混凝土灌注桩在叶尔羌河中游渠首的应用及施工要点

1 工程概况

叶尔羌河中游渠首位于新疆莎车县阿瓦提乡, 是叶尔羌河流域规划中的第四级引水枢纽, 引水规模175m3/s, 属Ⅱ等大 (2型工程, 设计洪水标准为五十年一遇 (p=2%) 洪峰流量为3860m3/s。

2 工程地质

河床表层为泥质粉细砂, 下部为厚度约45米的粉细砂——细砂层。

3 地基处理

泄洪闸, 进水闸, 溢流堰, 两岸导流堤基础处理威震冲进米砂砾石桩和槽孔混凝土连续墙, 分流墙基础为混凝土灌注桩 (井柱桩) 5257.5m, 桩长分别为20m, 18.5m, 18m。混凝土强度等极为C20F150W6。

4 施工要点

(1) 对施工设备质量要严格要求混凝土灌注所需施工设备、机具要求配套并且性能完好。这是保证灌注水下混凝土质量的基本前提。 (1) 施工现场要有备用发电机, 要保证备用发电机性能良好, 足以应付施工过程中可能发生的断电情况, 这样可以防止灌注时间延误, 避免造成断桩事故。 (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。 (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混凝土骨料级配要求进行选择。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密封垫圈。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, 因此施工之前须要进行水密、承压和接头抗拉试验。 (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。同时, 储料斗的大小要满足首次封底混凝土存储数量的要求。 (2) 严格控制混凝土的配合比水下混凝土的强度、等级和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) 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P.O32.5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。 (2) 粗骨料宜选用坚硬的碎石, 碎石采用反击破设备加工。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。 (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, 要严禁使用。 (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环节。在灌注混凝土过程中, 应重点注意以下几点: (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。同时, 钢筋笼在精确就位后必须进行加固, 防止浮笼或移位, 钢筋笼安放到位后安设导管, 导管尽量放置在孔中心, 同时在水下混凝土灌注过程中拆除导管时要保证竖直吊拆不晃动, 缓慢进行。 (2) 在灌首批混凝土之前最好先配制0.1m3~0.3m3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, 即可打开封闭阀, 灌入首批混凝土进行封底, 混凝土封底时, 导管埋深控制在1.5m左右。 (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=Rw Hw/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。 (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, 确认导管埋深, 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, 混凝土灌注过程中出现不返出浆时可以适当缓慢向上提拔震动导管, 迫使混凝土灌注。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2m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。 (5) 为确保桩顶质量, 在桩顶设计标高以上应加灌0.5m~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。一气呵成、快速灌注成功的桩往往质量比较好, 否则容易出现质量问题。

5 结语

水下混凝土灌注桩质量的提高, 需要建筑施工、监理、验收各个环节共同协作来保证。不仅要在设计上提出科学方案, 灌注时提高水下施工质量, 验收时也要认真对待。对于质量差、无法利用的桩要提出补桩或其它措施。成桩的质量关系到整个工程的质量, 绝对不能忽视。

摘要：现阶段桩基水下混凝土灌注桩工程的施工通常采用导管法进行施工。特别是在叶尔羌河中游渠首的具体应用, 其原理是混凝土拌和物在一定的落差压力作用下, 通过密封连接的导管进入到初期灌注的混凝土下面, 顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆逐步上升, 形成连续密实的混凝土桩身。导管法施工技术要求非常严格, 为使水下混凝土灌注桩施工质量得以保证, 必须要从施工设备、混凝土配制、灌注等几方面加以控制, 以提高水下施工质量。

关键词：混凝土灌注桩,应用,要点