高度;H0——鉆孔深度;h0——導(dǎo)管外混凝土面高度;rw——泥漿相對體積質(zhì)量;rc——混凝土相對體積質(zhì)量;k——混凝土充盈系數(shù)(k=1.3)。需注意的是,H0應(yīng)從護(hù)筒頂面標(biāo)高算起,或按鉆孔中的水頭高度計算,導(dǎo)管周圍混凝土的堆集高度必須大于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。施工過程中,一些單位采用的料斗均偏小,故往往出現(xiàn)質(zhì)量問題。對于大直徑的鉆孔樁,一定要保證料斗有足夠的容量,否則,很難保證水封成功。(3)球膽被壓入混凝土中混凝土灌注時,如使用球膽做隔水裝置,完成封底后,球膽應(yīng)從孔底浮出來。但有時也會出現(xiàn)球膽沒有浮出的情況,對此,必須引起高度重視。球膽沒浮出,可能是下述原因造成的:①灌注前導(dǎo)管內(nèi)部清洗不干凈,阻礙球膽浮出;或在混凝土灌注過程中,在上部混凝土的壓力作用下,球膽在向下移動過程中被劃破或被扎破。②當(dāng)鉆孔底部沉渣較厚,且導(dǎo)管的下設(shè)距離過小,以致有可能在上部混凝土的灌注壓力下將球膽壓入沉渣中,尤其是在粘土類的地質(zhì)條件下鉆孔時更易發(fā)生。③球膽被包裹在灌注混凝土中,出現(xiàn)這種情況的原因:一是受鋼筋籠的阻擋,另一是灌注過程發(fā)生局部塌孔、擴(kuò)徑;當(dāng)樁徑較小,導(dǎo)管放置傾斜,或不在孔的中心位置,灌注混凝土又是層狀流動,這種情況出現(xiàn)的概率較大。無論何種原因,球膽沒浮出而被包在灌注混凝土中,對樁的質(zhì)量是很不利的,必然造成內(nèi)部缺陷。一般情況下,在后續(xù)的樁基無損檢測中,可以檢測出來。發(fā)生上述情況,必須做好記錄,為后續(xù)檢測及補(bǔ)強(qiáng)提供原始記錄資料。(4)導(dǎo)管多次拆裝水封封底完成后,必須再次對導(dǎo)管中是否有水進(jìn)行一次檢查,這點往往被忽略。導(dǎo)管因多次拆裝,水密墊圈極易損壞,一旦損壞,或連接螺栓沒上緊,必然造成導(dǎo)管進(jìn)水。導(dǎo)管完成封底,但如導(dǎo)管進(jìn)水,則樁的質(zhì)量得不到保證。出現(xiàn)這種情況,必須提出導(dǎo)管、吊出鋼筋籠,在原位重新鉆孔,重新進(jìn)行混凝土灌注。(5)錨索管不入管口腔內(nèi),卡管不進(jìn),導(dǎo)致混凝土不能落地造成混凝土灌注過程中的堵管,主要有下列原因:①混凝土灌注間隔時間太長,先灌入的混凝土已初凝,后續(xù)灌入混凝土的壓力不能使其上移,以致造成導(dǎo)管中的混凝土不能下落而出現(xiàn)堵管。此時,可晃動導(dǎo)管,或在導(dǎo)管埋深有余量時將導(dǎo)管適當(dāng)提升,以減小混凝土的上翻距離。②骨料粒徑偏大造成卡管。③導(dǎo)管與孔底距離過小。這種情況常發(fā)生在剛開始混凝土灌注時,因周圍壓力的共同作用,將“球”卡在孔口造成導(dǎo)管中的混凝土不能下落。此時可適當(dāng)向上提一下導(dǎo)管即可,但提升距離一定要控制,不能提升過多。(6)灌注過程鋼筋籠上浮混凝土灌注前如鋼筋籠沒固定好,則在混凝土灌注過程中易造成鋼筋籠上浮。如果上浮距離超過規(guī)范的規(guī)定,則只能將鋼筋籠、導(dǎo)管提出,重新在原位鉆孔,清孔后再進(jìn)行混凝土灌注。3施工質(zhì)量控制要點(1)控制內(nèi)部抗剪能力灌注混凝土在導(dǎo)管底部出口的流動形式,取決于混凝土的內(nèi)部抗剪能力。混凝土的抗剪能力和混凝土的配合比有密切關(guān)系,故適當(dāng)?shù)幕炷僚浜媳仁枪嘧⒒炷恋募夹g(shù)關(guān)鍵。對于灌注混凝土,除了坍落度、和易性要滿足要求外,還應(yīng)適當(dāng)降低其內(nèi)部抗剪能力,以產(chǎn)生理想的流動形式,這一點,對于大直徑的鉆孔樁尤為重要。在施工過程中,采用的導(dǎo)管內(nèi)徑一般為20～30cm,對于樁徑為1m的鉆孔樁,由于混凝土從導(dǎo)管流出后的流動空間相對較窄,混凝土的流動形式對灌注質(zhì)量的影響相對較小,但對于直徑大于1.5m的鉆孔樁而言,混凝土的流動形式對灌注質(zhì)量的影響則是較大的。為確保成樁質(zhì)量,一定要做好這方面的控制工作。理論分析和工程實踐表明,加入適量的粉煤灰能降低灌注混凝土的內(nèi)部抗剪能力,產(chǎn)生理想的混凝土流動形式。此外,還應(yīng)加入適當(dāng)?shù)耐饧觿?如減水劑),還應(yīng)通過試驗對混凝土配合比進(jìn)行選擇,以滿足灌注要求。(2)灌注時導(dǎo)管的定位在對施工過程易出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析時,已涉及到施工過程的主要工序環(huán)節(jié)。這些過程中包括灌注前導(dǎo)管的水密檢查;導(dǎo)管在孔中放置的位置、與孔底的距離;鋼筋籠的固定;料斗容量;封底完成后導(dǎo)管中是否有水的檢查。這里需要指出,灌注過程中,必須經(jīng)常檢查導(dǎo)管埋深,防止因?qū)Ч苈裆钸^大不能拔管而造成廢孔。一般而言,導(dǎo)管埋深不得超過6m,且不應(yīng)小于2m。施工過程中應(yīng)督促施工人員及時測量,及時拔管。(3)