友谊路延伸跨何家沟友谊桥水下混凝土灌注桩施工方法.pdf

2 0 1 1年第2期 ( 第 3 9卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No ． 2 ． 2 0 1 1 ( T o d a l N o ． 3 9 ) 文章编号 ： 1 0 0 7— 7 5 9 6 ( 2 0 1 1 ) 0 2— 0 0 7 3— 0 2 友谊路延伸跨何家沟友谊桥水下混凝土灌注桩施工方法 、 司学成 ， 毛 峰 ， 王跃武 ( I ．黑龙江 省水利第二工程处 ， 哈 尔滨 1 5 0 3 0 2； 2 ．大庆地 区防洪工程管理处， 黑龙江 大庆 1 6 3 0 0 0； 3 ．肇源县胖头泡滞洪区管理处， 黑龙江 肇源 1 6 6 5 0 0 ) 摘 要 ： 哈尔滨城区顾乡堤改线工程暨友谊路延伸至群力新区跨何家沟友谊桥灌注桩工程， 以及友谊路桥使用水下混凝土灌注桩 广泛的应用在这些建筑工程中， 因而提高水下混凝土灌注桩的施工质量保证这些工程质量的关键所在。文章介绍了水下 混凝土灌注桩施工设备的要求、 水下混凝土的配制 、 水 下混凝 土 的灌 注 ， 反映 了施工单位 的水下混 凝土灌 注桩工程 的技术 水平和操作经验。 关键 词 ： 水下混凝土灌注桩； 技术原理 ； 施工设备 ； 配制 ； 灌注； 施工方法 中图分类号： U 4 4 3 ． 1 5 文献标识码： B 1工程 概况 哈尔滨城区顾乡堤改线工程暨友谊路延伸至群力新区 跨何家沟友谊桥灌注桩工程， 位于松花江干流哈尔滨市区段 南岸的顾乡堤区段 ， 本工程从上游至下游方向， 起点为何家 沟人江口前端， 顺水流向东至哈尔滨市水文站为终点( 公路 延伸至哈黑公路大桥) 。工程区南侧为主城区的顾乡大堤， 西侧为建设中的群力堤防， 东侧为松花江公路大桥和已建的 道里堤防。本区域现为水上公园， 东西长约1 2 0 0 m， 南北平 均宽约3 8 0 m， 面积约3 5万 m ， 水上公园临松花江岸边的环 路高程为1 1 8 m左右， 迎水侧为混凝土板护坡。 跨何家沟公路桥本工程项 目主要是堤后连接友谊路与 群力新区的城市快速路 ( 桥 ) 工程， 桥下室内停车场、 商铺工 程， 景观、 泵站等工程组成。 2 水下混凝土灌注桩施工技术与质量控制 目前我处采用水下混凝土灌注桩工程施工通常采用导 管法。其原理是在一定的落差压力作用下 ， 将混凝土拌和物 通过密封连接的钢管( 或强度较高的硬质非金属管) 入 口， 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 上面的泥浆或水上升， 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、 灌注等方面加以控 制， 以提高水下施工质量。 2 ． 1 对施工设备的严格要求 对施工设备质量要严格要求混凝土灌注所需施工设备 要求配套并且完好。这是保证灌注水下混凝土质量的基本 前提。要重点强调以下施工设备的质量： ①备用发电机数量 充足。要保证工地的备用发电机性能 良好， 足以应付施工过 程中可能发生 的电网断电情况， 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 据灌注强度要求进行选择。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 接口处应有弹性垫圈密封。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， 因此施工之前必须 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 。 2 ． 2 严格控制混凝土的配合比与水下混凝土强度 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》 ( D L ／ T 5 1 4 4— 2 0 0 1 ) 的规定。选用骨料要重点注意以下 3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 >1 ． 5 h ， 选 用标号在 3 2 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卵砾石和碎石， 应优先采用符 合要求的卵石。骨料最大粒径 ≤导管直径的 1 ／ 6～1 ／ 8和钢 筋最小净距的1 ／ 4 ， 同时粒径在4 0 mm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 4 5 ％ ～5 0 ％， 水灰比宜采 [ 收稿日期] 2 0 1 0—1 1 —1 0 [ 作者简介] 司学成 ( 1 9 8 1一) ， 男， 黑龙江林 甸人， 助理工程师； 毛峰( 1 9 7 7一) ， 男， 黑龙江肇 东人， 助理工程 师； 王跃武 ( 1 9 6 2一) ， 男， 黑龙江肇源人， 工程师。 一 73 — 2 0 1 1 年第 2期 ( 第 3 9卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No ．2 ． 2 0l 1 ( T o d a l N o ． 3 9 ) 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、 缓凝剂和早强剂等 ， 掺入 外加剂前必须经过实验， 以确定外加剂的使用种类、 掺人量 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黏聚性， 易于在导管中流动而又不易离析。一般来说 ， 当水下混凝土 的强度高时， 其耐久性也好。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， 就不能使用。水下混凝土质量对于整个水下工程质 量十分重要 ， 采用先进的混凝土配制技术是提高水下施工质 量的有效途径。水下不分散混凝土技术就是这样一 门新的 技术 ， 我国在 2 0世纪8 0年代研制成功， 其原理是在搅拌混凝 土时加入高分子外加剂 ， 使混凝土拌合物在水下不离析 ， 采 用这种技术可以实现不排水施工， 也可进行水下振捣和砌 筑。同时由于其无害无污染也可用于饮水工程。 2 ． 3 提高灌注施工工艺水平 加强灌注施工工艺灌注水下混凝土是混凝土桩施工的 重要工序。在灌注混凝土过程中， 应重点注意以下 5点 ： I ) 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。钢筋笼安放到位后应立即安设导管。 2 ) 在灌首批混凝土之前最好先配制 0 ． 1 ～0 ． 3 1 1 1 水泥砂 浆放入滑阀以上的导管和漏斗中， 然后再放人混凝土， 确认 初灌量备足后 ， 即可剪断铁丝 ， 借助混凝土重量排除导管内 的水， 使滑阀留在孔底 ， 灌入首批混凝土。 3 ) 注意首批混凝土量必须满足导管埋深 ≥I ． 5 m， 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： =R w H w ／ R c 。而管中混凝土 的体积就应为 V d=1 T d H d ／ 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。否则先灌人的混凝土达到初凝， 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 ， 并适时提升 、 逐级拆卸 ． ． ． —— 7 4 ．．．— — 导管 ， 保持导管的合理埋深。此时要注意， 混凝土灌到孔 口不再返出泥浆时可以稍微 向上提动导管 ， 而如果要提升 导管 0 ． 5—1 m以上才能灌 入混凝 土就应该拆 除部分导 管 。要注意观察孔 口是否返出泥浆 。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 果导管埋入混凝土过深， 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 2—6 m， 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 ． 5～ 0 ． 8 m混凝土， 待桩顶混凝土强度达到设计强度 7 0 ％时， 将其 凿除。在灌注将近结束时， 如 出现混凝土顶升 困难 ， 可在孑 L 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 ． 5 h 之 内尽量灌注完毕。再如清孔须彻底， 如果清孔不彻底会造成混凝土中夹泥； 又如在灌注过程 中， 当导管内混凝土不满含有空气时， 后续混凝土宜通过滑槽徐 徐流入漏斗和导管， 不得将混凝土整斗从上面倾人管内， 以 免在导管内形成高压气囊， 挤出管节间的橡胶垫而使导管漏 水。经验告诉我们， 混凝土灌注时要分工明确， 密切配合， 统 一 指挥 ， 快速、 连续施工。一气呵成、 快速灌注成功的桩往往 质量比较好， 而灌灌停停的桩则容易出现质量问题。 因此， 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。 综上所述 ， 黑龙江省哈尔滨城 区顾 乡堤改线 工程 暨友谊 路延伸至群力新区跨何家沟友谊桥灌注桩工程， 现在水下灌 注桩部分已全部按照质量要求施工完毕 ， 完全合乎施工技术 和质量要求。 参考文献 ： [ 1 ] 赵洪义 ． 全国水泥及混凝土外加剂应用技术文集 [ C ] ．北京： 中国建材工业 出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 杨华全 ． 水工混凝土研究与应用[ M] ．北京： 中国水利水电出 版社 ， 2 0 0 5 ． [ 3 ] 宋功业， 邵界立 ． 混凝土工程施工技术与质量控制[ M] ． 北京： 中国建材工业 出版社 ， 2 0 0 3 ． ’ [ 4 ] 建筑施工手册编写组 ． 建筑施工手册 [ K ] ． 北京： 中国建筑工 、 l 出版社 ， 1 9 9 7 ．