6.2.2事故的预防
1.钻进过程中的事故预防 (1)桩位偏移
用全站仪定出桥墩、桥台、中心线位置。采用导线网复测无误后,然后设置牢固护桩,并请监理工程师及早复测签认。
(2)孔口坍塌
护筒采用5mm厚钢板制作,护筒内径应大于桩径300mm,护筒顶端应高出地面0.3m,并且高出水位2m以上,护筒的平面位置偏差不大于10mm,护筒与桩轴线的垂直偏差不大于1%。护筒四周采用粘土夯填密实,并设置向外的排水口,以免地表水浸蚀孔壁。
(3)孔内坍塌
采用钻机原位造浆法时,应及时并经常检测泥浆质量,若泥浆质量不能满足要求时,可以加入粘土或膨润土、碱进行改善,钻孔泥浆应始终高出地下水位或地表水位1.0~1.5m,胶泥应用清水彻底拌和成悬浮体,使之能在灌注混凝土时及施工完成保持钻孔的稳定。清孔时要始终保证水头高度不损失,下放钢筋笼时要垂直下放,不碰撞井壁。
(4)钻孔偏斜
① 钻机架设处场地要平整坚实,钻机安装应平稳坚定不沉陷,避免钻机在钻进时摇晃。开孔前调整钻头对中、机架垂直;开始时采取低速慢冲,待钻至护筒底1.0m以下后正常钻进。
② 钻孔过程中随时对孔径、孔形、钻机的位移、机架的垂直度、钻头和孔心的吻合情况进行检测。
(5)钻孔缩颈钻孔桩产生缩颈后先进行综合分析,找出缩颈的真正原因,针对具体情况采用调整泥浆指标,回填碎石或植物纤维护壁、加大钻头直径的办法处理。
(6)孔壁坍塌埋笼
钻孔达到图纸规定深度,且成孔质量符合要求后,应立即进行清孔。清孔时,孔内水位应保持在地下水位或河流水位以上1.5~2m,以防止钻孔的任何塌陷,桩的钢筋骨架,应紧接在混凝土灌注前,整体放入孔内。如果混凝土不能紧接在钢筋骨架放入之后灌注,则钢筋骨架应从孔内移出。对于坍
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塌面积较大,无法成孔的钻孔桩采用粘土回填,待粘土自然沉降稳定后,再次开钻钻进。
2.常见事故预防的技术措施
水下浇注混凝土灌注质量事故的预防应从两方面来解决,其一是加强管理,严把质量关,其次是提高施工人员的素质和操作水平,减少人为的差错。常见事故预防的技术措施一般有如下几个方面:
(1)混凝土配合比中水灰比控制在0.5~0.6,砂率在40%~50%,粗骨料最大粒径小于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砂,级配较好的碎石,矿渣硅酸盐水泥,避免使用普通硅酸盐水泥。
为提高混凝土的和易性及增加初凝时间,在正常的混凝土配合比中添加减水剂和缓凝剂,并在尽可能短的时间内浇注完毕。在夏季或运输过程中时间较长时,浇注前混凝土坍落度降低,采用加水灰比为0.5~0.6的素水泥浆。
(2)导管使用前须做密封试验、抗拔试验,密封试验采用3Mpa的水压,抗拔试验经计算采用30KN的力,导管使用后及时冲洗,预制隔水阀要准备充足,为了加快灌注速度,混凝土从运输搅拌车中直接投到导管的漏斗中去。
(3)导管底端距孔底高度依据桩径、隔水阀种类、大小而定,最高不超过0.5m,浇注过程中,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,可能导致堵管,若管内空气从导管底端排出,可能带动导管拔出混凝土面。
(4)浇注过程中,专人负责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、长度,以免发生桩身夹渣、断桩或“埋管”事故。
(5)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为宜。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),除在混凝土中加缓凝剂外,另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,每隔15min左右,将导管上下活动几次,幅度以2.0m左右为宜,以免使混凝土产生初凝假象。浇注混凝土中断超过2h,应判为断桩。
管从孔底开始注浆,两个孔都返出合格水泥浆为止。最后经无破损检验,满足工程要求为准。
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2.导管拔出混凝土面
水下浇注混凝土过程中,如误将导管拔出混凝土面,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;其次是用滑动球阀“二次求和法”处理,具体操作步骤如下:
(1)准确测定混凝土面位置,将?250、长7.0m导管吊放在混凝土面上。用双股7#铁丝系上预制混凝土球阀,放在导管内水面上。
(2)导管上料斗内注入混凝土0.1m3,缓慢将预制混凝土球阀放在导管底端,把铁丝固定在料斗上。
(3)把导管插入混凝土面下1.0m,料斗内注满混凝土。 (4)剪断铁丝,连续浇注混凝土至地表。
此方法使用时,必须由有经验的工程师现场指导,导管长度、吊预制混凝土球阀铁丝长度、铁丝抗拉强度、混凝土面实际位置等数据,必须在事先正确确定。
3.导管卡死、断裂造成的断桩
导管插入混凝土中拔不起来或被拔断,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。
4.钢筋笼上浮
非通长配筋的桩,当混凝土坍落度偏小、浇注速度较快时,容易将钢筋笼浮起,施工中除注意控制坍落度,浇注速度外,还应注意导管底端避免位于钢筋笼底口上下2.0m之内的位置;法兰连接的导管为防止挂钢筋笼,在法兰处加焊护罩效果好。
5.短桩处理
设计桩顶标高常常低于地表,受泥浆各项指标、地层岩性、混凝土配合比等因素的影响,灌注混凝土时,桩顶超灌高度较难控制,一般桩顶浮渣层厚0.8~1.0m左右,混凝土面的高度若测定不准确时就会造成短桩,短桩的处理采用在承台开挖后将短桩部分的桩头剥出,混凝土凿毛后,连接好桩头钢筋,立模板浇注混凝土、养护的办法处理,处理后桩头开挖部位或承台底酌情进行回填处理。
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6.3承台施工
本工程共12片承台,其中桥台0#、3#下8片,中墩1#、2#上共4片承台。 1.测量放样
测量人员根据控制点坐标放出承台位置,根据地面标高和桩顶标高可计算出实际开挖基坑上口的大小,开挖边坡根据土质拟采用1:1.5,也可根据实际情况适当有所调整。
2.开挖基坑
由于中墩0#、3#在河滩上没有地表水的干扰,拟采用反铲挖掘机,采用放坡开挖与钢板桩支护开挖相结合的方式进行承台基坑开挖施工,对于黏性土采用放坡开挖,对于砂性土则采用钢板桩支护开挖。开挖前预先进行井点降水,将地下水位降至开挖底面之下,同时在基坑四周挖临时集水坑、排水沟,将降雨以及流入基坑内的水体抽走,以使承台基坑处于无水状态。基坑开挖采用机械挖掘,人工辅助清理,基坑开挖断面要求整洁,同时保证基底土无明显扰动现象,坑壁无松散或坑洞。机械挖土预留20~30cm厚度用人工挖除,基坑底面按四周每边放宽0.8m,作为操作面。
3.桩头处理
基坑挖到设计标高后,人工凿除桩头松散混凝土,清理至设计标高。桩基检查合格后把承台底部平整夯实,四周设置排水沟、中间明沟及集水井,在配备一台潜水泵,随时抽排坑内积水,保证基坑干燥。为避免基坑暴露时间过长,随即浇筑C10或C15号混凝土垫层,混凝土垫层厚0.1m左右,宽出承台0.5m,浇筑完成后在混凝土垫层四周预埋一定数量的短钢筋,作为支撑承台模板的支脚垫层。
4.钢筋工程
钢筋下料、制作在钢筋加工棚统一进行,然后运至施工现场绑扎。在绑扎承台钢筋前,先进行承台的平面位置放样,在已浇注的混凝土垫层上标出每根底层钢筋的平面位置,准确安放钢筋。竖向增设一些马蹄形?28 钢筋作为承台钢筋的支撑筋,保证每层钢筋的标高,以防钢筋网的变形。在绑扎承台顶钢筋网时,将墩身的竖向钢筋预埋进去同时用型钢定位架定位,确保预埋位置准确,经复测无误后方可进行混凝土施工。
5.模板安装
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钢筋检查合格,即可安装模板,承台模板采用组合钢模。模板必须有足够的强度、刚度和稳定性,并保证结构尺寸准确表面光洁,并不漏浆,模板安装前涂刷监理工程师同意的脱模剂;模板安装完毕后应对其平面位置,倾斜度顶部标高,节点联系及纵横向稳定性进行检查,合格后,方能浇筑混凝土。
6.混凝土工程
混凝土浇注前,对承台范围内杂物、积水进行全面清理,对模板、钢筋位置进行认真检查,确保位置准确。混凝土浇注准备过程中,对机械设备进行全面检查,对材料准确情况进行核对,各岗位人员逐一落实。混凝土浇注采用泵送按一定厚度、顺序和方向分层浇注,每层厚度30~40cm。为了保证现场泵送混凝土供应的连续性,从而确保混凝土的连续浇捣,考虑混凝土的准确需要量以及施工现场至混凝土拌和站之间所需要的路途时间等诸多因素,进行合理安排,施工中采用4辆混凝土搅拌运输车来供应泵送混凝土,混凝土的坍落度控制在12±2cm,在入泵前做好坍落度测试工作,严禁入泵前现场加水,同时控制混凝土入模温度。
配合比设计采用了“三掺”技术,其中,掺用了Ⅱ粉煤灰,降低水化热峰值,减少水泥用量,增加可泵性,确保现场泵送连续浇筑,掺用UEA膨胀剂,防止因混凝土收缩而引起的裂缝,增强结构的自防水能力;掺用DY301高效减水剂,改善和易性,减少游离水产生的蒸发水通道,增加混凝土的密实性。由于承台混凝土为大体积混凝土,为避免水泥水化热不使混凝土出现裂纹,施工中拟采取以下措施:承台混凝土浇注时,合理组织分块、分层浇筑顺序,并掺加缓凝剂,确保后浇筑的混凝土不对先浇筑的混凝土产生影响;加强混凝土养护,总的原则是“外捂内降”,降低混凝土表面和内部的温差,控制降温速度。
7.承台混凝土降温措施和温度监控
由于水泥水化热升温较大,在浇筑后散热,承台厚大体积混凝土的内外温差过大,表层混凝土收缩过大,产生超过混凝土抗拉极限的拉应力,从而使混凝土产生深度裂缝,甚至是贯穿裂缝。为了保证混凝土内外温差控制在规范所规定的范围之内,我们在混凝土结构厚度1m以上的构件中分层埋设了循环水管,在混凝土浇筑完后,并根据监温系统所测到的混凝土内外温差,调节循环水量从而达到降低混凝土内外温差的目的[6]。
8.承台施工工艺流程见图6—2。
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