水利施工鉆孔灌注樁施工技術(shù)解析

尚　琰

（中國水利水電第七工程局有限公司四川成都　610000）

水利施工鉆孔灌注樁施工技術(shù)解析

尚琰

（中國水利水電第七工程局有限公司四川成都610000）

在水利工程施工中，鉆孔灌注樁是一種比較常用的施工技術(shù)，是水利工程的基礎(chǔ)工程，對水利工程整體質(zhì)量有比較大的影響?；诖?，本文對水利施工鉆孔灌注樁施工技術(shù)進(jìn)行探討。

水利施工；鉆孔灌注樁；施工技術(shù)；解析

1　工程介紹

某水閘工程為小型水閘工程，主要功能有排澇防洪、擋潮、城市交通等功能。水閘閘室板的高程為-0.85m，閘室頂部的設(shè)計(jì)高程為3.96m。擋洪標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇。由于地質(zhì)條件差，物理力學(xué)性質(zhì)差。工程基礎(chǔ)使用直徑為3.7m的鉆孔灌注樁，共布置155根灌注樁單根樁的構(gòu)造如圖1所示。

圖1　單根樁柱的構(gòu)造示意圖

2　工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)

工程處于河道之中，土質(zhì)很差，鉆探表明，淤泥質(zhì)黏度的厚度達(dá)4～10m。物理力學(xué)性質(zhì)差，再加上對結(jié)構(gòu)有比較高的要求，施工難度增加，項(xiàng)目的管理難度和組織難度也隨之增加?？偟脕碚f，主要有下面幾個方面的難點(diǎn)：

（1）鋼護(hù)筒自身的重量為131.1t，內(nèi)部直徑為4.0m，由于條件的限制，需要對鋼護(hù)筒進(jìn)行分節(jié)制作、分節(jié)沉放。此外，還要將鋼護(hù)筒作為墩身的圍水設(shè)備，對施工精度有比較高的要求，要求對施工進(jìn)行精細(xì)化的組織和施工，做好監(jiān)控管理。

（2）在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工時，需要對施工平臺進(jìn)行充分利用，由于設(shè)備自身的重量比較高，對平臺的承載力和穩(wěn)定性有比較高的要求。

（3）在進(jìn)行鉆進(jìn)時，需要從結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的覆蓋層穿過，此外，鉆具還要鉆進(jìn)卵石層中，對鉆具有比較高的要求，成孔施工難度高。

3　施工平臺的搭建

為了對結(jié)構(gòu)矛盾進(jìn)行解決，要根據(jù)各個施工環(huán)境的荷載分布情況以及具體的功能需求，將施工平臺分成了A、B兩個功能區(qū)，其中A區(qū)為成孔和墩身施工區(qū)，B區(qū)為鉆孔樁履帶施工區(qū)，主要用來進(jìn)行鉆機(jī)對位、安裝鋼筋籠、鋼護(hù)筒的沉放等。此外，B區(qū)還要配合水下混凝土灌注和鉆進(jìn)成孔等設(shè)備進(jìn)行施工。然而，施工平臺主要是使用貝雷梁、型鋼、鋼管樁等配件進(jìn)行安裝，在車間將構(gòu)件制成標(biāo)準(zhǔn)件，然后利用汽車運(yùn)輸?shù)蕉瘴?，并配合吊機(jī)進(jìn)行安裝施工，降低了現(xiàn)場施工的工作量。施工完成后，先將B拆除用來進(jìn)行材料的周轉(zhuǎn)，剩下A區(qū)進(jìn)行墩身的施工。

4　鋼護(hù)筒的制作和沉放

4.1鋼護(hù)筒的制作

在對鋼護(hù)筒進(jìn)行沉放時主要使用200t的吊車和APE400B型液壓振動錘聯(lián)合施工。在翻身和卸車時，為了避免鋼護(hù)筒出現(xiàn)變形，在施工時增配了重量為100t的履帶吊車。振動錘的相關(guān)參數(shù)如表1所示。為了保證施沉的精確度，降低涌潮對沉放造成的影響，在施工平臺上設(shè)置雙層導(dǎo)向架，導(dǎo)向架的底部在平臺支撐樁上進(jìn)行固定，標(biāo)高設(shè)置為+4m，并將其頂部在平臺的承重梁上進(jìn)行固定，標(biāo)高設(shè)置為+11m，兩層間的距離控制在6.6m。在各層的導(dǎo)向架上設(shè)置四根可以進(jìn)行自由調(diào)節(jié)的螺旋式支撐頂。進(jìn)行現(xiàn)場對接時，使用CO2氣體對手工電弧焊進(jìn)行保護(hù)，焊好后要將焊渣和焊皮清理干凈，并對焊縫的外觀進(jìn)行檢查，檢查合格后進(jìn)行下一層的焊接，直到焊接結(jié)束。為了避免強(qiáng)涌潮影響沉放精度，要選擇最佳的潮位時間，嚴(yán)密監(jiān)控互相垂直的兩個全站儀的交匯處，保證沉放的準(zhǔn)確度。

為了將精度控制好，要將鋼護(hù)筒的制作控制好，安排廠家進(jìn)行護(hù)筒板材的加工定制，板材的寬度為2m，長度和護(hù)筒的外徑相同。使用半自動氣割機(jī)、卷板機(jī)、門式起重機(jī)、碳弧氣刨機(jī)、埋弧焊機(jī)等設(shè)備進(jìn)行加工。在制作的過程中，先對單元節(jié)卷進(jìn)行一次粗卷，然后再進(jìn)行兩次校正，校正后對縱縫進(jìn)行焊接，最后對圓周進(jìn)行校正[2]。將單元節(jié)間組焊在全自動滾輪架上，焊接完成后，使用超聲波對焊縫進(jìn)行探傷檢測。為了防止變形，在卷制好的上下口和鋼護(hù)筒焊接臨時支撐。此外，為了避免在施沉?xí)r，底口出現(xiàn)變形，使用厚度為25mm的鋼板對底端500mm的范圍進(jìn)行加固。

4.2鋼護(hù)筒的沉放

表1　振動錘的相關(guān)參數(shù)

5　制備泥漿

在施工時，孔壁需要使用泥漿來保護(hù)。制備泥漿時，為了降低工程的造價，防止材料在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)變質(zhì)的情況，本工程從當(dāng)?shù)剡x擇紅黏土、膨潤土和外加劑混合制成。并在制備泥漿的過程中，不斷檢測泥漿。根據(jù)具體的檢測結(jié)果對泥漿進(jìn)行調(diào)整。泥漿的性能指標(biāo)如表2所示。

表2　泥漿的性能指標(biāo)

6　鉆進(jìn)成孔

6.1選擇鉆機(jī)和鉆頭

根據(jù)地層的巖性、樁的長度以及樁的直徑，本工程使用KTY4000型液壓動力鉆機(jī)進(jìn)行施工。由于樁的直徑非常大，鉆頭在旋轉(zhuǎn)的過程中，邊緣線的速度也比較高，鉆渣和細(xì)渣口之間的距離比較長，鉆頭結(jié)構(gòu)為六翼結(jié)構(gòu)，為了使刮刀頭合金的重復(fù)系數(shù)進(jìn)行提升，除了可以提升鉆頭的受力能力外，還可以對刮刀頭的數(shù)量進(jìn)行增加[3]。此外，要對樁底進(jìn)行后注漿，鉆尖比較高，會使鋼筋籠底部包裹壓漿器的混凝土厚度過高，導(dǎo)致開塞困難。如果鉆后對孔底進(jìn)行修正，會導(dǎo)致工作量增加，充分考慮施工效率后，將鉆尖的高度確定為0.86m。

6.2成孔

成孔時，使用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)行施工，鉆壓控制在鉆具重力和的80%以內(nèi)，將整個鉆進(jìn)過程分為護(hù)筒底口鉆進(jìn)、分護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)、護(hù)筒外鉆進(jìn)、交接層鉆進(jìn)、常規(guī)鉆進(jìn)幾個步驟。在地層交接位置和護(hù)筒底口的鉆進(jìn)時，要將進(jìn)尺控制好，按照慢轉(zhuǎn)、輕壓、小氣量的原則進(jìn)行程孔施工[4]。為了保證孔徑可以達(dá)到要求，要做好掃孔工作。正常鉆進(jìn)的過程中，為了保證孔壁的穩(wěn)定性，定期檢測和調(diào)整泥漿的性能指標(biāo)。各類地層的鉆進(jìn)參數(shù)如表3所示。

表3　各類地層的鉆進(jìn)參數(shù)

7　混凝土的灌注施工

本工程使用標(biāo)號為C30的混凝土進(jìn)行灌注施工，由于單樁需要的混凝土量比較大，要對施工進(jìn)行合理的組織。工程使用厚度為9mm，直徑為377mm的導(dǎo)管，導(dǎo)管接頭使用110mm的三角形絲扣。安裝結(jié)束后，導(dǎo)管底和孔底之間的距離要控制在50cm左右。使用兩部190m3/h的混凝土拌合站在生產(chǎn)區(qū)中進(jìn)行混凝土的拌合，攪拌時間控制在3min左右。安排十部9m3混凝土的混凝土攪拌車進(jìn)行混凝土的運(yùn)輸，每小時的運(yùn)輸能力大約在125m3左右。對攪拌車進(jìn)行編號，并安排專人指揮交通。混凝土灌注時，使用30m3的儲料斗、輸送管、0.35m3的導(dǎo)管和灌注料斗進(jìn)行聯(lián)合施工，并安排200t吊機(jī)進(jìn)行配合施工?；炷猎诠嘧⒌浇孛嫣幍奈恢脮r，要將導(dǎo)管放置在截面下2m左右的位置，并對混凝土的坍塌度進(jìn)行控制，在混凝土的灌注面超出擴(kuò)大截面4m后，將導(dǎo)管放置在截面上部1m左右的位置，然后在進(jìn)行灌注。當(dāng)混凝土灌注到樁上5m左右的位置時，不要對導(dǎo)管進(jìn)行提升，在達(dá)到規(guī)定的標(biāo)高后，將導(dǎo)管一次提出。在拔最后一節(jié)導(dǎo)管時，為了防止導(dǎo)管中出現(xiàn)空洞，速度不宜過快。

混凝土澆筑過程中，首批混凝土的使用量要按照以下公式計(jì)算樁長后進(jìn)行確定：

式中：鉆孔直徑為D，單位為m；鉆孔的森度為L，單位為m；導(dǎo)管的內(nèi)徑為d，導(dǎo)管初次埋置深度為H.取值1m，孔底沉渣澆筑前的厚度為t，單位為m，鉆孔底和導(dǎo)管底端的間隙為h，取值為0.3m；首批混凝土澆筑量為V，單位為m3。計(jì)算得出，首次澆筑混凝土梁要在3.6m3以上，在澆筑時，導(dǎo)管的埋深在2m以上，6m以內(nèi)。塌落度要控制在19～23cm。此外，安排專人對灌注過程中混凝土的標(biāo)高進(jìn)行測量，對混凝土的埋深度進(jìn)行計(jì)算，從而合理指揮導(dǎo)管的提升。為了準(zhǔn)確判斷混凝土的高度，使用理論方量進(jìn)行核對，對灌注情況進(jìn)行判斷。

8　結(jié)論

綜上所述，通過詳細(xì)的分析和研究鉆孔灌注樁的施工流程，對每一個環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了合理的協(xié)調(diào)組織，保證了施工的順利開展。經(jīng)檢測，所有的灌注樁均為一類樁，施工效果良好，值得類似工程參考借鑒。

[1]吳璽.沉管灌注樁和鉆孔灌注樁的組合應(yīng)用研究[J].山西建筑，2010（09）：187～188.

[2]趙明華，李鏡培，王曉謀.基礎(chǔ)工程[M].北京：人民交通出版社，2010（10）：23～24.

[3]陳麗萍.鉆孔灌注樁技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用研究[J].城市道橋與防洪，2014（01）：35～36.

[4]陸繼軍，王治軍.水利施工中鉆孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用中的質(zhì)量問題及控制[J].中國水運(yùn)（下半月刊），2011（03）：59～60.

TV553

A

1673-0038（2015）50-0248-02

2015-12-1

尚琰（1979-），男，北京人，工程師，本科，從事水利水電工程施工工作。