水下混凝土施工技术研究论文

（五）护壁泥浆的拌制1、护壁泥浆要用优质泥浆，保持桩孔不坍、不缩，尤其对较厚的填土及淤泥质土要采用优质泥浆。2、在钻进时，由于旋挖钻机为静态泥浆无循环钻进，且成孔速度快，护壁泥皮薄，据地质勘查资料知本场区存在较厚的软塑性粘土层和粉砂地层，易造成缩孔和塌孔的事故，因而钻进时对泥浆性能要求较高。为了满足施工要求，在制作泥浆时，应注意以下几点：(1)膨润土必须充分水化搅拌，保证浆体均匀一致。造浆后应静置24小时之后方可使用，保证膨润土的充分水化，泥浆各项指标符合要求。(2)泥浆絮凝或沉淀过多时，泥浆必须用空压机送风反复搅动，符合要求后才可送入孔内使用，否则势必会造成孔内沉渣过多或其它孔内事故。(3)为了保证安全连续正常施工确保成孔速度、成孔质量及灌注成桩质量，开孔前泥浆总量应达到设计方量的倍左右方可开钻，质检员、技术员要随时观察泥浆性能的变化，及时检测泥浆的性能，不符合设计要求的泥浆禁止送入孔内，钻进时及时足量补充孔内泥浆，防止孔内泥浆落差太大，即泥浆液面深度低于护筒进浆口30cm以下，而造成孔壁坍塌。尤其不允许浆面落到护筒底以下。在雨天施工时，应注意泥浆性能的变化，及时根据实际情况调整泥浆原料的配比。钻机因故停钻时（如机械故障、修理钻具等），要及时向孔内补充泥浆，保持泥浆高度，以保证孔内安全。二次清孔时沉淀池泥浆容量要大，保证清孔时孔内大量泥沙的有效沉淀，使二次清孔达到设计要求，禁止孔内泥浆低于护筒溢浆口。比重 粘度（S） 含砂量（%）～ 16～22 ≤4(4)施工中做好现场泥浆配置、排污、更换工作，设专人进行泥浆管理，保持泥浆比重在～之间。随时跟踪、检查循环池内泥浆比重、粘度，确保钻进需要。泥浆指标如表： (5)对于固相含量过高，比重、粘度超过规定值，不宜稀释处理的废浆应及时排运出场外处理。(6)当地下水位较高时，为保证钻孔过程不坍孔、缩孔，必须保证孔内水头，且要将泥浆比重调大。在钻进过程中，要及时补浆，确保钻进过程中的水头高度。(7)在泥浆池边设好防护安全栏。(8)为了保护环境，钻孔泥浆经沉淀处理合格后将钻渣运往指定地点。（六）钻孔1、准备好以上工作后，请监理工程师现场检查，钻机开始钻进施工。2、由施工经验丰富的同志担任机班长，负责成孔钻进设备的操作,并对机长进行钻进注意事项交底，强调机长对地质状况进行掌握，要求将地质剖面图和柱状图悬挂在操作室，掌握每根桩的地质情况，根据实测深度并对照地层埋深，判断钻进进度，在地层变化处附近，捞取钻渣样品与地质资料核实，以精确控制换层时的钻进参数，确保成孔质量。3、开钻时应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。但是对于加夹层（粉砂层）钻进时，需要调整泥浆比重到左右，并且采取慢速钻进的方法进行施工。4、旋挖机钻进过程中，钻杆要保持垂直状态，严格控制垂直度在规范允许范围之内。5、钻机钻进过程中应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80％。6、要安排专人定时检查孔内泥浆水头高度，发现不足并及时足量补充。钻孔内泥浆水头高度应不低于护筒排浆孔下30cm，并高于地下水位2米。7、合理控制起钻和下钻时速度，避免激动压力和抽吸力对孔壁的影响。 8、在提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故因故停钻，必须将钻头提出孔外。对于地质状况发生大的变化，旋挖钻机不能钻进时，及时更换小钻头试钻，如果还是不能继续钻进，需要换旋转钻机或冲击钻时，立即派人24小时内调用钻机进场，确保孔壁不坍塌，或发生其他以外情况。9、做好钻孔施工记录，记录必须与实际工序同步，真实、齐全、整洁。孔深、钻速、换层特别是持力层应记录清楚。（七）成孔检测及清孔1、钻孔达到设计标高后，对孔深、孔径进行检查，符合规范要求后方可清孔，准备下钢筋笼。孔深采用测绳进行测量，测绳必须经常进行校正、修订，以保证测量准确。孔径采取下探孔器的方法进行检查，探孔器直径为钢筋笼直径+，探孔器的长度为设计直径的4～6倍。成孔深度和孔径不小于设计值，泥浆比重、含砂率及粘度由试验人员在现场进行测定，泥浆比重为～以内，含砂率小于4%，粘度为16～22s，以上均符合要求后，并经监理工程师验收合格后，才允许钻机移位，并准备清孔、下钢筋笼。2、清孔可采用抽浆方法，在清孔排渣时，必须保证孔内水头高度，防止塌孔。清孔后孔底沉渣厚度不大于100mm，合格后在孔底提出泥浆式样进行性能指标试验，试验结果必须符合相关技术标准要求。钻孔桩成桩检测标准序号 项 目 允 许 偏 差1 孔 径 不小于设计孔径2 孔 深 不小于设计孔深3 孔位中心偏差 不大于50mm4 倾 斜 度 不大于1%5 灌注混凝土前孔底沉渣厚度 不大于设计要求（八）钢筋笼制作、安装1、钢筋笼所用钢筋规格、材质及各项性能指标均应符合设计及规范要求，有出厂证明或检验报告单。原材料进场堆放在钢筋底部衬垫枕木上，确保钢筋堆放离地面高30cm，保证底部排水畅通。钢筋放置过程中，需采用彩条布遮盖防雨防尘。现场施焊的焊缝应按规范要求并抽检试验。 2、设专用胎架和施工平台，按照设计图纸将钢筋笼按要求分段制作，加强箍筋间距按≤2m设置。3、钢筋加工严格按照设计图纸和相关技术规范的要求执行，主筋在制作前必须整直，整直后钢筋弯曲度应不大于长度的1%，并不得有局部弯折。主筋一般应尽量用整根钢筋，分段后的钢筋笼主筋接头应互相错开，接头长度内，同一根钢筋不得有两个接头，配置在接头长度内的受力钢筋，其接头截面积占总截面积百分率小于50%（接头长度为35d）。4、成型钢筋笼吊放、运输、安装，应采取预防变形措施，不得产生运输变形。为防止钢筋笼在吊装、运输、安装过程中变形，对钢筋笼加强筋处进行交叉加固，加固方式采取在钢筋笼内加十字撑的方式，并焊接牢固，当钢筋笼安装就位后将其拆除。钢筋笼分节起吊连接时，采用25t或35t汽车吊机大小钩配合起吊，并将吊点处采用扁担加固并起吊，以防止钢筋笼变形。5、按顺序逐节垂直下放钢筋笼，上下节钢筋笼各主筋应对准校正，节段间在孔口采用帮条焊接方式对称施焊，焊接长度满足规范要求。下钢筋笼时间要尽量缩短，并每隔2米在同一截面上按90度对称安置4个钢筋保护筋。6、桩基检测声测管采用Ф51mm热轧无缝钢管，壁厚3mm。安装声测管钢筋笼的要求将声测管伸入桩底部并用薄钢板堵焊，每隔2m用5号铁丝将声测管绑扎在主筋上及在加强钢筋上焊钢筋环固定，将声测管分节焊接，焊缝牢固、饱满，确保声测管不漏水、不泌水。将声测管内灌满水后，将上部用薄钢板堵焊，以防止钻孔泥浆或混凝土砂浆进入声测管而影响桩基检测。声测管焊接时，必须采用小焊条，防止将声测管焊破漏水。7、钢筋笼起吊时，吊点应拴牢并布置合理，使笼子吊起后处于自然铅垂状态，并无明显变形，下吊钢筋笼骨架过程中，不要碰撞孔壁，要采取措施让其沿孔中心垂直插入。在钢筋笼外侧焊设计图纸上的定位钢筋，以保证保护层的厚度。吊放钢筋骨架入桩孔时，均匀下落，保证钢筋笼居中。钢筋笼下到标高后，要检查钢筋笼顶部的中心偏差，使之＜5cm，待全部入孔经确认符合要求后，将钢筋笼进行固定，避免下沉和灌注混凝土时上浮。8、钢筋骨架制安精度要求见下表：钻孔桩钢筋骨架制作安装标准序号 项 目 允 许 偏 差1 钢筋骨架在承台内埋置长度 ±100mm2 钢筋骨架直径 ±20mm3 钢筋间距 ±(d为钢筋直径)4 加劲筋间距 ±20mm5 箍筋间距或螺距 ±20mm6 钢筋骨架垂直线 1%（九）下导管、二次清孔1、下导管混凝土灌注导管采用快速卡口垂直提升导管。导管使用前进行试拼、水密承压和接头抗拉试验、长度测量、标码等工作，进行水密试验的试压压力不应小于6kg/cm2。导管内壁应光滑平顺，连接紧直，使用一段时间后，应检查其水密性。导管下孔时，必须加密封圈并抹黄油，保证密封，孔内导管必须丈量准确，满足孔深要求，下端出口处应距孔底20－40cm。吊装时，导管位于井孔中央，避免挂碰钢筋笼，并在灌注前进行升降试验。坚持实行导管使用的检查鉴证制度。提升导管时要掌握每次的提升高度，保证埋入深度2～6m，以免混凝土“洗澡”。卸下的导管要及时冲刷干净，绝不允许在连接处和丝扣处有水泥砂浆残留，并按一定编号放置。2、二次清孔导管就位后，立即进行第二次清孔，清孔采取气举反循环进行清孔，清孔后沉渣必须小于100mm才允许灌注混凝土。清孔时要适当转动和升降导管，以利于孔底边部钻渣清出，并注意空压机的送气量，以满足清出沉渣的要求。取泥浆样测试合格，并经监理共同检测孔底沉渣达标后应立即灌注混凝土，若等待时间过厂则在灌注混凝土前重新测定孔底沉淤厚度。（十）混凝土水下灌注1、桩身混凝土采用商品混凝土、砼搅拌车直接送入仓的方法施工。采用导管法进行水下灌注。2、灌注混凝土前应将灌注机具如储料斗、溜槽、漏斗等准备好。3、水下混凝土灌注必须保证良好的和易性，坍落度18cm～20cm，混凝土到达现场后，现场试验室值班技术员在现在再做坍落度试验。4、采用罐车运输混凝土至现场，直接倒入导管内进行灌注，混凝土接近桩顶时，改用吊斗倾倒以提高漏斗高度。5、灌注时要求首批混凝土方量应能满足导管首次埋置深度≥1m和填充导管底部的需要，具体首批混凝土计算见下式：所需混凝土数量可参考公式： V≥ (H1+H2) + h1式中：V－首斗混凝土方量（m3）； D－桩孔直径（m）； H1－桩孔底至导管底端间距，一般为；H2－初次导管埋深m，取； d－导管内径m； H－灌注混凝土时孔深度m； h1－桩孔内混凝土达到埋置深度H2时导管内部混凝土柱平衡导管外；根据公式HWr1=h1r2计算，其中r1为泥浆的比重，取；r2为混凝土的比重，取，h1按最大孔深度H计算，即考虑最不利情况。 桩径最大孔深度H布置及V的计算序号 直径（m） 最大孔深的墩位 最大孔深（m） h1(m) 导管直径(m) 首斗砼方量V(m3)1 Z154 Z171 Z140 、混凝土通过砼搅拌车运送到作业地点后，用汽车起重机配合灌注。为了保证混凝土灌注顺利进行，施工中作好下列工作：（1）灌注水下混凝土前，探测孔底沉淀物厚度，如不能满足要求，则要利用导管按反循环法进行再次清孔。（2）砍球前准备足够的混凝土储备量，保证砍球后导管的埋置深度大于1m以上。（3）砍球前，导管距孔底的高度适当，一般取20～40cm。（4）灌注过程中，注意观察导管内混凝土面下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度。（5）导管埋置深度适当，保证埋置深度不大于6m ，且不小于2m。导管提升缓慢，不挂钢筋笼。（6）混凝土灌注到达钢筋笼底部以下约1m时，适当放慢灌注速度，减小混凝土的冲击力，防止钢筋笼上浮。当混凝土上升到钢筋笼底部以上4m左右时，提升导管，使其底口高于钢筋笼底部2m以上，可恢复正常灌注速度。（7）灌注作业连续进行，不得中途停顿，保证整桩在混凝土初凝期内灌注完成。（8）发现问题，及时分析原因，果断采取措施，避免发生断桩事故。（9）混凝土灌注至桩顶以后，超出设计桩顶30～50cm，然后及时将已离析的混合物及水泥浆等清除干净。（10）每桩按照规范要求取试件2～4组，当桩身混凝土达到其设计强度的70%后，检测桩身混凝土的质量。（11）钻孔桩质量控制标准见下表：钻孔灌注桩实测项目项 次 检 查 项 目 规定值或允许偏差值1 混凝土强度（Mpa） 在合格标准内2 桩 位(mm) 群 桩 100 排 架 桩 503 倾 斜 度 1%4 沉淀厚度(mm) 摩 擦 桩 符合设计要求及施工规范 支 承 桩 5 钢筋骨架标高(mm) ±50（十一）桩头处理及检测待桩基混凝土的强度达到设计强度时,处理桩头混凝土至设计标高,对每根桩都进行小应变检测或超声波检测。（十二）钻孔灌注桩施工的注意事项1、钻孔前熟悉图纸，弄清地质情况，根据地质情况确定钻孔的方案方法，对于地质结构为砂层的地层，施工时一定要调整泥浆比重，尽量保证在左右，以使泥浆护壁可以起到保护孔壁的作用。2、钻孔前检查确认孔位地下是否有管线，光缆或其他物体。3、桩轴线的控制：钻机就位施钻时，将钻机底盘调成水平状态，开第一钻时，小心使锥尖对准设计中心，盖上封口板，卡上推钳，试转数圈，用全站仪监控钻杆垂直度，满足要求后，正式开钻，钻进过程中，随时有全站仪监控，保证倾斜度＜1/100。4、碰到岩层无法钻进时，需要更换为回旋钻机或冲孔钻机进行施工。在开孔前就配备回旋钻机或冲孔钻机以备急用，以缩短钻孔的停放时间，避免坍孔或缩孔情况发生。5、旋挖钻机在钻进过程中，需要加长钻杆或依据地层更换钻头，在此间歇时间内，需要特别注意孔内情况，以防孔内坍孔。6、在钻孔时，钻机必须配置两套钻头以备更换，在钻进至粉砂层或砂层时，需要特别注意泥浆比重、孔内外水头差等，确保钻进安全、有效的进行。7、在桩基施工时，第一根桩基和第二根计划开钻的桩基要错开，需要跳开相邻桩位的桩基，待对角方向的桩基完毕后才开始施工相邻位置的桩基。8、在终孔和清孔后，应对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、垂直度、泥浆比重、孔底沉淀厚度等进行检验，要求满足设计规定。9、在桩基灌注过程中，必须配备一台砂石泵，如由于灌注过程中发生堵管、气阻或导管提离混凝土面，立即用砂石泵抽出已灌注混凝土，重新清孔后再进行灌注。10、对混凝土的强度、级配、坍落度及混凝土的流动性进行检查。混凝土拌合物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象，混凝土保证有足够的初凝时间。灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180～200mm。混凝土拌和物中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料；首批混凝土拌和物下落后，混凝土应连续灌注。11、必须对每根桩做好相应的施工记录，并按规定留取混凝土试验件，做出试压结果。将上述资料整理好，提交有关部门检查、验收。12、在所有的钻孔灌注桩完成以后，必须对施工场地进行清理，所有的钻渣和泥浆必须清理干净。（十三）钻孔及水下混凝土灌注过程中异常事故及处理办法1、坍孔原因分析：①护筒埋置过浅，周围封填不密漏水；②操作不当，如提升钻头或掏渣筒倾倒，或放钢筋骨架时碰撞孔壁；泥浆稠度小，起不到护壁作用；③泥浆水位高度不够，对孔壁压力小；向孔内加水时流速过大，直接冲刷孔壁；④在松软砂层中钻进，进尺太快。预防及处理措施：坍孔部位不深时，可改用深埋护筒，将护筒周围回填土，夯实，重新钻孔；轻度坍孔，可加大泥浆相对密度和提高水位；严重坍孔，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速钻进；汛期水位变化过大时，应采取升高护筒，增加水头或用虹吸管等措施保证水头相对稳定；提升钻头，下放钢筋管架应保持垂直，尽量不要碰撞孔壁；在松软砂层钻进时，应控制进尺速度，并用较好泥浆护壁。2、钻孔偏斜原因分析：①桩架不稳、钻杆导架不垂直，钻机磨耗，部件松动；②土层软硬不匀，致使钻头受力不均；③钻孔中遇有较大孤石、探头石；④扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；⑤钻杆弯曲，接头不正。预防及处理措施：检查、纠正桩架，使之垂直安置稳固，并对导架进行水平与垂直校正和对钻孔设备加以检修；偏斜过大时，填入土石（砂或砾石）重新钻进，控制钻速；如有探头石，宜用用冲孔机低速将石打碎，倾斜基岩时，可用混凝土填平，待其凝固后再钻。3、卡钻原因分析：①孔内出现梅花孔、探头石、缩孔等未及时处理；②钻头被坍孔落下的石块或误落入孔内的大工具卡住；③入孔较深的钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形。预防及处理措施：对于向下能活动的上卡，可用上下提升法，即上、下提动钻头，并配以将钻杆左右拔移、旋转；卡钻后不宜强提，只宜轻提，经提不动时，可用小冲击钻锥冲或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出；施工中注意保持护筒垂直，防止倾斜；钻头尺寸应统一，下钻应控制钻进速度，不要过快。4、扩孔及缩孔原因分析：①扩孔是因孔壁坍塌或钻机摆过大所致；②缩孔原因是钻锥磨损过甚，焊补不及时或因地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。预防及处理措施：注意采取防止坍孔和防止钻锥摆过大的措施；注意及时焊补钻锥，并在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁；已发生缩孔时，宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。5、沉碴厚度超标原因分析：清孔泥浆含砂率大、胶体率太小、比重过大。预防及处理措施：控制清孔后泥浆比重小于，保证泥浆的粘度、含沙量、胶体率等满足规范要求，并进行二次清孔，直到满足设计要求。6、水下混凝土灌注时导管进水原因分析：首批混凝土储量不足，或导管底口距孔底间距过大，混凝土下落后不能埋住导管底口以致泥水从底口进入。预防及处理措施：将导管和钢筋笼提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机或抓斗清除，重新灌注。7、导管卡管原因分析：①初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因如坍落度过小、流动性差、粗骨料过大、拌合物不均匀产生离析、导管接缝处漏水、大雨中运混凝土未加遮盖使混凝土中的水泥浆被冲走，粗骨料集中造成堵塞；②机械发生故障和其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了管内混凝土的下落阻力，混凝土堵在管内。预防及处理措施：准备备用机械、掺入缓凝剂，做好配合比，改善混凝土的性能。拔管、吸渣重灌。8、钢筋笼上浮原因分析：导管埋深控制不好。固定钢筋笼的撑杆刚度不够。预防及处理措施：控制导管底口的位置及埋深，在混凝土接近钢筋笼底口时，加大导管埋深，并减缓灌注过程；加强撑杆，增加钢管支撑。