在水上结构的施工过程中, 经常面临水下混凝土施工。水下混凝土施工的难点之一便是水下混凝土桩基的施工。由于施工环境的限制, 加上不可控因素较多, 在某些技术环节上仍有瑕疵, 使得此类工程事故频发。为提高水下混凝土桩基的施工质量, 十分有必要对其影响因素进行分析并进行质量控制。
1 混凝土的影响与质量控制
孔内水下混凝土对钻孔灌注桩质量影响是一个十分重要的影响因素。
孔内水下混凝土质量如何, 主要体现在其工作性能与其结石性能, 工作性能主要指混凝土的流动性、可塑性、自密性和稳定性以及其初凝时间等, 结石性能则主要是抗压强度、耐久性和抗腐蚀性等。这里主要讨论工作性能对孔内水下混凝土流动状态的影响和质量控制问题。
1.1 混凝土流动性的影响与质量控制
混凝土的流动性在工程中一般用坍落度指标来衡量, 很显然坍落度大 (即流动性) 的混凝土在采用导管浇筑法灌注水下混凝土时, 有利于保证灌注的顺利, 有利于确保孔内水下混凝土的质量, 但这会引起控制孔内水下混凝土流态的二个条件 (即孔内水下混凝土流动速度和影响直径) 的增大, 同时也会使孔内导管底口以上混凝土层的流动阻力减小, 容易引起孔内水下混凝土流态的转变, 主要转变形式有: (1) 局部平稳流态一完全平稳流态; (2) 完全平稳流态~完全翻滚流态; (3) 局部翻滚流态一完全翻滚流态。总的来说, 第一种转变对质量控制是有利的, 要注意控制后面二种转变的发生, 但具体作何种转变, 很难分析其规律性, 原因是这一因素对孔内水下混凝土流态的影响是与其他因素综合作用的结果。这里分析混凝土流动性对孔内水下混凝土流态的影响, 主要目的是实际施工中, 应根据具体情况合理选择水下混凝土的坍落度。
1.2 混凝土可塑性的影响与质量控制
混凝土可塑性对孔内水下混凝土流态存在一定的影响, 一般来说对完全流态的影响不大, 对局部流态会发生一定的影响, 这种影响主要体现在对孔内水下混凝土质量而非对孔内水下混凝土流态的影响。有资料表明, 混凝土的流动状态与混凝土的可塑性有关, 具体地说, 坍落度相同, 可塑性不同, 混凝土的流动状态是不同的, 有较大的差异。我们知道, 孔内水下混凝土局部流态的主要特征之一就是会造成孔内水下混凝土面上升的不均匀, 形成孔内水下混凝土斜面或台阶, 如果孔内水下混凝土的可塑性不好, 可塑性不好的混凝土有一定的堆积作用, 就会使孔内水下混凝土斜面的倾角增大或台阶的高度差增大, 这会使孔内水下混凝土面之上的浮浆或悬浮于浮浆中的泥块向孔壁方向流动并聚集于靠近孔壁一定区域内, 当孔内水下混凝土斜面倾角或台阶高度差增大一定程度, 混凝土就会以滑动的方式沿其斜面倾角向孔壁方向流动或混凝土台阶垮塌而将这些浮浆或泥块包裹在混凝土内, 造成桩身混凝土局部比较严重的夹层、夹泥的质量缺陷。
2 钻孔直径的影响与质量控制
在一定条件 (水下混凝土的流动性、导近直径、灌注深度、埋管深度等) 下, 导管浇筑法灌注水下混凝土在孔内的影响直径是一定的, 如果钻孔直径不同, 则孔内水下混凝土的流态也不同。从工程施工实际情况来看, 通常主要表现为完全平稳流态和局部平稳流态, 钻孔直径小主要表现为完全平稳流态, 但钻孔直径越大, 呈局部平稳流态的可能性越大。从超声波检测结果进行分析, 超大直径的钻孔灌注桩出现局部平稳流态类质量缺陷或质量问题的概率要高, 而且随钻孔灌注桩直径的增大有增大的趋势, 这充分证实了钻孔直径对导管浇筑法孔内水下混凝土流态有较大的影响。
3 导管直径的影响与质量控制
导管直径直接影响导管浇筑法灌注水下混凝土时孔内水下混凝土的影响直径, 在相同条件下, 孔内水下混凝土的影响直径随导管直径增大而增大, 因此, 钻孔直径相同, 使用导管直径大小不同, 孔内水下混凝土可能会呈现出不同的流态, 即改变导管大小可改变孔内水下混凝土的流态:导管直径增大, 局部平稳流态变成完全平稳流态;导管直径减小, 完全平稳流态变成局部平稳流态。另一方面, 导管直径的大小对孔内水下混凝土的流动速度也有一定的影响, 一般来说, 导管直径的增大会使孔内水下混凝土的流动速度增大, 当其流动速度增大到大于临界温度流动速度时, 平稳流态就会转变为翻滚流态;同时, 孔内水下混凝土流动速度的增大也会使影响直径增大, 当影响直径增大达到钻孔直径时, 则局部流态就会转变为完全流态。实际施工中, 导管直径的大小对孔内水下混凝土流态的影响程度有多大, 还很难判断, 一般情况是对钻孔直径小的, 影响程度会大些, 对超大直径的钻孔, 影响程度可能不太明显, 但增大导管的直径对控制质量、保证灌注顺利是非常有利的。分析导管直径大小对孔内水下混凝土流态的影响, 主要目的是施工中应根据钻孔直径来合理选择与配匹导管直径, 目前对这一因素的影响没引起足够的重视, 原因是没有相关实验数
据来指导施工, 规范也未作具体的规定。
4 灌注深度的影响与质量控制
导管浇筑法灌注水下混凝土时, 导管内混凝土是作变加速度运动的, 随灌注深度增加, 其从导管底口流出的速度增大, 这将使孔内水下混凝土的流动速度和影响直径的增大。当孔内水下混凝土流动速度增大到大于临界流动速度时, 其流态就呈现为翻滚流态, 这充分说明随着灌注深度增大, 孔内水下混凝土呈现翻滚流态的可能性增大;当影响直径同时增大达到钻孔直径时, 其流态为完全翻滚流态。因此, 当钻孔深度大时, 要注意防止孔内水下混凝土出现翻滚流态, 一般可采取降低孔口灌注高度、增加埋管深度和适当降低混凝土的坍落度等措施来加以控制。
5 结语
虽然上文中对每种影响因素的质量控制进行了分析探讨, 但在实际施工过程中, 影响因素往往不是单一的, 针对具体情况, 要进行具体综合分析, 只有这样, 才能保证其施工质量。
摘要：文章就影响水下混凝土桩基施工质量的若干因素进行了分析, 并提出了其对应的施工质量控制。对指导水下混凝土桩基的施工有一定的借鉴意义。
关键词：流动性,初凝时间,直径
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