淺述廣和泵站樁基溶洞灌漿處理及成樁施工

李志成

摘要：介紹了廣州市引水工程廣和泵站，泵房段基礎(chǔ)溶洞灌漿處理過(guò)程。由于該工程地質(zhì)情況復(fù)雜，地下溶洞較多，有的高達(dá)18米，施工中對(duì)溶洞采用灌漿法處理成樁，取得了比較好的效果。

關(guān)鍵詞：溶洞 灌漿 成樁

一、工程概況

廣和泵站位于珠江西航道，廣和大橋側(cè)，是廣州市建設(shè)北部水系引水工程的前期工程。該泵站采用4臺(tái)500kw潛水泵抽水，單機(jī)流量為8m3/s，與后期續(xù)建的白云湖聯(lián)通，建成后將大大改善石井河流域水系水質(zhì)。同時(shí)也是廣州市實(shí)現(xiàn)青山碧水工程的一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目。

該泵站基礎(chǔ)為混凝土灌注樁，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)巖土層自上而下為分布第四系沖積層，殘積土層和石炭系灰?guī)r。石炭系灰?guī)r，巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖溶發(fā)育較多，在泵房段35個(gè)樁孔中，通過(guò)超前鉆，發(fā)現(xiàn)有19個(gè)鉆孔溶洞，最大洞高18米，最小洞高0.4米，多為無(wú)充填性溶洞，部分溶洞呈串珠狀育，有四層溶洞。

溶洞按其填充狀態(tài)分為空的，半填充的和完全填充的三大類。按其填充物的性質(zhì)分為：粘性土、砂礫和稀土三類，按其透水情況，可分透水和不透水兩類。本工程地下水主要表現(xiàn)為積散土層空喜性潛水和巖溶裂隙水，細(xì)中粗砂層，其透水性強(qiáng)，灰?guī)r中溶洞較發(fā)育，其透水性及其含水具有不均勻性。在溶洞裂隙發(fā)育地段水量豐富，孔隙水與巖溶水有較密切的水力聯(lián)系。根據(jù)超前鉆勘察情況，施工單位從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面綜合考慮比較，選擇采用了水泥粘土注漿處理，取得了較好的效果。

二、溶洞灌漿

泵房段樁基溶洞處理，鉆孔前先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，以便移機(jī)。樁孔定位后，在樁孔中心處架設(shè)施工平臺(tái)，進(jìn)行超前鉆，超前鉆使用￠100㎜直徑鉆頭。在超前鉆鉆孔時(shí)，要注意觀察鉆機(jī)進(jìn)尺。如突然加塊，孔內(nèi)泥漿面緩慢下降，一般為填充性溶洞；另外一種情況，當(dāng)鉆孔時(shí)，出現(xiàn)泥漿面突然下降,進(jìn)尺無(wú)阻力,應(yīng)為空洞型溶洞，在廣和泵鉆基樁工程中，19個(gè)鉆孔溶洞均為空洞型溶洞，現(xiàn)場(chǎng)利用灌漿法處理方案。

1.灌漿前的準(zhǔn)備工作

根據(jù)超前鉆鉆孔記錄，繪制鉆孔平面布置圖及每條樁地質(zhì)柱狀圖，詳細(xì)掌握溶洞出現(xiàn)的位置，由此推斷溶洞的范圍大小，結(jié)合水文地質(zhì)資料綜合分析。并進(jìn)行注漿設(shè)備的調(diào)試，制漿池拌制漿體。

2.灌漿材料的配制與施工

灌漿用的水泥必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，不得使用受潮結(jié)塊或過(guò)期的水泥，一般采用硅酸鹽水泥，早期強(qiáng)度高，硬化快，泥土利用粘性好的粘土。對(duì)全空洞的溶洞，按照1︰10︰10（水泥︰粘土粉︰水）配制，對(duì)個(gè)別粘土填充性溶洞，采用1︰0.8（水泥︰水）配制。灌漿時(shí)，通過(guò)超前鉆孔進(jìn)行注漿。漿泵性能應(yīng)與漿液類型、濃度相適應(yīng)。灌漿壓力一般采用1Mpa，容許工作壓力應(yīng)大于最大灌漿壓力的1.5倍，用高壓噴射注漿機(jī)注入，灌漿作業(yè)必須連續(xù)進(jìn)行。灌漿孔停止吸漿后，延續(xù)灌注5min。溶洞灌漿7天后，開(kāi)始沖孔，由于前期將溶洞已填充，沖孔護(hù)壁效果很好，對(duì)后來(lái)的混凝土灌注量偏差也不大。

三、成樁施工

1.成孔施工

本工程基礎(chǔ)樁徑為1.2 m，采用沖擊鉆機(jī)沖孔施工。沖孔前，進(jìn)行樁機(jī)定位,并用全鉆儀精確復(fù)測(cè)好各樁孔中心坐標(biāo)，然后進(jìn)行鋼護(hù)筒安裝就位，鋼護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑大0.3 m，單節(jié)長(zhǎng)度2 m。應(yīng)記錄好護(hù)筒頂標(biāo)高，以便測(cè)孔深，樁底高程時(shí)用。護(hù)筒頂面應(yīng)高出地面0.3 m，高于地下水位標(biāo)高2M以上，在整個(gè)施工期間護(hù)筒應(yīng)保證垂直，不得翻漿、漏水和下沉。沖孔用泥漿，可利用性能良好的粘土，也可用膨潤(rùn)土拌制。在樁機(jī)周?chē)O(shè)置制漿池、儲(chǔ)漿池、沉淀池，形成泥漿循環(huán)系統(tǒng)。先進(jìn)行試配泥漿稠度，對(duì)試驗(yàn)樁進(jìn)行觀察。檢查護(hù)壁穩(wěn)定性。泥漿質(zhì)量不合格往往是引起塌孔的主要原因，施工時(shí)，每班都要對(duì)孔內(nèi)泥漿的比重、漏斗黏度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，以保證孔內(nèi)泥漿質(zhì)量處于受控狀態(tài)。成孔施工應(yīng)一次不間斷地完成，不得無(wú)故停機(jī)，施工過(guò)程應(yīng)做好施工原始記錄。成孔完畢至灌注混凝土的時(shí)間間隔不應(yīng)大于24h。成孔過(guò)程中孔內(nèi)水頭壓力比地下水位地水頭壓力大20kPa左右。本工程由于在超前鉆時(shí)，已對(duì)溶洞進(jìn)行處理，進(jìn)行沖孔時(shí)，根據(jù)沖孔記錄，沒(méi)有出現(xiàn)異常情況，進(jìn)尺均衡。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)基巖后，入巖0.5 m，即進(jìn)行清孔，對(duì)孔徑、孔深、孔型和孔底巖層地質(zhì)是否符合設(shè)計(jì)要求，報(bào)經(jīng)監(jiān)理工程師檢查驗(yàn)收。

2.清孔掏渣

成孔后，應(yīng)用掏渣法進(jìn)行清孔，清孔的目的是降低泥漿稠度，達(dá)到水下灌注混凝土的要求，降低后的泥漿稠度一般為1.1～1.2。清孔應(yīng)分二次進(jìn)行。第一次清孔在成孔完畢后進(jìn)行；第二次清孔在下放鋼筋籠和混凝土導(dǎo)管安裝完畢后進(jìn)行。掏渣時(shí)，開(kāi)始將稠度降為孔內(nèi)泥漿稠度的一半。由孔底翻漿清孔，可用手摸無(wú)2~3毫米大的顆粒時(shí)，再采用高壓水插到孔底，將泥漿沖稀，達(dá)到清孔標(biāo)準(zhǔn)，清孔結(jié)束時(shí)應(yīng)測(cè)定孔底沉淤，孔底沉淤厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范規(guī)定。

3.鋼筋籠的制作與安裝

對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼筋要有出廠合格證，并按規(guī)定送檢，確保材料質(zhì)量。鋼筋籠制作采用螺旋式點(diǎn)焊成型。在終孔之前，鋼筋籠要提前制作成型，為使鋼筋籠下到孔內(nèi)時(shí)不靠孔壁而有足夠的保護(hù)層，在鋼筋籠主筋上每隔２m左右對(duì)稱設(shè)置四個(gè)“鋼筋耳朵”。鋼筋骨架在制作場(chǎng)分段制作，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)分段焊接，利用吊機(jī)垂直吊入孔內(nèi)，保護(hù)層以鋼筋耳環(huán)控制，在樁的骨架頂用Φ16∽20的鋼筋固定控制標(biāo)高。鋼筋籠到達(dá)標(biāo)高后，牢固地將對(duì)稱焊在鋼筋籠頂部主筋上的四根吊筋與孔口護(hù)筒相焊接，以防掉籠或浮籠。

4.導(dǎo)管組拼及吊裝就位

導(dǎo)管安裝前應(yīng)進(jìn)行拼組和水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)的壓力應(yīng)不小于灌注時(shí)導(dǎo)管可能承受的最大壓力的1.5倍，導(dǎo)管應(yīng)自下而上加以編號(hào)并標(biāo)示其長(zhǎng)度。吊放導(dǎo)管時(shí)位置居中，軸線順直，穩(wěn)步沉放，防止卡掛鋼筋籠，導(dǎo)管下口距孔底為0.3m。

5.灌注混凝土

清孔結(jié)束后孔內(nèi)應(yīng)保持水頭高度，并應(yīng)在30min內(nèi)灌注混凝土。①控制好混凝土配合比，原材料的規(guī)格化是配合比中各種材料合理搭配，保證機(jī)口混凝土達(dá)到質(zhì)量的基礎(chǔ)。進(jìn)行配合比搭配時(shí)，骨料中的石子以5--20mm為宜，便于混凝土在澆筑過(guò)程中泥漿下的擴(kuò)散，保證導(dǎo)管間混凝土的相互摻合交融。②控制好混凝土的坍落度，混凝土坍落度、擴(kuò)散度是保證導(dǎo)管均勻上升的關(guān)鍵?；炷撂涠瓤刂圃?0--21cm最好，此時(shí)擴(kuò)散度已達(dá)到39--40cm。混凝土的攪拌應(yīng)充分，水量宜少，謹(jǐn)防混凝土的“瀝稀”。③ 灌注混凝土，混凝土灌注前，再次校核鋼筋籠標(biāo)高、孔深、泥漿厚度，檢查有無(wú)坍孔現(xiàn)象，待符合要求后即可開(kāi)盤(pán)灌注。樁基混凝土采用導(dǎo)管法澆筑，按照灌注水下混凝土的規(guī)范要求，先向漏斗內(nèi)灌一盤(pán)不低于混凝土等級(jí)的水泥砂漿，于隔水球周?chē)?防止粗集料卡球堵塞導(dǎo)管，再繼續(xù)拌混凝土將漏斗和儲(chǔ)料斗裝滿,混凝土的初存量必須確保首批混凝土入孔后導(dǎo)管埋入混凝土中的深度不小于1m，灌注中導(dǎo)管埋入混凝土的深度不得小于2m，導(dǎo)管應(yīng)勤提勤拆，一次提管拆管不得超過(guò)6m， 。灌注開(kāi)始后應(yīng)緊湊連續(xù)地進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停灌，混凝土灌注面應(yīng)高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m以上，以便清除浮漿，截除樁頭，確?；炷临|(zhì)量。灌注過(guò)程中要指定專人認(rèn)真詳細(xì)填寫(xiě)灌注記錄。

結(jié)束語(yǔ)：混凝土灌注樁的施工，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，進(jìn)行綜合分析，特別對(duì)有溶洞的地基，采取合理的施工措施，確保成樁，才能保障基礎(chǔ)工程的質(zhì)量，同時(shí)對(duì)整個(gè)工程的工期也是一個(gè)有力的保證。