水下混凝土灌注作业指导书.docx
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水下混凝土灌注作业指导书
水下混凝土灌注作业指导书
1.适用范围
适用于仙南高速公路A4合同段所有桥梁工程水下混凝土灌注施工。
2.作业准标
2.1内业技术准备
在水下桩灌注施工前技术负责人必须根据相关规范编制具体的水下混凝土施工技术交底和制订有效的安全技术措施，确保技术措施切实可行，将技术交底用书面形式下发至施工班组使其真正体会交底的内涵、清楚工艺流程、掌握作业要领和相关施工要点。
2.2外业技术准备
施工过程中所需要的工具准备齐全（漏斗、浮球、水桶等），测绳、计算器，混凝土灌注记录表等。
3.技术要求
3.1．水下混凝土配合比报告
水下混凝土配合比由指挥部中心试验室统一试配并经专业监理工程师审查合格后下发至下属各架子队。
项目开工前，应由指挥部试验人员从中心试验室开具配合比，每根孔桩混凝土灌注前，应明确混凝土等级，根据相应的施工配合比拌制混凝土。
3.2.混凝土的各种原材料提前进场并取样送至中心试验室进行检验，整个过程要有监理工程师见证。
3.3.钢筋原材及相关试验报告
钢筋原材由指挥部统一购买，材料进场后取样送检。
下钢筋笼前，钢筋力学、焊接试验需全部合格，并有试验报告。
4.施工程序与工艺流程
4.1施工程序
每根孔桩浇筑为一个完整的施工流程，各程序间必须紧密相连，保证施工质量。
4.2工艺流程
桩基混凝土灌注工艺流程图
5.施工要求
5.1施工准备
5.1.1开工前对所有人员进行技术交底，焊工、起重工等特殊工种必须持证上岗。
为加快钢筋笼焊接速度，准备足够数量的焊工，且技术过硬。
混凝土灌注人员具有丰富的施工经验、反应灵敏。
5.1.2备用发电机1台，工作正常，确保施工过程中不停电。
5.1.3每个作业班组配备4～6台电焊机以满足施工要求，焊条准备充分。
5.1.4导管数量、规格、水密性和抗拉试验满足要求。
5.2施工工艺
5.2.1成孔、清孔、验孔
在孔深达到设计标高后，采用验孔器自检孔径和垂直度，自检合格后报监理工程师。
清孔合格后立即下放钢筋笼。
5.2.2钢筋笼制作及吊装
（1）、为防止变形，钢筋笼的主筋与箍筋结点处应点焊加固，在主筋内侧每隔2.0m加设一道φ20mm的加箍，箍内设十字加强支撑。
不允许在吊装过程中变形。
（2）、钢筋笼过长时，分段制作吊装。
每段钢筋笼搭接时采用单面焊接，搭接长度不小于10d，并按50%错头。
（3）、分段吊装钢筋笼的方法是：
先将下段挂在孔内临时固定，吊起第二段进行焊接，注意应在主筋上每隔200cm设置滚轮型垫块，保证保护层厚度。
钢筋笼吊装时，应在上口设“钢扁担”，先水平平衡吊起，再升起“钢扁担”将钢筋垂直吊入孔。
钢筋笼入孔定位准确并经复测沉渣厚度小于规定值后立即下钢导管。
（4）、下钢筋笼时应对准桩孔中心，孔口两人稳住，使其不晃动，并缓慢匀速下落，不得撞击孔壁。
（5）、钢筋制作时应按设计要求预埋声测管的，必须确保定位牢固，焊缝严密，不得渗水，管体竖直，焊接完成后需灌满清水。
（6）、边下钢筋笼边卸掉加筋箍间的十字支撑，小心谨慎，不得掉入孔内。
5.2.3钢导管安装
（1）、钢导管技术要求
导管要求采用内径200～300mm，具有足够的抗拉强度，接头的气密性良好。
导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验。
进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力p的1.3倍，p=rchc-rwHw
式中：
p为导管可能受到的最大内压力（kPa）；
r:
为混凝土拌和物的重度（kN/m3）取20kN/m3；
h.为导管内混凝土柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计；
r.为孔内水或泥浆的重度（kN/m3）；
H.为孔内水或泥浆的深度（m）。
（2）、安装导管
钢导管内壁应光滑、圆顺，内径一致，其误差应小于±2毫米，接口严密。
使用前进行试拼和水密、承压和接头抗拉试验，按自下而上顺序编号和标示尺度。
导管组装时每节导管的接头处均涂抹润滑油，并上密封橡胶圈。
导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm。
组拼后须用球塞、检查锤作通过试验。
导管长度按孔深和工作平台高度决定。
混凝土漏斗底距孔桩上口，大于一节中间导管长度。
导管底部距孔底控制在30～50cm。
（3）、二次清孔
灌注水下混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度不大于3cm。
如沉渣厚度超出规范要求，则进行二次清孔，以确保成桩质量。
5.2.4水下混凝土灌注
（1）、首批封底混凝土
钢筋笼下放完毕后，按序号拼装导管，安装上部料斗。
料斗要满足孔桩混凝土封底最少方量。
根据桩径，桩孔深度，导管距孔底的间距，导管的埋置深度及导管内混凝土的高度等因素，按下式计算首批封底混凝土最少数量。
V=3.14×D²（H＋h＋0.5t）/4
式中：
V首灌混凝土数量，单位m³；
D成孔桩径，单位m；
L桩孔深度，单位m；
H导管埋入混凝土深度，单位m；
h灌注前测得的导管下口距孔底高度，单位m；
t灌注混凝土前孔底沉渣厚度，单位m。
经计算，首批混凝土方量较大时，在实施过程中具体做法是：
首先装满5m3的漏斗，当漏斗拔塞放料时，混凝土运输车及时快速将罐车内剩余混凝土泵送至储料斗内，保证首批混凝土连续不断灌入桩孔内。
（2）拔塞
待混凝土漏斗装满后才能拔塞，首批混凝土灌入孔底后，立即探测孔内混凝土面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。
如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故。
（3）、后续混凝土灌注
混凝土采用罐车运输，吊车配合导管灌注。
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，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在2～6m。
同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。
在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。
混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。
在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高减小，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。
如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,应在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。
在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。
为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应超灌50-80cm。
拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。
要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。
已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。
循环使用导管4～8次后应重新进行水密性试验。
有关混凝土灌注情况，在灌注前必须由试验人员进行坍落度、含气量、入模温度检测，检测合格后才能灌注；在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录、旁站。
（4）、灌注混凝土测深方法
灌注水下混凝土时，应经常探测孔内混凝土面至孔口的深度，以控制导管埋深。
如探测不准确，将造成埋深过浅，导管提漏，埋管过深拔不出或短桩事故。
测深用测绳+重锤法，重锤通常用直径φ25，长40cm的钢筋做成。
用测绳系锤吊入孔内，使之通过泥浆沉淀层而停留在混凝土表面（或表面下10～20cm），根据测绳所示锤的沉入深度作为混凝土灌注深度。
本方法完全凭探测者手中所提测锤在接触顶面以前与接触顶面以后不同重量的感觉而判别。
测锤不能太轻，而测绳又不能太重，否则，探测者手感会不明显。
在测深桩，测锤快接近桩顶面时，由于沉淀增加和泥浆变稠的原因，就容易发生误测。
探测时必须要仔细，并与灌注混凝土的数量校对以防误测。
（5）、质量检测
按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管，成桩后采用声波透射法进行检测，没有预埋声测管的桩基采用低应变反射波法检测。
5.2.5水下混凝土施工的常见问题及处理方法
5.2.5.1断桩
产生原因：
（1）、导管接头严重漏水，造成断桩。
发生这种故障的后果非常严重，进水使混凝土形成松散层次或囊体，出现浮浆夹层造成断桩，严重影响混凝土质量，导致废桩重做。
（2）、导管轻微漏水、导管埋入混凝土太深，混凝土含砂率偏小、和易性欠佳等因素，可能造成导管的堵塞，导致浇筑中断，若重新灌注浇筑时，则混凝土内存在浮浆夹层，造成断桩。
（3）、孔壁坍塌。
施工中发生孔壁坍塌，往往都有前兆。
有时是排出的泥浆中不断出现气泡，有时护筒内的水位突然下降，这都是塌孔的迹象。
（4）、由于导管底端距孔底过远，混凝土被冲洗稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充。
（5）、由于在浇筑混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象；浇筑混凝土时，没有从导管内灌入，而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段出现疏松、空洞的现象。
防治措施：
1、成孔后，必须认真清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定。
冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。
2、灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。
3、混凝土浇筑过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。
4、严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。
5、灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。
6、确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。
7、为防止导管接头与导管漏水，通过水密性试验和抗拉试验确保导管和接头满足要求。
8、为预防孔壁坍塌，操作中避免碰撞孔壁，并随时注意控制泥浆比重。
9、钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。
下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。
开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为20～40mm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。
5.2.5.3卡管
造成原因：
混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管。
防治措施：
在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。
水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18～22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。
为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。
应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，以避免导管进水。
在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。
在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。
5.2.5.4钢筋笼上浮
造成原因：
钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升；当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮；混凝土面超过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇筑时间较长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升；混凝土灌注速度过快，混凝土的浮力将钢筋笼顶起。
防治措施：
（1）、尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小；
（2）、灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇筑的标高及导管埋深，当孔内混凝土进入钢筋骨架4m～5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力；
（3）、当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇筑，上浮现象即可消失。
6、劳动力组织
施工人员根据工程量、工期要求及机械设备配备情况进行合理配置。
每个作业工点施工人员配备见下表。
每个作业工点人员配备表
负责人
1人
技术主管
1人
专职安全员
1人
技术、质检、测量及试验人员
6人
班组长
2人
混凝土工
6人
电焊工、钢筋工
8人
机械工、普工
8人
7、材料要求
混凝土由各架子队搅拌站统一供应。
必须满足水下混凝土施工设计要求。
钢筋笼质量、尺寸各项指标均符合设计要求。
灌注导管采用钢质材料，导管的水密、承压和接头抗拉试验均符合要求。
8、设备机具配备
每个作业工点主要施工机械设备配备表
名称
单位
数量
用途
汽车吊
辆
1
吊放钢筋笼，拆除导管
混凝土运输车
辆
6
运输混凝土
电焊机
台
6
焊接钢筋笼
发电机
台
2
供电
导管、漏斗、工具
套
2
灌注水下混凝土
挖掘机
台
2
配合施工
9、质量控制及检验
9.1质量控制
钻孔桩水下混凝土的质量控制主要有四个方面：
（1）、混凝土原材料质量控制。
（2）、钻孔桩成孔后的孔径、孔深、垂直度、沉渣厚度的控制。
（3）、钢筋笼的焊接质量、结构尺寸，声测管的焊接质量、密封性、垂直度的控制。
（4）、混凝土的各项指标控制（坍落度、含气量、和易性等），封底混凝土方量、提拔、拆除导管时导管埋深控制，桩头预留长度控制。
9.2质量检验
9.2.1钻孔桩施工过程的钻孔、成孔、钢筋笼制作与安装、水下混凝土的浇筑等各项指标的控制按《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）和《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》（铁建设（2005）160号）规定的试验方法进行检验。
9.2.2混凝土的坍落度、含气量、和易性由各搅拌站试验室测量。
各种原材料进场后统一送至指挥部中心试验室检验，控制指标按《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设2005［160］号）规定的试验方法进行检验。
9.2.3桩的混凝土强度等级必须符合设计要求。
水下混凝土标准养护试件强度必须符合设计强度等级的1.15倍。
检验数量：
每根桩应在混凝土的浇筑地点随机抽样制作混凝土试件不得少于2组。
检验方法：
进行混凝土强度试验。
9.2.4桩身顶端浮浆应清理，直至露出新鲜混凝土面。
桩顶高程和主筋伸入承台的长度必须符合设计要求。
检验数量：
全部检查。
检验方法：
观察和测量。
9.2.5钻孔桩桩身混凝土应匀质、完整。
（1）、对钻孔桩桩身混凝土应全部进行无损检测。
10.安全及环保要求
10.1施工中的安全措施
10.1.1配电箱以及其它供电设备不得置于水中或者泥浆中，电线接头要牢固，并且要绝缘，输电线路必须设有漏电开关。
10.1.2导管安装及混凝土浇筑前，井口必须设有导管卡，搭设工作平台（留出导管位置），并且要求能保证人员的安全。
10.1.3施工作业平台必须规整平顺，杂物必须清除干净，防止拆除导管时将工作人员绊倒造成事故。
10.1.4导管安装注意对接时必须手的位置，防止手被导管夹伤。
10.1.5混凝土浇筑过程中，混凝土搅拌运输车倒车时，指挥员必须站在司机能够看到的固定位置，防止指挥员走动过程中栽倒而发生机械伤人事故。
轮胎下必须垫有枕木。
倒车过程中，车后不得有人。
同时，吊车提升拆除导管过程中，各现场人员必须注意吊钩位置，以免将头砸伤。
10.2施工中的环保措施
10.2.1在施工时各种材料、机械不得随意堆放，破坏植被。
10.2.2施工场地必须配备专用洒水车，对施工现场和运输道路进行洒水湿润，减少扬尘。
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