水下混凝土灌注桩断桩特殊处理

一、关于灌注桩

钻孔灌注桩以其对各种地质条件广泛的适应性和单桩承载力高等优点在高等级桥梁工程中得到广泛应用。但钻孔灌注桩是一项施工工序多、 技术要求高、工作量大、并需在短时间内连续完成的水下隐蔽工程,施工管理难度较大。特别是在成孔和灌注水下混凝土施工过程中,影响施工的因素很多,任何环节发生问题都将影响桩的承载力及整体性,甚至出现断桩事故而难以处理,因此造成巨大的经济损失和延误工期。

二、通常断桩出现的原因主要有

1、孔内坍塌、落淤过大,沉渣无法排出孔外而夹在混凝土中间。

2、混凝土灌注过程中混凝土没有完整连接,出现断层。

3、混凝土质量问题,导致 灌注中无法连接。

三、通常断桩的处理方法

1.使用冲击钻机将旧桩全部凿除至桩底标高,使用粘土填埋并夯实井孔后重新在桩位上钻孔。重新钻孔过程中需要放慢钻进速度,并且需要多次填埋夯实,以防止孔壁坍塌。在使用冲现钻机凿除旧桩、重新成孔过程中

会对原地质造成扰动,造成地质不稳定,再次钻进、灌注极易出现孔壁坍塌、扩孔等现象,影响灌注桩的质量。

2.直接填埋夯实井孔变更灌注桩位置重新钻孔,此种做法需要在原桩两侧各灌注一个新桩,并且考虑受力、不均匀沉降等多方面因素的影响,重新对新桩进行设计。

此两种方法都会造成工期的延误和大量资金的投入,损失巨大。 结合案列,看如何正确处理。

四、案列分析

1、工程概况:

桥梁工程为3孔10m,基础采用钻孔灌注桩,共计12根,桩长16m,混凝土强度等级25号, 地质情况如表所示

2、事故经过

1号墩2号钻孔灌注桩施工采用冲击钻成孔,泥浆比重1:1,清孔后检测孔底满足要求,下导管准备水下灌注混凝土成桩。开盘灌注前导管内放入比导管直径略小的蓝球隔水,以防止首罐混凝土在初始进入导管时通过孔内水的洗刷作用产生离析堵塞导管或者降低强度。首罐混凝土采用2m3集料斗放鹰,集料斗与导管用法兰盘连接,在导管口也需要加上橡胶垫,用螺丝拧紧。集料斗集料斗内先灌储0.2~0.3m3水泥砂浆用于润滑导管壁,后灌储混凝土,混凝土坍落度18~20cm。集料斗装满后打开下部阀门,开始灌注。首罐混凝土进入导管后,孔内泥浆迅速涌出,导管内无反水,导管埋深1.51m,施工顺利。卸下集料斗,安装接料斗开始正常灌注,当灌注至6m高度时,拆除4.5m导管,再次开始灌注。

由于混凝土在运输途中受道路影响产生离析现象,注入导管后堵塞导管,采用吊车上下抖动导管同时用钢筋向导管内通透等方法均未能解决,以至中断混凝土灌注。此时灌注高度6m,孔内桩头标高为18.5m,断桩处地质情况为粗砂。

3、事故原因

混凝土运输途中由于道路颠簸严重,造成混凝土离析。当离析后的混凝土注入导管后,碎石骨料集堆而且没有顺利通过导管进入孔内,而是在导管中存留。拆卸吊放导管时,混凝土在导管内停滞并且上下顶推,更加促

使骨料集堆嵌挤。遇到导管有凹凸不平、不光滑的地方,就在此处堵塞,并且愈施加外力影响嵌挤愈密实,无法通过。

4、处理方案

迅速将导管提出孔外,对导管内堵塞混凝土进行清除,更换凹凸不平的导管。在下部桩体上层混凝土初凝前恢复灌注。

保持孔内水位,防止孔内的水通过砂层向外渗露流失引起孔内压力不足,导制孔壁坍塌。

观测孔内泥浆比重变化和混凝土面有无孔壁坍塌产生的泥块等沉渣,以及孔内回淤情况。如发现孔壁坍塌或回淤严重,即刻使用淘渣桶进行清孔,并向下清除混凝土上部软弱层,至混凝土骨料部分。以防止继续灌注混凝土时与下部桩体之间出现夹层,影响灌注桩整体质量。

对最末盘次灌注混凝土取样,观察其初凝情况,参照其可知道孔内桩体上部混凝土凝固情况。 对运输道路进行整修,去除运输途中的质量隐患,防止再次出现混凝土离析事件,导致事故发生。 混凝土搅拌控制碎石粒径在2cm~4cm之间 ,其最大粒径不大于导管内径的1/6~1/8 ,严格按照混凝土配合比拌和均匀,搅拌机拌合时间>90s,坍落度控制在16~22cm,保证混凝土有良好的流动性。

各项准备工作做完,距离最末灌注混凝土时间相差1小时05分钟,混凝土未达到初凝。检测孔内无较大沉渣,落淤约5cm,满足重新灌注条件,可以开始灌注。 重新将导管吊入孔内,安装2m3集料斗,进行二次放鹰。大体积混凝土的冲击力可以将下部桩体顶层的沉渣和回淤冲起,保证新旧两部分混凝土之间没有夹层。 1号墩2号灌注桩完成后一周,经沈阳市公路工程质量监督站桩身结构完整性检测,结果为桩身混凝土结构完整,未发现桩体有断桩现象,评定为一类桩。

5、断桩处理要点

1.桩体连接,这是最关键的一点,只有让灌注桩混凝土在断桩处重新连接起来,中间无夹层,才能保证桩的整体性。

2.时间,要在下部混凝土桩体顶部混凝土初凝前恢复灌注,以利于新旧混凝土连接,如下部桩体已经初凝,需要用淘渣桶淘去上部混凝土软弱层。

3.严格各个施工环节的规范作业,避免出现不必要的事故。

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