关键词:钻孔灌注桩;断桩;混凝土;工艺控制
中图分类号:TU753 文献标识码:A文章编号:1009-2374?15-0139-02
我国的桥梁建筑有着悠久的历史。在汉朝时已有梁桥,如西汉的灞桥,长约447m;现存的福建平安桥,长约5km,被誉为“天下无桥长此桥”。近年来钢筋混凝土和预应力混凝土桥在我国得到了迅速发展,桥基多为灌注桩基础,在钻孔灌注桩施工中,由于操作失误,设备不良及水文地质条件等因素的影响,极容易发生断桩现象,造成重大事故。断桩造成资金浪费,工程质量受损,危害严重。因此,找出断桩的形成原因及采取相应的预防措施是工程工作人员必须解决的大问题。
断桩是指钻孔灌注桩在混凝土灌注过程中,泥浆或砂砾进入混凝土,把灌注的混凝土隔开并形成两段;或因某种原因中间停止灌注,使灌注桩不能完成,造成混凝土变质或截面积受损,从而使桩不能满足受力要求。
一、断桩的形成原因
常见的断桩形成原因大致分为以下七种:
1.集料级配差,混凝土和易性差,坍落度小。现施工企业的混凝土供给方式一般为两种:一种为商品混凝土,由供应商直接提供,负责从生产、拌和、到商品混凝土运输到施工现场。此方式施工企业省事省力,但目前在我国,尤其是北方地区,对商品砼没有一个完善监督管理体制,商品砼市场层次不齐,对外掺剂各不相同,质量不稳定。另一种供给方式为施工企业自建搅拌站,自己做组成设计,配合比,自己进料。此方式涉及环节多,管理不善易出现一些问题。如生产配合比的集料掌握不好,偏粗或偏细,致使搅拌出的混凝土和易性差,流动性低。在灌注时,石子与砂浆不能很好结合,石子单粒裸露,砂浆在石子间隙及下部流动。石子堆积成团,易出现离析状态。入孔后在导管底部口位置堆积了越来越多的大石子,以致于堵死管口,造成断桩。
2.泥浆指标未达到要求,地层土质差,在灌注过程中易造成扩孔或坍孔,形成断桩。在检查成孔时泥浆指标低,护壁不好,如果不及时处理,灌注时会因孔壁在水中浸泡时间长,吸水后孔壁变软,当部分孔壁的自身重力大于粘结力,就造成坍孔;如果坍孔严重,清淤时间超出首批混凝土的初凝时间,造成断桩。
3.因机械设备故障,却无备用机械从而引起混凝土浇筑中断,形成断桩。灌注桩施工是一个连续、紧凑的施工工序,混凝土现场拌和时,往往由于对机械设备缺乏检修、保养,持续疲劳满负荷工作,对现场设备性能估计过高,在设备故障后,措手不及而无备用设备造成停灌时间过长,形成断桩。
4.冬季施工时,由于水泥结块或因集料含水量较大而冻结成块,搅拌时没有将冻块完全打碎,冻块卡在导管内,堵塞管孔,导致混凝土灌注被迫停止。疏通导管如果时间过长,超出了水泥的初凝时间,易造成断桩。
5.由于检测和计算错误,组合导管长度不够,使管底口离孔底悬空过高,灌注时首批混凝土的数量未能埋置住导管底部,不能完全封孔从而形成断桩。对首批灌注混凝土的数量应满足首次埋置深度和填充导管底部的需要,应满足公式V≥πD2/4+d2/4h1。
式中:V——灌注首批混凝土所需数量;
D——桩孔直径;
H1——桩孔底至导管底端间距,需按实测计算,一般为0.4m;
H2——导管初次埋置深度;
d——导管内径;
h1——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压力所需的高度,即h1=H导管埋置过深,无法提起导管或将导管拔断,造成断桩。导管的最佳埋置深度为2～6m,在封底后的灌注初期,往往为了保险系数大一些,要多灌注混凝土,加大埋置深度。但如果盲目地多灌注混凝土,超过最大规定埋置深度,提管时不易拔出,严重时拔断,造成断桩。
二、断桩防护措施
由以上原因可见,钻孔灌注桩施工受多方面因素影响,应从各方面做好充分准备,避免意外事故的发生:
1.集料严格控制,粗集料最大粒径应不大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4,同时不应大于40mm,选料宜优选卵石,如采用碎石宜适当增加混凝土配合比的含砂率。细集料宜采用级配良好的中砂,含砂率宜采用0.4～0.5,水灰比宜采用0.5～0.6。砂子使用前必须过筛,确保砂子的纯净,颗粒均匀。对配置的混凝土,根据桩径大小,推算所需浇注时间,在配合比中加入缓凝剂调节混凝土的凝结时间,一般桩径要求初凝时间3～5h,大桩径初凝时间要达到8h以上。
混凝土拌和物有良好的和易性,在运输和灌注过程中应无离析、泌水现象。灌注口应保持足够的流动性,其坍落度宜为18～22cm。混凝土运输当运距较远时,宜采用搅拌运输车运输,如果运至浇筑地点后发生离析、严重泌水或坍落度不符合要求时,就进行第二次搅拌。搅拌不得任意加水,确有必要时,可同时加水和水泥以保持其原水灰比不变。
2.钻孔方面。埋置护筒宜高出地面0.3m或水面1.0～2.0m,埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定,一般情况埋置深度宜为2～4m;泥浆的调制,一般由水、粘土、膨润土和添加剂按适当配合比配制而成,根据地质情况、孔位、钻孔性能、泥浆材料等,情况不同,调制相对密度1.02～1.45,易坍地层相对密度取上限,一般地层取中下限。
对大直径桩直径大于2.5m,宜使用PHP泥浆其特点为不分散,低固相,高粘度。总之根据钻孔地质情况不同配制对应的泥浆使孔内护壁完好,预防塌坍。
3.混凝土灌注。砼搅拌方法和时间。为使砼具有良好的保水性和流动性,按配合比将石子、砂、水泥倒入料斗后,先开动搅拌机并加入30%水,然后与拌合料一起均匀加入60%水,最后加入10%的水,从加入水泥到出料时间控制在60～90s内。冬季施工时,投料顺序为骨料、水搅拌,再加水泥二次拌和,时间较常温时延长50%,水加热温度不超过60℃,混凝土拌和物的出机温度控制在10℃以上,入模温度不低于5℃。灌注前对成孔再次清孔,使泥浆指标相对密度为1.03～1.10,沉渣符合设计要求;灌注过程安排专人负责检测、记录灌注深度,混凝土实际用量,以确定提拨导管和掌握孔内情况,记好组装每节导管的长度,将导管埋置深度控制在2～6m的最佳范围;对封底用的漏斗容量要大于首批混凝土所需方量,对封底用砼量,最好等两车砼到桩位时才灌注,达到连续灌注的目的;混凝土运到灌注地点时检查其均匀性的坍落度,坍落度在18～22cm符合要求,如果超出范围应进行第二次拌和,第二次拌和仍不符合要求时,不能使用;在漏斗口放置一个6cm×6cm网格的铁蓖子,过滤混凝土,尤其在冬季施工时,对冻块、水泥结块有良好的过滤作用,预防堵管。
三、结语
从分析断桩的成因和采取措施看出,灌注桩操作虽不复杂,但涉及因素多,很多是细节方面,管理上稍有马虎,就造成损失。规范化施工、提高管理水平、增强责任心是减少事故的必要措施。
参考文献
公路工程质量检验评定标准.
公路桥涵设计通用规范.
公路桥涵施工技术规范.
作者简介:李国龙?,男,河北平山人,平山县交通局公路工程队助理工程师,研究方向:交通管理。,钻孔灌注桩断桩的形成及防我的盛大希腊婚礼 护措施
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