浅析钻孔灌注桩首批混凝土的灌注

摘要:在过去长期施工中，我们发现灌注桩首批砼灌注量增加，整个灌注过程就比较顺利。此外，首批灌注时，为了利用导管内泥浆对孔底沉渣的冲翻作用而清洁孔底，有的单位及文献认为“首批灌注量越大越好”。虽然首批灌注量无限增大对灌注质量并无不利，但由于施工设备等条件限制，首批灌注量不可能无限大，它存在一个最优值。下文根据首批混凝土灌注的理论基础,提出不同的操作方法,来满足实际施工的需要。

关键词:首批混凝土;灌注量; 操作方法;导管埋深;隔水塞

钻孔灌注桩质量最关键一道程序是灌注混凝土,灌注混凝土的成功与否,直接关系着桩的质量,而首批混凝土灌注的顺利进行,是一道重要的工序。在施工过程中,首批混凝土灌注量引起施工单位的高度重视,由于总承包方或者业主对首批混凝土灌注的理解不一样,就形成了各种各样的方法和要求,这给施工单位造成了很多不便。应在满足首批混凝土灌注的理论基础上,根据不同工地条件,应用不同方法,来实现首批混凝土的灌注。

1首批混凝土灌注量的确定

按照公路桥涵技术规范要求首批混凝土灌注量采用下列公式计算(如图1)

V=h1×πd2/4+Hc×πD2/4

式中:V―――漏斗和储料斗(槽)容量即初存量混凝土,m3;

h1―――孔内混凝土达到埋管高度时,导管内混凝土柱,与导管外水柱压力平衡所需的高度,m;h1≈Hwγw/γc

γw―――泥浆的容重,kN/m3;

γc―――混凝土拌合物容重,kN/m3;

Hc―――首批混凝土埋管高度,m;

Hc=Hm+h2

Hm―――应达到的最小埋管高度,m; h2―――导管底口至孔底的高度,一般为0.3～0.4m;

Hw―――孔内水位至管外混凝土面高度,m;

Hw≈H - Hc

H―――实际桩孔孔深,m;

D―――实际桩孔直径,m;

d―――导管内径,m。

目前确定首批混凝土灌注量基本上都采用如上公式,笔者认为它的理论基础是首批混凝土灌注量不应小于计算量。混凝土连续灌注,首批混凝土灌注导管埋深≥1m,首批混凝土灌注量确定以后,如何操作,在实际施工中常用两种方法,究竟用哪一种方法来实现首批混凝土灌注,值得进一步探讨。

2首批混凝土灌注操作

2.1大方量漏斗实现首批混凝土灌注法

目前的大多数公路建设,特别是大口径桩基混凝土制备,均采用混凝土搅拌车运输混凝土。一般搅拌车混凝土容量为8～12m3,按此方法要求,必须制作一个能满足于首拌混凝土灌注量的大漏斗来实现首拌混凝土的灌注。以桩径 2.0m、桩长50m为例,首拌混凝土灌注量为8m3。大漏斗在安装好后,必须是混凝土从车中放到哈叭斗中,再用吊车把混凝土放入大漏斗中,直至漏斗满足首拌混凝土灌注量,才能剪断隔水塞,来实现首批混凝土灌注。然后拆下大漏斗,换上小漏斗,搅拌车直接对住小漏斗放料,继续灌注。这样操作,首批混凝土灌注时间过长,作业程序频繁,特别是在高温天气,时间较长, 混凝土中的水分易损失,影响混凝土的流动性。且一旦初灌失败,首斗下不去,小吨位吊车很难吊起导管和混凝土重量。这种方法适用于用翻斗车运输混凝土,但大漏斗的加工运输很不方便。这样做的理论依据是,集中一次性灌注,有利于桩底质量,混凝土柱压力大,有利于孔底沉渣翻起。

2.2利用搅拌车容量来实现首次灌注

目前,在施工中采用另一种方法,在孔口导管上安放一个大约1.5m3小漏斗, 放下隔水塞后,搅拌车直接往小漏斗放料,放满后,剪断隔水塞的同时,继续连续往小漏斗中放料,保持混凝土不断的放出,使搅拌车每分钟放料方量大于混凝土在导管中每分钟的下降方量,一次性放入不小于首批混凝土灌注量的方量,若一个搅拌车不能满足时,可以同时用两台灌车放料,此种方法满足了首拌灌注的方量,操作简单方便,很受施工单位欢迎,此种方法能保证桩底质量,混凝土柱压力比大漏斗小1.5 m左右(主要由大小漏斗高度差形成),压差很小。实践证明,此种方法桩底质量良好,减少首次灌注时的作业程序,避免工地来回倒运大料斗的运输工作。

3关于隔水塞的安放

隔水塞的作用是把导管内的泥浆和混凝土隔离,目前在施工中采用的隔水塞有以下几种:

(1)用铁盖板下放入气球法,在铁板上焊一个螺帽,然后用细钢丝绳穿过小螺帽,引出漏斗外,漏斗料满后用吊车付钩吊起钢丝绳,铁板取出,混凝土压迫气球到孔底,这种隔水塞可重复利用。此种方法适应于孔径>1.5m的基桩,若孔径太小,气球易卡在导管和钢筋笼之间返不上来,用声测法检测桩的质量时,可能判定为空洞。

(2)水泥塞法。事先按导管内径预制水泥塞,首批混凝土灌注量放满后,剪断铁丝,水泥塞和混凝土一同下入孔底。此方法现在基本不用,因为费时、费料。

(3)尼龙袋中装入沙子或混凝土法。把尼龙袋两个角扎起来,装入沙子或混凝土,做成外径比导管内径稍小一点的形状(在实际工作中,可在导管内试放),用铁丝扎牢上口,引出料斗外,料斗放满料后剪断铁丝,沙袋随同混凝土一同下入孔底。

以上几种方法在施工中没有统一的要求,完全凭监理的理解来决定采用哪一种方法,所以,这给施工单位带来很大不便,大部分施工单位成熟地应用一种方法来实现首批混凝土的灌注,到另一个工地被要求用另一种方法,笔者认为反而不好,有时会造成首批混凝土灌注的失败,而首批混凝土灌注的失败往往由施工单位承担损失和责任。无论采用哪一种方法,只要起到隔水的作用即可,没有必要要求指定用哪一种方法,建议可以写进公路桥涵技术规范中去。

4导管底口距离孔底高度的问题

目前,规范要求导管底口距离孔底0.3～0.4 m左右,这样存在一个问题,是距离一次清孔前验收的孔底还是距离二次清孔后的孔底,在回转钻进中,还有一个钻尖的问题,如果孔底干净沉渣很少,导管底口距离钻尖0.3～0.4 m的时候,很容易导致隔水塞不能从导管底口翻出。笔者认为,导管底口的距离孔底的高度应视情况而定,若孔底干净、有钻尖存在的情况下,应取大值,即0.4～0.6 m左右,如果沉渣在允许范围内,应该距离沉渣0.4 m左右,才能有利于隔水塞的排出。而最有把握的作法是,停泵后用吊车吊住导管下探至孔底,然后再上提0.4 m,或根据深度不同再调整导管的长度。切不可只按导管高度和孔深计算后确定,因有两个因素没有考虑:①导管长度的误差,如果孔深在70m,每根导管长度误差0.01 m,30根导管就可能误差0.3 m,这样距离孔底只有0.1m或更少,使首拌混凝土灌注失败;②是孔深测量误差,也易导致底口距离孔底大小,使灌注失败,在实际工作中这种情况时有发生。

5结语

钻孔灌注桩首批混凝土的灌注,无论采用哪一种方法,都应以首拌混凝土灌注量计算方量作为基础,满足首拌混凝土导管埋深不小于1 m,连续灌注,隔水塞能够把泥浆和混凝土隔离即可,没有必要要求指定用哪一种方法,在满足首拌混凝土灌注原理的前提下,应以施工单位的操作经验和节约施工成本为原则。