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灌注樁施工堵管的原因分析和監(jiān)控措施論文
［摘 要］針對灌注樁施工中經(jīng)常引發(fā)堵管的情況，本文主要從砼使用的外加劑、砼的和易性、骨料粒徑和級配、導(dǎo)管和隔水設(shè)施、泥漿比重等方面對灌注樁施工中堵管的原因進(jìn)行了較全面的分析，并提出了有效的預(yù)防處理方法和措施。
�。坳P(guān)鍵詞］砼；灌注樁；斷樁
灌注樁在施工過程中，導(dǎo)管堵塞是引起斷樁的主要原因，屢屢給承包商造成不小的經(jīng)濟(jì)損失，危害極大。本文試圖從灌注樁砼使用的外加劑、砼的和易性、骨料粒徑和級配、導(dǎo)管和隔水設(shè)施、泥漿比重等方面對灌注樁施工中堵管的原因作了較為詳細(xì)的分析，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，力求把發(fā)生事故的苗頭控制在砼灌注之前。
1 灌注樁施工中的堵管
1.1 由砼使用的外加劑引起的堵管
砼外加劑是在砼拌制過程中摻入，用以改善砼性能的物質(zhì)，具有改善砼的性能、節(jié)省水泥、提高施工進(jìn)度、施工質(zhì)量等許多優(yōu)點(diǎn)。近幾年已得到較為廣泛的使用�，F(xiàn)在國內(nèi)的外加劑品種繁多（大約有200多種），各種外加劑的功能和使用方法有區(qū)別。鉆孔灌注樁一般選用減水劑和緩凝劑，如使用不當(dāng)可能使砼產(chǎn)生假凝，流動性能降低等負(fù)面影響，從而引起導(dǎo)管堵塞。如蘇嘉杭高速公路某橋進(jìn)行灌注樁施工時(shí)，選用了普蜀里木質(zhì)素硫配鹽類減水劑拌制在砼中，結(jié)果出現(xiàn)假凝現(xiàn)象，導(dǎo)管堵塞，幸虧發(fā)現(xiàn)及時(shí)，避免了一起事故。
造成這種現(xiàn)象的主要原因是：該減水劑易與以硬石膏為調(diào)凝劑的水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生假凝現(xiàn)象。
1.2 由砼的和易性引起的堵管
和易性是砼性能的綜合反映，它包括黏聚性、流動性、保水性。和易性差的砼有三個(gè)主要特點(diǎn)：一是拌和物松散，不容易黏結(jié)，流動性差。二是拌和物聚力大，不易灌注。三是拌和物在出料運(yùn)輸過程中易離析和泌水。
造成以上三個(gè)現(xiàn)象的三個(gè)原因是：
�、偎冶扰浜喜划�(dāng)，如果在砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度不變的情況下，選用水泥標(biāo)號過高，則水泥用量偏少，拌和物松散；如果水泥標(biāo)號、骨料用量均確定，則水灰比越大，拌和物流動性也增大；水灰比過小，會使拌和物流動性太差而影響灌樁導(dǎo)致堵管。
�、诎柚祈艜r(shí)，坍落度太小或拌制時(shí)間過短，砼拌和不均勻，流動性差。
�、垌懦隽虾筮\(yùn)輸距離過長，場地不平引起離析和泌水。
1.3 由骨料的粒徑和級配引起的塞管
砼粗骨料徑過大或細(xì)骨料徑太小、細(xì)骨料密水性太差都是造成堵管的原因。一般易出現(xiàn)兩種堵管現(xiàn)象：
�、� 導(dǎo)管內(nèi)部砼易聚集成團(tuán)，互相卡死。
② 粗骨料到達(dá)導(dǎo)管底部不能順利穿過鋼筋籠，造成堵管。
骨料的級配是指各種骨料的分布配合情況。級配合理的骨料，孔隙率小，水泥用量少，同時(shí)和易性好，不容易產(chǎn)生分層離析及泌水現(xiàn)象；反之，級配不合理，不僅增大水泥用量，而且拌和物的各種顆料在重力作用下，分層離析，極易造成導(dǎo)管堵塞。
1.4 由泥漿比重引起的塞管
在鉆孔灌注樁施工中，鉆孔地層大多為第四系地層，松散、水敏性強(qiáng)、易塌坍。成孔過程中為穩(wěn)定孔壁，采用的護(hù)壁泥漿都具有高比重、高黏度的特點(diǎn)。同時(shí)一般多選用原土造漿，造漿土質(zhì)量無法符合有關(guān)要求，而造成附在孔壁的泥皮較厚。這些因素對于水下砼灌注都是極為不利的。導(dǎo)管灌注的工作原理可用下式表達(dá)：
玥1rc＞h2rc+hwrw
只有該式成立，才能頂升管外砼形成連續(xù)灌注。在導(dǎo)管有一定埋深的情況下，隨著不斷灌注和擠出孔壁周圍的泥土，進(jìn)入孔內(nèi)部泥漿和上部砼中，造成孔內(nèi)泥漿比重rw增大而造成灌注頂升無力。同時(shí)，根據(jù)有關(guān)資料，砼在泥漿比重增大的情況下，流動動性相應(yīng)減小，這樣就很可能導(dǎo)致堵管。蘇嘉杭高速公路某橋澆筑灌注樁時(shí)發(fā)現(xiàn)塌孔較大，耗費(fèi)了大量砼，在進(jìn)行相鄰樁施工時(shí)提高了泥漿比重達(dá)到1.35t/m3，結(jié)果導(dǎo)致澆灌時(shí)導(dǎo)管堵塞。
1.5 由導(dǎo)管及隔水設(shè)施引起的塞管
（1）導(dǎo)管由于長期使用，不可避免地會受到外力影響而導(dǎo)致磨損和凹扁；導(dǎo)管不直；新導(dǎo)管內(nèi)部有毛刺。這幾種因素易導(dǎo)致隔水塞堵塞。
�。�2）導(dǎo)管連接螺栓松動或密封圈損壞而使接頭漏水，以及已嚴(yán)重磨損老化的導(dǎo)管在入孔過程中與鋼筋強(qiáng)烈摩擦而造成導(dǎo)管局部破損而漏水，造成砼離析而堵管。
�。�3）導(dǎo)管埋置過深，超過6米；提拉導(dǎo)管速度過快，造成管內(nèi)真空，導(dǎo)管被壓扁；導(dǎo)管內(nèi)砼不滿時(shí)，灌注砼太快，造成管內(nèi)高壓氣囊，這些都易引起堵管。
�。�4）隔水塞制作不合理。隔水塞做得過大或過小都易造成卡管。隔水塞過大則可能在導(dǎo)管局部變形處卡死；隔水塞過小，則由于周邊粗骨料同時(shí)下落可能發(fā)生卡管。
1.6 由其他原因引起的堵管
�、偈┕がF(xiàn)場管理混亂，不按配合比加骨料、水泥。②發(fā)電機(jī)、攪拌機(jī)等機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障但不能及時(shí)搶修。③灌注末期漏斗底口離水面或樁頂距離過短均宜造成堵管（一般要求4～6m）。
2 防止灌注樁施工中堵管的對策與措施
2.1 外加劑引起堵管的預(yù)防措施
①詳細(xì)閱讀外加劑的使用說明，嚴(yán)格控制摻量，注意施工溫度、儲存環(huán)境。②對選購的外加劑進(jìn)行試拌，做坍落度、減水率、含氣量和凝結(jié)時(shí)間的試驗(yàn)。
2.2 砼和易性引起堵管的預(yù)防措施
�。�1）根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，在計(jì)算配合比時(shí)，合理使用水泥標(biāo)號，確定最優(yōu)水灰比。水泥一般選用425#普通硅酸鹽水泥或525#普通硅酸鹽水泥，嚴(yán)禁使用不合格、強(qiáng)度不足或過期受潮而結(jié)塊的水泥，要求水泥標(biāo)號不低于325#，初凝時(shí)間不短于2.5個(gè)小時(shí)，每立方米砼水泥用量一般不應(yīng)少于300kg。另外當(dāng)砼灌注量較大時(shí)，灌注時(shí)間較長，可通過試驗(yàn)在首批砼中摻入緩凝劑，以延遲其凝結(jié)時(shí)間（灌注樁施工應(yīng)注意：灌注砼的時(shí)間＜首批砼的初凝時(shí)間）。水灰比一般宜采用0.5～0.6。
（2）合理選擇砼的坍落度，一般選用20±2cm。必要時(shí)可以加入減水劑，以提高拌和物的流動性。另外，嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間應(yīng)在90s以上。
�。�3）運(yùn)輸距離盡量縮短，施工現(xiàn)場盡量使攪拌機(jī)出料直接進(jìn)入爬斗中，運(yùn)輸便道應(yīng)平整密實(shí)。
2.3 骨料的粒徑和級配引起堵管的預(yù)防措施
�。�1）粗骨料最大料徑不超過鋼筋最小間距的1/4，也不得超過導(dǎo)管直徑的1/8。細(xì)骨料采用級配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)玀x=2.3～3.0，砂率采用0.4～0.5。
�。�2）根據(jù)有關(guān)資料及經(jīng)驗(yàn)證明，水下砼灌注宜利用連續(xù)級配加單料級的方法，對于直徑25cm的導(dǎo)管推薦級配連續(xù)級（5～40）+單料級（13～25）+單料級（5～15）。
�。�3）細(xì)骨料不采用密水性差、Mx＞3.0的粗沙。蘇嘉杭高速公路某橋施工鉆孔樁時(shí)選擇了密水性差，Mx=3.95的粗沙，結(jié)果導(dǎo)致導(dǎo)管堵塞，在拆除導(dǎo)管時(shí)發(fā)現(xiàn)由于反復(fù)提拉導(dǎo)管，鋼筋插搗，有節(jié)管子全是沙子，說明砼的和易性很差。
�。�4）泥漿比重引起堵管的預(yù)防措施
在砼澆注前一定要徹底清孔，用新的較稀的泥漿置換孔內(nèi)較濃的泥漿。清孔后應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)：相對密度1.05～1.20t/m3，黏度17～20（s），含砂率4%。由于孔中表面泥漿和深層泥漿比重不一樣大，應(yīng)用取樣盒（即開口鐵盒）吊到孔的中部，提取泥漿。
2.4 導(dǎo)管及漏水設(shè)施引起堵管的預(yù)防措施
�。�1）加強(qiáng)施工前的檢查，對于凹扁或歪斜的導(dǎo)管不得使用。為安全起見，應(yīng)進(jìn)行水密、承壓試驗(yàn)。
�。�2）對導(dǎo)管的接頭，每根樁必須檢查，發(fā)現(xiàn)密封圈破損要及時(shí)更換；嚴(yán)重銹蝕，螺紋模糊的螺栓不準(zhǔn)使用。
（3）新導(dǎo)管必須檢查內(nèi)部，清除毛刺、雜物。導(dǎo)管入孔要輕下慢放，防止與鋼筋籠強(qiáng)烈摩擦。在灌注過程中，應(yīng)隨時(shí)測量灌注的砼頂面高度，及時(shí)提升和拆除導(dǎo)管，使導(dǎo)管在砼中保持2～4m；提拉導(dǎo)管動作不宜過猛；在管內(nèi)砼不多時(shí)，應(yīng)緩緩灌注。
�。�4）導(dǎo)管的隔水設(shè)施改為閥門或者制作帶有吊鉤的隔水塞，開第一斗料時(shí)用卷揚(yáng)機(jī)拉出，不進(jìn)入導(dǎo)管。
3 結(jié) 論
總而言之，灌注樁導(dǎo)管堵塞的原因很多，如現(xiàn)場管理不善，工作人員質(zhì)量意識淡薄，機(jī)械設(shè)備完好率低等。但只要立足于事前控制，嚴(yán)格檢查，準(zhǔn)備工作充分，按技術(shù)設(shè)計(jì)、規(guī)范要求認(rèn)真施工，此類事故是完全可能避免的。
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