浅析混凝土桩灌注过程控制-发表论文__墨水学术,论文发表,发表论

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:93

副标题#e#
　　浅析混凝土桩灌注过程控制
　　许洪陕西大秦建设集团有限责任公司
　　摘要:本文介绍了正常情况下混凝土桩的灌注过程，如何进行计算首批灌注混凝土的数量，并提出了如何解决混凝土桩灌注堵管问题，论述了特殊地质条件下超灌量大的混凝土桩的灌注过程和方法，从而保证混凝土桩的施工质量。
　　关键词:混凝土桩混凝土初凝时间灌注过程堵管
　　桩基础施工中，每根桩的灌注时间是其质量保证体系中的基本要素之一，灌注时间控制的好与否，直接影响灌注成败和桩身质量。《建筑桩基技术规范》中规定浇筑“水下混凝土必须连续施工，每根桩的浇筑时间按初盘混凝土时间控制”;《桩基工程》一书中指出:为了保证质量，混凝土的初凝时间必须大于一根桩的灌注时间。有的工地规定，混凝土初凝时间要大于一根桩的灌注时间的两倍。下面根据工程钻孔桩灌注的实践经验予以说明。
　　一、正常情况下混凝土桩灌注过程
　　水下混凝土是靠自重灌注，靠重力和流动性密实，它的实质是将混凝土连续不断地送入导管，利用超压力推动混凝土沿桩孔向上运动，直至达到桩顶标高位置。一根桩的灌注过程是:首灌→续灌→终灌。
　　（一）首灌
　　首灌:先拌0.1m3~0.2m3的水泥砂浆，其目的:1)为了增强流动性;2)作为混凝土表面保护层。首先将水泥砂浆送入储料斗底部，紧接着将混凝土送入储料斗内，首批灌注混凝土的数量可以用公式V≥πD24(H1+H2)+πd24h1计算。其中，V为灌注首批混凝土所需数量，m3;D为桩孔直径，m;H1为桩孔底至导管底端间距，一般取0.4m;H2为导管初次埋置深度，m;d为导管内径，m;h1为桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度，m，即h1=HwYw/Yc，Hw为井孔内水或泥浆的深度，m，Yw为井孔内水或泥浆的重度，kN/m3，Yc为混凝土拌合物的重度，取24kN/m3。储足了首灌量(使导管一次埋深达0.8m以上的量)后，拉开储料斗“栓塞”，让首批混凝土冲入孔底，将孔底沉渣和泥浆“驱逐”到混凝土的上面去，然后要立即测量混凝土面高度，计算导管首次埋深。
　　（二）续灌
　　续灌:在首灌正常后，连续不断的灌注，当孔内导管达到一定埋深后(具体数字视施工中的具体情况而定)，暂停送混凝土，立即快速拆除部分导管，然后再继续灌注。这里要特别指出:部分导管拆除后，导管在混凝土内埋深不得小于1.5m。这就要求施工中要准确地测量混凝土面高度，求出导管埋深和计算出拆除的导管节数。实际经验告诉我们，在现有施工条件下，不加缓凝剂时导管在混凝土内最大埋深宜控制在6m以内，加缓凝剂时导管在混凝土内最大埋深可控制在12m以内，因此桩孔越深，拆管次数越多。有两点是绝对不变的:1)初盘及以后几盘一定位于混凝土层上部，沉渣泥浆伏在其上;2)混凝土都是从导管底部出来沿桩孔向上部运动，而导管底部以下的混凝土层基本处于静止状态。
　　（三）终灌
　　终灌:在灌注将近结束时，导管内混凝土桩高度减小，而导管外泥浆重度增加，超压力降低，可能会出现混凝土密实度降低。为了确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌一定高度，以便灌注结束后，将上段混凝土清除。增加高度可按孔深、成孔方式和清孔方法而定，一般不宜小于0.5m。
　　在拔出最后一节导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入形成泥心。终灌拆管前后桩孔内情况:初盘混凝土顺利上升到桩顶端，沉渣、泥浆就无法混入混凝土体内，桩身质量才能得到保证;初盘混凝土顺利上升到桩顶，才不会发生堵管事故。实际经验表明:为了保证顺利进行灌注，超压力不得小于75kN/m2。当导管埋深、泥浆高度、混凝土重度等因素确定以后，超压力就是一个“固定数”，做到超压力大于75kN/m2，是比较容易的事情。
　　（四）混凝土堵管原因及解决办法
　　发生混凝土堵管的根本原因，常常是初#p#副标题#e#盘混凝土的流动性差，致使流动性变差的原因又是灌注时间大于或接近它的初凝时间。也就是说:初盘混凝土已经结块，开始硬化，正常的超压力无法推动它沿桩孔上升。那么，解决堵管问题，保证桩体顺利灌注完毕的方法是延长初凝时间，缩短灌注时间，保证灌注时间少于1/2初凝时间;实际工作中加缓凝剂，最大限度地延长混凝土的初凝时间，有资料显示，加入缓凝剂后，能使初凝时间延长到12h，甚至更长时间。加什么缓凝剂，加入量为多少，加了以后初凝时间延长到多少小时，都必须经过实验确定。缩短灌注时间的办法很多:1)提高制混凝土设备的生产率;2)采用先进、快捷的运输方式，比如用泵送混凝土;3)组织好人力、物力，尽量缩短拆管时间;4)做好灌前准备工作，对于设备、器材、材料(水泥、砂、碎石等)进行认真检查，保证灌注时不出故障，做到不因缺以上任何东西而致使中途停灌。
　　二、特殊地质条件下超灌量大的灌注过程
　　（一）灌注过程分析
　　1)第一盘及后续的数盘(1盘~12盘)被后续送来的混凝土挤入了溶洞。1盘~12盘在溶洞内由于多种力的作用，堆积成有一定休止角的与桩身相连的混凝土体。2)13盘~15盘、25盘~30盘混凝土被后续送来的混凝土挤进了流塑黏土中，它们由于多种力的作用在流塑黏土内堆积成有一定休止角的与桩身相连的混凝土体。3)1盘、13盘、31盘都分别在不同标高上，与沉渣接触，1盘在溶洞部位被挤入溶洞，13盘在流塑黏土部位被挤入其中，只有31盘被推到桩顶端。可以认为初盘混凝土的实质就是直接与沉渣、泥浆接触，阻止沉渣、泥浆等向混凝土层渗透，就像战争中的阵地前沿狙击部队。在特殊地质条件下，“初盘”并非灌注开始后送出的“第一盘”，桩孔有几个混凝土吸纳量大的特殊层位，“初盘”就会变换几个，“初盘”是不能缺的，也不会缺的。为了叙述的方便，我们把被替换上来的初盘叫“替补初盘”，它行使“权力”的时间有多长，取决于完整桩孔的长度。灌20h不堵管，并非初盘不初凝，而是被挤入特殊地质体内;桩孔的上升主通道内的“替补初盘”并没有达到初凝状态，因此没有发生堵管。
　　（二）灌注时间的控制
　　如何确定“替补初盘”是哪盘和确定它的产生时刻t0。
　　下面举例说明，灌注了24盘，混凝土体高度6m，我们又假定桩柱径1m，每盘混凝土量灌0.5m，正常情况充盈系数为1.3，这样两盘就能灌上1m。根据这些条件，我们得知有12盘进入溶洞，根据灌注的实际过程分析，堆积在溶洞内的混凝土体肯定是盘序为1~12的混凝土，12盘后续的第13盘就是“替补初盘”，然后查盘序时刻表(由制混凝土站记录制作)就知道了它的t0，进而知道了它达到初凝状态的具体时刻。
　　灌注了40盘，混凝土体9m高，按前面的假定条件只需19盘就可灌到这高度(含导管内占用的一盘)，流入特殊地质的盘数是21盘，而开始进入溶洞有12盘，进入流塑黏土层9盘，堆积在流塑黏土层内的最后一盘序为30，其后续第31盘，就是“替补初盘”。查盘序时刻表，就得到它的t0，进而就知道了它达到初凝状态的时刻。比如说，31盘是12:00生产出来的，这批混凝土的初凝时间是4h，那么到16:00时就已经初凝，这就要求在14:00前灌完这根桩。在实际工作中，我们按如下步骤求替补初盘的盘序及其t0和初凝时刻。1)通过已知桩径，充盈系数，每盘方量等已知条件，求出正常状态下灌注1m高度所需的盘数。2)准确测量通过了特殊地质体后混凝土面上升速度和每盘上升高度都已经正常的情况下的孔深，求出已灌注多少米，并计算出正常情况下灌这么多米需要的混凝土盘数。3)查出此前进入前面特殊地质体的混凝土盘数。4)将上述数据代入经验公式求“替补初盘”的盘序。“替补初盘”的盘序为A-(A-B-C)+1。其中，A为已灌注的盘数;B为正常情况下所需的盘数;C为此前已进入前一个特殊地质体盘数。5)查盘序#p#副标题#e#时刻表得出t0。6)据这批混凝土的初凝时间，得出必须在什么时候完成灌注。
　　应特别注意若遇到特殊地质条件超灌量大的桩孔，必须得保证两点:1)灌注一定要连续;2)导管在混凝土内埋深在任何情况下都必须大于1.2m。