洺河渡槽沖擊鉆成孔及鋼筋籠定位施工

楊鎮(zhèn)生

（南水北調(diào)河北省建管局，石家莊 050035）

樁基工程有著承載能力高、抗震性能好等優(yōu)點。隨著大直徑鉆孔灌注樁技術的發(fā)展和進步，其在水利工程的應用越來越普遍。由于樁基工程的不直觀性、地層巖性差異大及工序環(huán)節(jié)多的特點，工程實踐中常會由于樁孔位置、孔深、孔徑、垂直度、沉渣厚度、泥皮厚度、鋼筋籠保護層等方面的質(zhì)量偏差，造成灌注樁的完整性差和承載力不足等質(zhì)量問題。據(jù)有關資料統(tǒng)計顯示，我國樁基施工中出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的概率高達15%～20%，后期的補救處理不僅技術難度大且費用高。因此加強灌注樁施工工法和施工過程控制是保證質(zhì)量的關鍵，本文結(jié)合沖擊鉆成孔和鋼筋籠施工定位在洺河渡槽的施工實踐，介紹有關保證樁位、樁徑及鋼筋籠定位的措施和方法。

1 工程概況

洺河渡槽是南水北調(diào)中線總干渠渠道建筑物，設計流量230m3/s，加大流量250m3/s，槽身段長640m，單跨長度40m，共16跨。上部結(jié)構(gòu)為三槽一聯(lián)帶拉桿預應力鋼筋混凝土矩形槽結(jié)構(gòu)，墩身為實體重力墩，除15#、16#槽墩為擴大基礎外，其余均采用灌注樁基礎，承臺下設兩排灌注樁，每排7根，樁距和排距均4.2m，樁徑1.7m（邊墩1.5m）其中樁徑1.7m的灌注樁182根，樁徑1.5m的灌注樁28根，樁長13.5～54.5m。

洺河渡槽1#、2#槽墩上部壤土厚3.6～5.3m，中部卵石層厚約26.2m；3#～15#槽墩上部卵石層厚9.8～24.3m。1#～6#槽墩下伏基巖以二疊系砂巖為主，泥巖、砂巖交錯沉積，基巖風化較強烈，局部發(fā)育有節(jié)理密集帶，巖體較破碎，且強風化底界變化較大；7#～15#槽墩下伏基巖以二疊系泥巖為主，局部砂巖，弱風化巖芯多呈柱狀，較完整堅硬，節(jié)理不發(fā)育。

2 沖擊鉆成孔

洺河渡槽灌注樁采用CZ-9型沖擊鉆成孔，主要使用管型空芯沖擊鉆頭，孔底1.5m范圍內(nèi)采用十字型實芯沖擊鉆頭，膨潤土造漿護壁，二次清孔采用氣舉反循環(huán)工藝。根據(jù)《南水北調(diào)中線一期工程總干渠河北省邯邢段主體工程施工技術要求》（以下簡稱“施工技術要求”），鉆孔成孔質(zhì)量標準：孔中心位置允許偏差小于50mm，孔徑不小于設計樁徑，傾斜度不小于0.5%，沉渣厚度摩擦樁不大于150mm（端承樁不大于50mm）。

2.1 保護樁埋設

沖擊鉆成孔施工前，在完成樁孔中心線和孔徑放樣定位的基礎上，為了后續(xù)成孔和鋼筋籠定位需要，在樁基周邊埋設4根準28鋼釬保護樁，護樁位置不僅要考慮便于恢復樁位點，且盡量避免護樁遭到破壞。

2.2 護筒埋設

灌注樁埋設護筒具有樁孔定位、孔口保護、控制泥漿水位、樁頂標高控制以及防止沉渣回流等作用，同時也是保證鋼筋籠位置準確的屏障。

洺河渡槽工程灌注樁護筒采用厚度10mm的A3鋼板卷制而成，內(nèi)徑比樁徑大40cm，單節(jié)高度2.0m，開設1個流溢口。護筒采用挖坑埋設，坑徑比護筒直徑大0.8～1m，埋置深度不小于2m，護筒底部和四周采用粘土夯打結(jié)實，護筒頂面高出地面40～60cm或高出施工時的河水位1m以上，護筒中心要保持與樁位中心重合（規(guī)范允許誤差50mm，實際操作中要控制在20mm內(nèi)），垂直線傾斜控制在0.5%埋置深度以內(nèi)。

2.3 鉆機定位

利用護樁檢查樁孔的中心位置是否正確，然后調(diào)整鉆架，使鉆架上的起吊滑輪線、沖擊錘中心和鉆孔中心三者在同一鉛垂線上，其偏差不得大于20mm。鉆機安裝要保證基礎平臺平整和結(jié)實，避免鉆機在施工作業(yè)過程中發(fā)生傾斜、移位及沉陷。

成孔過程中，每鉆進1～2m利用十字引線護樁方式進行校驗，保持鋼絲繩中心與樁位中心重合，以避免不偏孔。

2.4 鉆頭選擇和直徑控制

目前沖擊鉆頭有管型空芯和“十字”實芯兩種鉆頭，管型空芯鉆頭的不封閉和階梯狀的結(jié)構(gòu)特點，不僅可減輕沖擊對孔壁的沖刷破壞，利于保護孔壁，防止坍塌；且起到先掏小孔，緊接著擴孔，實現(xiàn)分級擴成孔，使得成孔圓整度、垂直度較好。綜合工程區(qū)域砂卵石和中強風化地層巖性，及保證樁底平整的需要，除靠近孔底1.5m范圍內(nèi)采用十字型實芯沖擊鉆頭，以上均采用管型空芯鉆頭成孔。

沖擊成孔直徑選取受鉆頭直徑、鉆機沖程、泥漿稠度和鉆頭擺動幅度等因素影響，洺河渡槽工程沖擊鉆采用管型空芯鉆頭，樁徑1.7m的導正圈外徑167cm，外加焊準28鋼筋，當鋼筋磨耗嚴重后及時進行補焊，從洺河渡槽210根灌注樁統(tǒng)計結(jié)果來看，充盈系數(shù)在1.16～1.25之間。

2.5 沖程控制

沖擊頻率38次/min，沖擊鉆鉆孔開始時，采用0.4～0.6m低沖程開孔，防止孔位偏心、孔口坍塌，待鉆進深度超過鉆頭全高加正常沖程后方可進行正常沖擊鉆孔。鉆進過程中經(jīng)常注意地層變化，砂礫地層使用0.8～0.85m沖程，巖石地層沖程可適當減少。遇到傾斜軟硬地層鉆進時，采取低沖程鉆進，及時填充塊石進行糾偏。

3 鋼筋籠加固和吊裝

洺河渡槽鋼筋籠長度14.6～55.6m不等，主筋采用準28，箍筋準10。施工技術要求鋼筋籠制作和吊放允許偏差：骨架傾斜度±0.5%，骨架外徑±10mm，骨架保護層±20mm，骨架中心位置20mm，骨架頂端高程±20mm，骨架底面高程±30mm。

3.1 鋼筋籠加固

鋼筋籠加工除符合設計要求外，應滿足在制作、運輸和吊裝過程中鋼筋籠順直和不變形的要求，因此必須采取適當?shù)募庸檀胧?/p>

為便于起吊，對于較長鋼筋籠骨架采取分節(jié)制作，其中最長鋼筋籠分3節(jié)制作，單節(jié)長度18.5m。沿縱向自承臺底以上10cm向下間隔2m設置一道環(huán)形準25加強箍筋，加強箍筋接頭采用雙面焊接，同時加強筋處設置“十字”臨時內(nèi)支撐（吊放鋼筋籠過程中拆除），支撐采用準25鋼筋，下層鋼筋籠底端主筋對齊，收口并加焊加強箍筋，以防止?jié)仓Ч軖斓戒摻罨\引起鋼筋籠上浮。

3.2 鋼筋籠吊裝固定

在以往鋼筋籠吊裝實踐中，常會出現(xiàn)鋼筋籠擦碰樁孔孔壁、鋼筋嵌入孔壁及很難保證鋼筋籠整體順直現(xiàn)象，在洺河渡槽工程鋼筋籠吊裝環(huán)節(jié)采用了護筒內(nèi)掛“壁桿”措施。在鋼筋籠吊裝前，均勻沿護筒內(nèi)壁懸掛6根準48的鋼管，鋼管長6m，其上端通過焊接掛鉤固定到護筒上，從實踐效果來看，在壁桿擠靠加之“耳朵”型保護層定位鋼筋作用，控制住了鋼筋籠在鉆孔內(nèi)的位置并保持其垂直。另外，在鋼筋籠頂端設4根準28定位吊筋，其長度根據(jù)測定的孔口標高確定，端部彎制成吊環(huán)，通過槽鋼和枕木固定到護筒上，可防止掉籠和上浮。

鋼筋籠精確定位采用用吊線墜來實現(xiàn)，在安裝完鋼筋籠后，抽孔內(nèi)泥漿漏出鋼筋籠頂面，在鋼筋籠頂端掛“十”字線，用線墜來校核鋼筋籠中心與樁位的中心是否重合，否則用大錘或鋼管撬動鋼筋籠。當鋼筋籠頂面至泥漿的上面距離較大時，采取在4根活吊筋上增設加強筋的方法，避免抽泥漿造成塌方。

3.3 鋼筋籠保護層控制

目前經(jīng)常使用綁扎混凝土方塊 （或塑料塊）、滾輪墊塊及鋼筋籠外焊“耳朵”定位鋼筋3種方法，前兩種存在吊裝期間脫落破損和固定困難的弊端，外焊“耳朵”型鋼筋易嵌入孔壁泥土中。

工程采用主筋上外焊“耳朵”型鋼筋，用準25mm鋼筋彎制而成，長59cm，高4.95cm（混凝土保護層6.5cm），為防止保護層定位鋼筋進入孔壁泥土中，采取加密方式，沿鋼筋籠每2m設一道，橫截面上布置8個“耳朵”型鋼筋，相鄰兩道錯位布置（約22.5°），焊接到縱向主筋上。從試樁及外漏樁頭效果來看，鋼筋保護層基本能夠得到保證。

4 混凝土澆筑

灌注樁灌注過程中鋼筋籠上浮現(xiàn)象時有發(fā)生，除控制混凝土拌合物特性外，控制好鋼筋籠底端段澆筑速度及導管埋深是關鍵。灌注混凝土過程中，應隨時掌握混凝土澆筑標高及導管埋深，混凝土面接近和進入骨架時，保持埋管2～4m，徐徐灌入混凝土，以減少混凝土出導管口的向上沖擊力；當孔口混凝土面進入骨架4m后，提升導管高于骨架底部2m以上，以增加管口以下鋼筋骨架的埋深，從而增加混凝土對鋼筋的握裹力。

5 結(jié)語

樁基隱蔽性和成樁不易檢查給保證和判定混凝土灌注樁施工質(zhì)量帶來難度，因此，在加強施工工藝研究前提下，抓好施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理才是關鍵，盡量將問題解決在成樁之前，以此保證每根灌注樁的質(zhì)量。

［1］河北省水利水電第二勘測設計研究院.南水北調(diào)中線一期工程總干渠河北省邯邢段主體工程施工技術要求［R］.2010.

［2］JGJ94—2008，建筑樁基技術規(guī)范［S］.

［3］JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術規(guī)范［S］.

［4］JTJ248—2001，港口工程灌注樁設計與施工規(guī)范［S］.

［5］王勝波.鉆孔灌注樁施工質(zhì)量與通?。跩］.河南水利與南水北調(diào)，2010（2）.

［6］辛寶成.沖擊鉆成孔灌注樁在水利工程基礎施工中的應用［J］.山西水利科技，2009（4）.