防洪大橋基礎(chǔ)巖溶地質(zhì)鉆孔灌注樁施工

高元軍

（大連宏偉水利水電工程有限公司,遼寧大連116400）

防洪大橋基礎(chǔ)巖溶地質(zhì)鉆孔灌注樁施工

高元軍

（大連宏偉水利水電工程有限公司,遼寧大連116400）

水利工程涉及諸多工藝且每一工藝相對(duì)復(fù)雜，這與水利工程的特殊性相關(guān)。筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水利工程中巖溶地質(zhì)條件下的鉆孔樁施工工藝鉆孔中遭遇溶洞時(shí)的處理方案等進(jìn)行了介紹，可類似工程參考以提高水利工程質(zhì)量。

水利工程；巖溶；鉆孔樁；施工工藝

1 工程概況

莊河熱水河下游防洪大橋基礎(chǔ)鉆孔樁工程，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告采用沖擊成孔泥漿護(hù)壁反循環(huán)方式施工。樁徑均為φ1 000 mm，樁長(zhǎng)為18～21 m，其中2～6號(hào)墩計(jì)5個(gè)墩臺(tái)，每墩臺(tái)下布樁2根，設(shè)計(jì)樁端持力層為中風(fēng)化石灰?guī)r，地質(zhì)報(bào)告顯示大部分墩臺(tái)下巖溶發(fā)育，溶洞尺寸垂直大小為2～4 m左右，且只有少許填充物。樁端需穿過(guò)溶洞，樁端達(dá)到穩(wěn)定的中風(fēng)化石灰?guī)r層為止。

2 鉆孔樁施工

2.1 工藝流程

樁位場(chǎng)地平整—樁定位—鉆機(jī)就位—安放護(hù)筒—樁位校正—鉆孔—注泥漿—排渣—清孔—吊放鋼筋籠—下導(dǎo)管—澆灌混凝土—拔出導(dǎo)管—鉆機(jī)移位。

2.2 施工準(zhǔn)備

根據(jù)地質(zhì)鉆探資料顯示，工程自上而下地層揭露為：粉質(zhì)粘土，粉細(xì)砂，粘土夾碎石、中風(fēng)化灰?guī)r，地下水位埋深約5～6 m，場(chǎng)地地形平坦，護(hù)壁采用滿足要求的粘土制備，人工挖設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒直徑φ1 400 mm，高1.5 m。

配備十臺(tái)鉆機(jī)，根據(jù)每墩臺(tái)下樁的設(shè)計(jì)分布間距，采取間隔孔位施工方式，以保證施工完孔的混凝土質(zhì)量等不受鄰樁施工影響，或造成鄰孔施工出現(xiàn)連孔、塌孔事故。

2.3 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位時(shí)，必須保持平穩(wěn)、不發(fā)生傾斜、位移，為準(zhǔn)確控制鉆孔深度，應(yīng)在機(jī)架上或機(jī)管上作出控制標(biāo)尺，以便在施工中進(jìn)行觀測(cè)、記錄。

2.4 鉆 孔

調(diào)直機(jī)架斜挺桿，對(duì)準(zhǔn)樁位、開(kāi)機(jī)鉆進(jìn)、注泥漿、排出渣土，達(dá)到設(shè)計(jì)孔深停鉆、提鉆。

2.5 清孔排碴

1）沖孔到設(shè)計(jì)深度后，利用軸流泵送漿沖出孔內(nèi)沉渣，清孔后距孔底0.2～1 m處的泥漿比重控制在1.1左右；對(duì)于土質(zhì)較差，容易塌孔的土層泥漿比重宜控制在1.15～1.25左右。

2）根據(jù)設(shè)計(jì)樁為嵌巖樁，清孔后的孔底沉渣厚度不大于50 mm。

2.6 鋼筋籠制作安裝

1）鋼筋籠主筋的焊接接頭應(yīng)互相錯(cuò)開(kāi)，35倍鋼筋直徑范圍內(nèi)的接頭數(shù)不得超過(guò)鋼筋總數(shù)的50%。

2）鋼筋籠外徑比沖孔設(shè)計(jì)直徑小100 mm其內(nèi)徑應(yīng)比導(dǎo)管接頭處的外徑大100 mm以上；鋼筋籠的主筋保護(hù)層不小于50 mm。

3）分段制作鋼筋籠，其長(zhǎng)度控制在8～12 m，每段鋼筋籠連接時(shí)可用單面搭接焊，搭接長(zhǎng)度滿足規(guī)范要求。

4）鋼筋籠下到孔底時(shí)，為防止?jié)仓炷習(xí)r上浮，可將鋼筋籠與孔口護(hù)筒臨時(shí)焊接固定。

5）保證鋼筋籠的保護(hù)層厚度，設(shè)置混凝土墊塊定位。

3 鉆孔主要技術(shù)質(zhì)量保證措施

1）施工前，對(duì)每孔定位進(jìn)行超前鉆探，目的了解巖層溶洞發(fā)育情況，避免施工中的盲目性。

沖孔施工時(shí)，若發(fā)現(xiàn)突然掉鉆、斜孔、塌孔、孔內(nèi)漿面突降等現(xiàn)象，應(yīng)立即停鉆，并及時(shí)報(bào)告工地監(jiān)理工程師，采取措施后方可施工；

2）為了保證沖孔的垂直度，應(yīng)隨時(shí)觀察、測(cè)量，發(fā)現(xiàn)斜孔及時(shí)回填石塊糾偏。

3）發(fā)現(xiàn)突然掉鉆，孔內(nèi)泥漿面突然下降，說(shuō)明遇到溶洞，且已打穿溶洞頂板，應(yīng)及時(shí)提鉆，采用塊石（500 mm左右）和粘土拌合充填孔內(nèi)，再注入泥漿后沖打孔，此時(shí)的泥漿比重適宜在1.3～1.5左右，可有效防止塌孔事故發(fā)生。也可采取δ10 mm鋼護(hù)筒，直徑φ1 200 mm逐節(jié)采用平板下沖方式，直至護(hù)筒下至溶洞底為止。另對(duì)超前鉆探有溶洞孔位，溶洞頂板上部按超設(shè)計(jì)樁徑施工，以備采用鋼護(hù)筒方式處理。

4 澆筑混凝土的施工

4.1 澆筑混凝土流程

提鉆測(cè)孔深—測(cè)定垂直度—放鋼筋籠—下導(dǎo)管—澆筑混凝土—提拔導(dǎo)管。

4.2 檢查成孔質(zhì)量

1）鉆孔深度測(cè)定：用測(cè)繩、鋼尺、鉛錘測(cè)孔深及沉渣厚度。沉渣厚度小于50 mm。

2）孔徑控制：因?yàn)榇耸┕ざ螢閹r溶發(fā)育地層，在鉆進(jìn)過(guò)程中為封堵溶洞多次回填石塊及粘土，或下設(shè)鋼護(hù)筒必定造成擴(kuò)孔，因此孔徑必然超出設(shè)計(jì)值，應(yīng)及時(shí)報(bào)告監(jiān)理工程師，原始施工記錄中必須注明超灌混凝土原因。

3）清孔沉渣：鉆孔到設(shè)計(jì)深度后及時(shí)清孔底沉渣，達(dá)到規(guī)定要求值后，移走鉆機(jī)。

4.3 澆筑混凝土、吊放鋼筋籠

1）移走鉆機(jī)后，及時(shí)吊放鋼筋籠，并固定井口處的鋼籠居孔位中心。吊直扶穩(wěn)，緩慢下沉，避免碰撞孔壁。

2）重新測(cè)定孔底沉渣厚度，若超標(biāo)重新清渣，達(dá)到設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)。

3）澆筑混凝土。澆筑混凝土應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，鋼籠放入孔內(nèi)至澆筑混凝土?xí)r間不應(yīng)超過(guò)4 h，澆筑混凝土?xí)r間不應(yīng)超過(guò)混凝土初凝時(shí)間的1.5倍。

4）混凝土坍落度控制在180～220 mm，為保證其流動(dòng)性，注意調(diào)整砂率等。盡可能采用商品混凝土。

5）混凝土首次埋設(shè)導(dǎo)管不少于1 m，澆筑混凝土前的導(dǎo)管下端距底保持在0.3～0.5 m。連續(xù)澆筑過(guò)程中導(dǎo)管埋設(shè)在混凝土中2～6 m，澆筑過(guò)程中隨時(shí)根據(jù)混凝土面上升情況拆卸部分導(dǎo)管，以保證導(dǎo)管在混凝土中埋量深度為定值范圍內(nèi)。

6）每孔混凝土留出一組試件，且每班不少于一組，澆筑混凝土最終標(biāo)高控制在設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.5～1.0 m范圍中。

4.4 灌注混凝土操作技術(shù)

1）混凝土澆注

混凝土澆注量與泥漿到混凝土面高度、混凝土面至孔底高度、泥漿的比重、導(dǎo)管內(nèi)徑及樁徑有關(guān)。

孔徑越大，首批灌注的混凝土量越多，由于混凝土量大，就要求商品混凝土要及時(shí)送到現(xiàn)場(chǎng)，控制運(yùn)輸時(shí)間及澆注時(shí)間。

2）后續(xù)灌注混凝土

后續(xù)灌注混凝土若出現(xiàn)非連續(xù)性時(shí)，應(yīng)按一定時(shí)間間隔地提拔上下串動(dòng)300 mm左右導(dǎo)管，保證導(dǎo)管內(nèi)混凝土的流動(dòng)性，并觀察孔中返漿情況，若混凝土在導(dǎo)管內(nèi)存留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，流動(dòng)性變差，與導(dǎo)管內(nèi)壁摩擦阻力變大，混凝土灌注下落困難，容易導(dǎo)致斷樁，嚴(yán)重影響成樁質(zhì)量。

3）上下?tīng)縿?dòng)導(dǎo)管可增強(qiáng)混凝土向周邊的擴(kuò)散，加強(qiáng)樁身與周邊地層的有效結(jié)合，增大樁體摩擦阻力，同時(shí)加大混凝土與鋼筋的結(jié)合力，從而提高樁身混凝土與鋼筋的握裹力及樁基承載能力。

4）混凝土灌注速度是控制樁身質(zhì)量的關(guān)鍵因素，必須控制在初凝時(shí)間的1.5倍內(nèi)，因此必須提前做好灌注混凝土的一切準(zhǔn)備工作。

4.5 灌注混凝土澆筑方法

1）水下混凝土的澆筑主要有導(dǎo)管法、泵送法、容器開(kāi)底法、袋裝法等，本工程采用導(dǎo)管法。

2）水下混凝土導(dǎo)管法施工與普通混凝土導(dǎo)管法施工要求基本相同。由于水下混凝土的自流平性的抗分散性，很少出現(xiàn)水下流動(dòng)帶來(lái)的混凝土質(zhì)量下降，其流動(dòng)直徑可達(dá)4～6 m，所以在導(dǎo)管配置時(shí)，應(yīng)考慮到水下混凝土的特性。澆注時(shí)除要求能連續(xù)將混凝土供給料斗處，并盡可能將料斗的容積加大，以保證混凝土的連續(xù)澆注。

3）在澆注前應(yīng)充分考慮運(yùn)輸與澆注機(jī)具的配套與銜接，應(yīng)對(duì)其機(jī)具認(rèn)真檢查，防止故障發(fā)生。4.6灌注混凝土的步驟

1）混凝土導(dǎo)管壁厚不小于3 m，直徑宜為200～300 m，底管長(zhǎng)不小于4，下管前應(yīng)試拼試壓，水密試壓達(dá)到水下壓力的1.3倍，球膽隔水件能順利排出。

2）混凝土澆注前儲(chǔ)料斗中的混凝土必須經(jīng)計(jì)算可足將導(dǎo)管底端一次性埋入混凝土中不少于1 m的儲(chǔ)量。

3）混凝土灌注的上升速度不得小于2 m/h，每根樁的灌注時(shí)間不得超過(guò)下列規(guī)定：①灌注量在10 m3以內(nèi)≤2 h；②灌注量在10～20 m3≤3 h；③灌注量在20～30 m3≤4 h；④灌注量在30～40 m3≤5 h。

4）混凝土澆注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。

5 結(jié)語(yǔ)

1）采用反復(fù)沖擊鉆進(jìn)成孔的施工方法有利于防止斜孔等質(zhì)量通病的發(fā)生。對(duì)于容易造成斜孔、偏位、溶洞挾鉆、漿液突然下降等處理方法是及時(shí)回填一定次數(shù)和一定數(shù)量的塊石與粘土混合料。

2）對(duì)于溶洞發(fā)育的土層，也可先往孔底投放一定數(shù)量的袋裝水泥，并在水泥上方回填一定數(shù)量的塊石和粘土，然后用沖擊鉆頭將其攪拌制均勻，再提出鉆頭再回填粘土，待水泥初凝形成孔壁后，繼續(xù)鉆進(jìn)。

3）為確保成孔質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制鉆進(jìn)的沖擊時(shí)間間隔，并綜合考慮地質(zhì)巖土情況，沖擊次數(shù)和鉆進(jìn)深度。

4）上述施工工藝為溶巖地質(zhì)鉆孔灌注樁施工過(guò)程質(zhì)量控制的一些粗淺經(jīng)驗(yàn)。

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2016-06-15