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[水下工程]水下切割知识

水下浇注砼灌注桩事故预防

作者:张选锋   中铁一局桥梁公司  

主题词:水下浇注砼、 灌注桩 、事故、预防

为了保证桥梁钻孔桩基础作业顺利进行,根据以往经验及相关施工标准,针对孔桩施工过程中有可能发生的各类问题,杜绝不安全因素在钻孔实施过程中发生;同时在施工中遇到上述问题时,能处变不惊的及时拿出对策。

一:灌注桩属于隐蔽工程,影响灌注桩施工质量的因素很多。

对其施工过程每一环节都必须要严格要求,对各种凡能够影响到的因素都必须有详细的考虑;如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不到位,就会在灌注过程中发生质量事故,小到塌孔、缩颈、大到断桩报废,给企业造成经济损失和不良社会影响。故,必须高度重视并严格控制钻空桩灌注桩的施工质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,以利于工程的顺利进行。

二:水下浇注混凝土施工是灌注桩质量控制中最重要的一个环节。

水下浇注混凝土是用导管混凝土从孔底开始灌注,将孔内泥浆置换出来,成为混凝土桩,其施工原理是水下砼是砼与孔中泥浆等压力差的作用下输送,输送压力小,且只能向下输送。类似于泵送砼,只不过泵送砼是在泵压力下输送,输送压力大,距离长,高度高;浇注过程中,应遵循以下原则:

①   及时掌握孔内混凝土面上升的高度及导管埋入深度。

②   测定每层混凝土面的位置应取两个以上的测点。

③测绳受拉伸、湿度等因素影响,所标长度变化较大,须经常用钢卷尺校正,测锤重量要合适,测锤重量与孔中泥浆浮力有很大关系,使用时必须能顺利落到底,且使用人手感明显,不宜过重。

④   浇注混凝土必须连续进行,否则先浇灌进去的混凝土达到初凝,将阻止后浇灌的混凝土从导管中流出。施工中,混凝土浇注速度应尽可能地快一些。

⑤终止浇注混凝土前,须确定混凝土面真实高度,以见混凝土中粗骨料为准。

对于诱发灌注事故的因素,必须在施工初期就彻底清除其隐患,同时又必须准备相应的对策,预防事故的发生或一旦发生事故立即采取补救措施。水下浇注混凝土经常遇到的几个工程事故原因预防及处理:

①     初灌未封底:桩底沉渣量过大,使初灌不能正常翻浆;

②     导管距孔底太远,初灌量不够没有埋住导管。

原因分析:造成这种原因是检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。认真检查,采用准确的测绳与合适重量的测锤;一次清孔后,不符合要求时,要采取措施;如改善泥浆性能,延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后,在检查沉渣量,如沉渣厚度超过规范要求,应进行二次清孔。导管底端距孔底依据桩径、隔水阀种类、大小而定,一般来讲桩径大的低一些,桩径小的高一些;最高不超过0.5m。

③导管堵塞:灌注时间过长,而上部砼已接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物,造成砼灌注极为困难,造成堵管;故尽可能提高混凝土浇注速度,开始浇砼时尽量积累大量的砼,产生较大的冲击力可以克服泥浆阻力。快速连续浇注使砼和泥浆一直保持流动状态,可防导管堵塞;在浇注混凝土过程中,应匀速向导管料斗内灌注,如突然灌注大量的混凝土导管内空气不能马上排出,可能带动导管拔出混凝土面。砼的质量是堵塞导管的主要原因,必须把好质量,混凝土和易性不好或离析使石子聚集在一起流动性差,导致堵管。导管首次使用笔者建议在导管内壁涂刷些少许的机油;导管在每次使用后应及时冲洗,保证导管内壁干净光滑。如发生堵管在导管上部可用钢筋疏通,在下部时提取导管上下振击。

④导管漏水:导管使用前须做密封试验,灌注前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷,发现问题要及时更换。在灌注过程中发现漏水应加快灌注速度,并加大混凝土埋深,使管内混凝土超出漏水处。

⑤导管拔出混凝土面:导管提漏有两种原因:

a:当导管堵塞时,一般采用上下提振法,使混凝土强行流出,但如果此时导管埋深很少,极易提漏,须严格控制提升幅度。

b.因泥浆过稠,在测量导管埋深时,对砼浇注高度判断错误,而在拆管时多提,使导管提离砼面,也就产生提漏,对砼浇注高度量测要做到准确无误。

C:灌注混凝土过程中,测定已灌混凝土表面标高出现错误,导致导管埋深过小,出现拔脱提漏。特别是灌注后期,易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。因此,必须严格按照规程用规定的测锤测量孔内混凝土表面高度,并认真核对,保证提升导管不出现失误。如误将导管拔出混凝土土面,必须及时处理。孔内混凝土面高度较小时,终止浇注,重新成孔。

孔内混凝土面高度较高时,可以用二次导管插入法,   其一是导管底端加底盖阀,插入混凝土面1.0m左右,导管料斗内注满混凝土时,将导管提起约0.5m,底盖阀脱掉,即可继续进行水下浇注混凝土施工。由于要克服泥浆对导管的浮力,混凝土面较深时,不宜采用。

此方法使用时,必须由有经验的工程师现场指导,导管长度、混凝土面实际位置等数据,必须在事先正确确定。

提升导管要准确可靠,灌注砼过程中随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程。

⑥导管被混凝土埋住、卡死、在灌注过程中,导管的埋置深度是一个重要的施工指标。导管埋深过大,以及灌注时间过长,导致已灌混凝土流动性降低,从而增大混凝土与导管壁的摩檫力,加上导管采用已很落后而且提升阻力很大的法兰盘连接的导管,在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。导管插入混凝土中的深度应根据搅拌混凝土的质量、供应速度、浇注速度、孔内护壁泥浆状态来决定,一般情况下,以2~6m为易。

如果导管插入混凝土中的深度较大,供应混凝土间隔时间较长,且混凝土和易性稍差,极易发生〝埋管〞事故。

如果预料到不能及时供应混凝土(超过1h),混凝土运输距离远,交通堵塞等因素时,除混凝土中加缓凝剂外,导管插入混凝土中的深度不宜太小,据已往经验,以5~6m为宜,以免使混凝土产生初凝假象,同时每间隔15min~30min 稍微晃动一下导管。浇注混凝土中断超2h,应判为断桩。卡管现象是混凝土配合比在执行过程中的误差大,使坍落度波动大,拌出混合料时稀时干。坍落度过大大会产生离析现象,使粗骨料相互挤压阻塞导管,都会导致卡管事故。所以严格控制混凝土配合比,缩短灌注时间,是减少和避免此类事故的重要措施。导管插入混凝土中拔不起来或拔断,如果桩径较大,可以采用二次导管插入法处理,否则只能补桩、接桩。接桩一般用人工孔的办法处理,清除桩顶残渣,接钢筋笼,浇注混凝土至设计标高。

⑦ 钢筋笼上浮:当灌注到钢筋笼底部时,应缓慢放料,尽量减小埋深,减小对导管的反冲力。

⑧混凝土拌制不符合要求: 混凝土配合比中水胶比控制在0.5~0.6,砂率应在35%~45%,粗骨料最大粒径应小于40mm,混凝土坍落度控制在180~220mm,要有良好的流动性、和易性,用料上优先采用中粗沙;级配较好的卵石或破碎卵石,特别是要控制好粗骨料的最大粒径和针片状含量,针片状含量不得超过10%;矿渣硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥。尤其是水泥的保水性比较重要,如果水泥保水性差,应有相应的措施保证砼不离析、不泌水。一般经验做法是头3盘灌注砂率在原砂率基础上加大1%~3%,所增加的细骨料的公斤数在粗骨料中等量扣除;塌落度取上限。

原因分析:混凝土和易性与水泥品种、砂率有极大的关系, 砂率小、粗骨料级配不好,搅拌出的混凝土极易离析,影响水下浇注混凝土质量。

在灌注中出现的种种事故有很多都和混凝土质量有关,所以一定要把好混凝土的质量关。

⑨桩顶空心: 产生桩顶空心的因素有:导管插入混凝土中的深度较大,混凝土坍落度小,桩顶空心呈不规则漏斗形,其深度、位置与导管拔出时的位置、桩顶混凝土状态有关。导管埋得太深,拔出时底部已接近初凝,导管拔上后砼不能及时冲填,造成泥浆填入。

防止桩顶空心灌注结束前导管插入混凝土中深度不超过6.0m;灌注结束后,导管拔出混凝土之前,导管上下活动几次,活动幅度不超过50cm,或者用机械、人工振捣桩顶混凝土,时间不超过20s。尽可能缩短灌注时间,避免使桩顶混凝土产生假凝现象、降低桩顶混凝土的流动性。

⑩桩身有夹渣、夹泥、蜂窝:浇注过程中,须不断测定混凝土面上升高度,并根据混凝土供应情况来确定拆卸导管的时间、节数,以免发生桩身夹渣、夹泥、蜂窝事故。

泥浆过稠,如泥浆比重大且泥浆中含有较大的泥块,增加了浇注砼的阻力,因此,在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象,有时甚至灌满导管还是不行,最后只好提取导管上下振击;由于导管内储存大量砼,一旦流出其势甚猛,在砼流出导管后,即冲破泥浆最薄弱处急速返上,并将泥浆夹裹与桩内,造成夹泥层。

灌注砼过程中,因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层的原因。使砼面处于垂直顶升状态,不使浮浆、泥浆卷入砼是防治夹渣、夹泥、蜂窝的关键。

三:钻孔桩施工关键是各作业环节的连续性、和谐性,作业信息的畅通性。从水下砼理论配比设计(各种参考参数的选取)、制作、首次清孔、下钢筋笼、孔内焊接钢筋笼、二次清孔、导管安装以及导管气密性试验、配合比调整、砼生产、砼出站质量检测、浇筑、量测各个环节都要严肃认真的去按规范执行,在浇注过程中各作业面要及时沟通,发现问题及时解决,将各种问题及时消灭萌芽状态。

 
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