水下砼灌注施工作业指导书.doc

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水下砼灌注施工作业指导书

根据本项目的具体特点，施工中全部采用直升导管法灌注水下砼。用直升导管法灌注水下砼时，混凝土拌和物是通过导管下口，进入到初期灌注的混凝土（作为隔水层）下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆或水。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，坚持连续作业，使灌注作业在首批混凝土初凝以前的时间内完成。
一、灌注机具的准备
（一）导管
1、导管是灌注水下砼的重要工具，用钢板卷制焊成或采用无缝钢管制成，本项目主要采用无缝钢管制成，其直径按桩长，桩径和每小时需要通过的混凝土数量决定，本项目桩径一般在1.2～2.0米之间，故宜采用导管直径为250mm，混凝土通过量为80m3/h，无缝钢管壁厚为9mm。
2、导管连接方法应采用丝扣连接，导管分节长度应便于拆装和搬运，并小于导管提升设备的提升高度。中间节一般长2米左右，下端节可加长至4-6米。料斗下可配长约1米的上端节导管，以便调节料斗的高度。
3、导管的选择应力求坚固，内壁应光滑、直顺、光洁和无局部凹凸。各节导管内径应大小一致，偏差不大于±2mm。
4、导管在使用前和使用一个时期后，除应对其规格、质量和拼接构造进行认真地检查外，还需做拼接、水密、承压、接头、抗拉等试验。水密试验时的水应不小于井孔内水深1.3倍的压力；进行承压试验时的水压不应小于导管壁可能承受的最大压力Pmax。Pmax可按下式计算：
Pmax=1.3（rchmax-rw）
式中：Pmax导管壁可能承受的最大内压力，kpa；
rc混凝土容重
hmax导管内混凝土柱最大密度，采用导管全长m；
rw钻孔内水或泥浆容重，泥浆容重大于12 kN/m3时，不宜灌注水下砼，kN/m3；
Hw钻孔内水或泥浆深度m。
试验方法是把拼装好的导管先灌入70%的水两端封闭，一端焊输风管接头，输入计算风压力。导管需滚动数次，经过15min不漏水即为合格。
5、导管应配备总数20-30%的备用导管。导管内壁和丝口表面如粘有灰浆和泥砂，应擦拭干净。导管吊放时，应使位置居于孔中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。
（二）料斗
1、导管顶部应设置料斗，料斗高度除应满足导管拆卸等操作需要外，并应在灌注到最后阶段时，不致影响导管内混凝土柱的灌注高度。
在钻孔桩桩顶低于钻孔中水面时，料斗底口应比水面至少高出4-6米。当计算值大于上述规定时，应采用计算值，料斗需要高度（即导管内砼栓高度）可按照下式计算：
hc≥(+rwHw)/rc
式中：hc料斗底口至预计灌注的桩顶以
上所需高度，m；
井孔内砼面至钻孔时水面高差，
水或泥浆深度当预计桩顶高出水面时，此项不计入，m；
rc砼拌和物容重，用（24kN/m3）, kN/m3；
rw钻孔内水或泥浆容重，kN/m3；
p0使导管内砼下落至导管底并将导管外的砼顶升时所需的超压力，采用100kpa-200kpa，桩径为1米左右时取低限，等于或大于4米时取高限，1米-4米之间时取取插入值。
2、料斗的容量应使首批灌注下去的砼能满足导管初次埋置深度的需要，可按下式计算：
V≥ d2/4·h1+D2/4·HC
式中：V首批混凝土所需数量，m3
h1井孔砼面高度达到HC时，导管内砼柱平衡导管外水（或泥浆）压力所需要的高度，即h1≥hwrw/rc，m；
HC灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底的高度，HC=h2+h3,m;
Hw井孔内砼面以上水或泥浆深度，m;
D井孔直径，m;
d导管内径，m;
rw·rc同上；
h2导管初次埋置深度（h2≥1.0 m），m;
h3导管底端至钻孔底间隙，约0.4 m。
（三）砼的运输、提升和导管的升降
1、砼的运输应采用罐车运输，其运输时间和距离应尽量缩短，以迅速不间断为原则防止在运输中产生离析。灌注前砼坍落度损失不应超过2cm，如有离析或坍落度损失过大现象，就要进行再次搅拌。
2、砼的提升和导管的升降均可采用钻机的起吊设备，需保证导管升降高度的准确，起重能力应与导管全部填满砼时的重力相适应。
3、隔水栓、阀门
首批砼灌注量较大，一般需将料斗注满才能满足要求，因此需在料斗口下设置栓、阀，待料斗的注满砼后，才开启栓，阀使首批砼在很短时间内一次降落到导管底。
二、水下砼的配制
水下砼的强度，等级和材料均应符合设计要求和《公路桥梁施工技术规范》（JTJ041）的规定外，并应注意以下要求：
1、水泥应选用普通硅酸盐水泥，水泥的初凝时间不宜早于2.5h；每m³砼水泥用量一般不应少于376kg。
2、骨料最大粒径不应大于导管内径的1/6—1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于31.5mm；
3、细骨料应选用级配良好的中砂，为使砼有很好的和易性，砼的含砂率宜采用40%—50%，水灰比宜采用0.4-0.5。
4、砼拌和物进入导管时的坍落度应在18~22cm之间，首批灌注的砼初凝时间不得早于灌注桩全部砼灌完时间。
三、水下混凝土的灌注
（一）20—40m的桩基础灌注时间宜控制在2—3小时，砼的拌和宜采用强制式拌和机；
（二）灌注砼表面测深和导管埋深控制
1、测深
灌注水下砼时，应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的砼面高度，以控制沉淀层厚度，埋导管深度和桩顶高度。如探测不准确，将造成沉淀过厚，导管提漏，埋管过深，因而发生夹层断桩，短桩或导管拔不出事故。因此测深是一项重要工作，应采用较为准确、快速的方法和探测工具。
本项目主要采用测锤法，用绳系重锤吊入孔中，使之通过泥浆层而停留在砼表面，根据测绳所示锤的沉入深度作为砼的灌注深度。此方法是完全凭探测者手中所提测锤在接触砼顶面以前与接触砼顶面以后不同重力的感觉而判断。测锤未接触砼表面时手中所感到的重力是：测锤重加绳重减测锤和测绳在泥浆中浮力再减测绳和测锤在泥浆中的静切力。当测锤接触到砼面后，手中感到的重力是：测绳重减测绳在泥浆中的浮力减测绳在泥浆中的静切力。前后重力相差只是测锤在泥浆中减去其浮力和静切力后的重力。因此，如测锤太轻或其容度太小，而测绳又太重，使锤比测绳重不了多少，则探测者的手对前后重力不同的感觉就较为迟钝。当测探桩在测锤快接近桩顶面时，由于沉淀增加和泥浆变稠的原因，更容易发生误测。因此测锤以重一些为好，为防止测探锤接触砼表面后陷入太深，以平底为宜，且地面积不宜太小。一般制成圆锥形，锤重不宜小于40N。禁止使用其它不符合要求的方法。测绳用质轻、拉力强、遇水不伸缩，标有尺度的测绳如尼龙皮尺为宜。测绳应经常用钢尺校核，每根桩应在灌注前至少校核一次。
2、导管埋深控制
灌注砼时，导管埋入砼的深度一般宜控制在2~6m范围之内，当拌和物内有缓凝剂，灌注速度较快，导管较坚固并有足够的起重能力时，可适当加大埋深，但最好也不要大于8m。拔导管前需仔细探测砼表面深度，防止误测。
（三）水下砼灌注
1、灌注水下砼作为本项目钻孔桩施工的特殊工序，应特别注意。钻孔应经成孔质量检验合格后，方可开始灌注工作。
2、灌注前，对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定，如厚度超过规定，可用喷射法向孔底喷射3—5min，是沉渣悬浮，然后立即灌注首批水下砼。
拨栓开阀，将首批砼灌入孔底后，立即测探孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求可正常灌注。
3、灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工，在灌注过程中，要防止砼拌和物从料斗顶溢出或从料斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确。灌注过程中应经常测量孔内砼面高度，正确指挥导管提升和拆除。导管拆除时间一般不宜超过15min。
4、在灌注过程中，当导管混凝土不满含有空气时，后续混凝土要缓缓灌入，不可整斗的灌入导管，以免在导管内形成高压气囊，而使导管漏水。
当砼面上升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架顶托上升，可采用以下措施：
（1）尽量缩短总灌注时间，防止首批混凝土流动性小；
（2）当砼接近钢筋骨架时，使导管底口处于钢筋底口3m以下或1m以上，减缓灌注速度；
（3）当砼进入钢筋骨架4~5m以后，应适当提升导管，减少导管埋置长度，增加骨架在导管口以下的埋置深度。
5、确保桩顶质量，应在桩顶设计标高以上加灌一定高度砼。增加高度根据孔深，成孔方法和清孔方法确定一般不宜小于0.5m，长桩不宜小于1.0m。
6、在灌注将近结束时，由于导管内砼柱减少，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，相对密度增大，如出现灌注困难，可在孔内加水稀释泥浆或根据测算提升导管，在拔出最后一端长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管形面泥心。
7、在灌注过程中应按要求制取试件。
四、灌注事故的预防及处理可分为导管进水、卡管、坍孔、埋管、钢筋笼上升、灌短桩头，桩身夹泥断桩等事项，其具体预防及处理的措施，请参照《桥涵施工手册》。
1、环境因素控制措施
2、按照三公局环境因素清单及管理方案，控制措施的相关条款进行控制
五、安全生产措施
1、施工对河道产生影响应做好防洪防汛工作，计划安排尽量避开洪水期；
2、施工现设立明显的安全标志，防止施工人员及外部人员落入钻孔内造成伤害，禁止非施工人员进入现场；
3、灌注砼过程中，提升或降低料斗以及罐车倒车作业等应有专人指挥，防止机械商人；
4、施工现场用电、配电箱应符合“三级配电、二级保护”的要求。用电机械应进行接地、接零处理，并应设明显的“小心触电”等标志。

内蒙古准兴重载高速公路第A9合同段项目经理部
2012年3月
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