淺談引石過渭除險(xiǎn)加固工程鉆孔灌注樁施工及質(zhì)量控制措施

董二強(qiáng)，趙小寧

(陜西水環(huán)境工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710018)

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淺談引石過渭除險(xiǎn)加固工程鉆孔灌注樁施工及質(zhì)量控制措施

董二強(qiáng)，趙小寧

(陜西水環(huán)境工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710018)

研究咸陽市引石過渭倒虹段除險(xiǎn)加固工程施工工藝，針對(duì)鉆孔樁具有隱蔽性的特點(diǎn)，提出了具體的施工工藝及措施，對(duì)保證水下灌注樁的成樁質(zhì)量具有一定的參考價(jià)值。

鉆孔灌注樁 ；施工工藝；質(zhì)量保證

1 工程概況

咸陽市引石過渭工程渭河倒虹位于渭河干流中游河段，周普大橋下游約10 km、黑河入渭口上游9.2 km處，倒虹進(jìn)口位于西安市周至縣富仁農(nóng)場(chǎng)附近，出口位于興平縣桑鎮(zhèn)西橋村附近(上距興平、武功縣界530 m)。過渭倒虹左岸屬于咸陽市興平市管轄，右岸屬于西安市周至縣管轄。輸水管道穿越渭河采用倒虹型式，實(shí)測(cè)樁號(hào)20+372～21+273.5，全長901.5 m。過渭倒虹全段采用DN1800預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，管壓PN=1.4 MPa，管床采用C15砼、厚0.3 m、包角135°，管道與管床之間鋪設(shè)瀝青油氈一層。倒虹進(jìn)口管中心高程409.84 m，出口管中心高程409.35 m，倒虹在轉(zhuǎn)彎處設(shè)鎮(zhèn)墩，鎮(zhèn)墩采用現(xiàn)澆C15砼，倒虹段共設(shè)置鎮(zhèn)墩9處。2013年發(fā)現(xiàn)由于管床混凝土基礎(chǔ)以下被河水浸蝕淘空，致使混凝土管床懸空并發(fā)生下沉，最大下沉量63.3 cm，最小下沉量32.4 cm供水一度中斷。2014年工程施工采用樁壩加固方案，樁基238根(150根長21.8 m樁，78根長21.8～23 m樁，10根長23 m樁)，樁徑1.2 m，樁間距1.4 m。

鉆孔灌注樁地處主河道，施工期處于汛期，進(jìn)場(chǎng)后必須盡快展開施工，為上下部結(jié)構(gòu)的施工創(chuàng)造條件。

2 施工工藝及保證措施

2.1 測(cè)量定位和護(hù)筒埋設(shè)

2.1.1 測(cè)量定位

測(cè)量定位采用全站儀，利用指定的軸線交點(diǎn)作控制點(diǎn)，采用極坐標(biāo)法進(jìn)行放樣，樁位方向距離誤差小于50 mm。測(cè)定護(hù)筒標(biāo)高的誤差不大于10 mm。

2.1.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒采用8 mm厚的鋼板卷制而成，護(hù)筒內(nèi)經(jīng)比樁徑大200～400 mm。為防止鉆進(jìn)施工中護(hù)筒外圈返漿造成坍孔和護(hù)筒脫落，護(hù)筒埋入自然地面以下2.0～4.0 m，特殊情況下加深埋設(shè)，高出地面0.4～0.6 m，上部開設(shè)1～2個(gè)溢漿孔，外圍用粘土夯實(shí)，確保護(hù)筒埋設(shè)位置準(zhǔn)確，其中心與樁位中心允許誤差不大于20 mm。

2.2 泥漿制備與管理

1)泥漿制備：本工程鉆孔樁護(hù)壁泥漿采用膨潤土拌制，膨潤土泥漿配合比、拌制方法將通過施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定，初始配合比見表1，必要時(shí)采用植物膠泥漿。

表1 膨潤土泥漿配合比 kg

2)泥漿性能指標(biāo)與控制

(1) 施工作業(yè)時(shí)，不同階段泥漿性能控制指標(biāo)見表2。

表2 階段泥漿性能指標(biāo)控制

(2) 新制泥漿膨化24 h后使用。儲(chǔ)漿池內(nèi)泥漿用空壓機(jī)送風(fēng)進(jìn)行經(jīng)常攪動(dòng)，防止離析沉淀，保持性能指標(biāo)均一；不同階段對(duì)泥漿性能進(jìn)行不同項(xiàng)目的測(cè)試，具體測(cè)試項(xiàng)目根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理指示進(jìn)行。

(3)鉆孔泥漿護(hù)壁期間，護(hù)筒內(nèi)泥漿高出地下水面1.0 m以上；在受水位漲落影響時(shí)，加高護(hù)筒至最高水位1.5 m以上。

(4)由于鉆進(jìn)通過的地層為壤土，有一定粘粒含量，為防止泥漿稠化，根據(jù)情況，在孔口部位適當(dāng)加入清水，同時(shí)，為了增強(qiáng)泥漿懸浮粉粒的能力，泥漿的相對(duì)密度控制在1.15～1.25之間，保證孔壁穩(wěn)定。

3)泥漿的維護(hù)與管理：泥漿實(shí)行專人管理，鉆進(jìn)中隨時(shí)測(cè)定泥漿池泥漿性能，確保注入泥漿的性能指標(biāo)滿足要求。

成孔過程中，作好泥漿循環(huán)和凈化回收工作。定期清理泥漿循環(huán)系統(tǒng)，防止對(duì)周圍環(huán)境造成污染?？變?nèi)排出的泥漿，通過泥漿溝流入泥漿沉淀池，用ZX200泥漿凈化機(jī)(含振動(dòng)篩和旋流器)進(jìn)行泥漿凈化處理，泥漿循環(huán)和沉淀的渣土專門安排人工進(jìn)行打撈，處理后的渣土外運(yùn)到指定棄渣場(chǎng)。

2.3 反循環(huán)鉆機(jī)成孔施工

(1)在松軟土層中鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)泥漿補(bǔ)給情況控制鉆進(jìn)速度；在硬層中的鉆進(jìn)速度以鉆機(jī)不發(fā)生跳動(dòng)為準(zhǔn)。

(2)為了保證鉆孔的垂直度，鉆機(jī)設(shè)置的導(dǎo)向裝置符合設(shè)計(jì)要求。

(3)樁孔上部孔段鉆進(jìn)時(shí)輕壓慢轉(zhuǎn)，盡量減小樁孔超徑。為了防止縮徑，適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，對(duì)“硬土層”采用大壓力慢轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率。

(4)加接鉆桿時(shí)，先停止鉆進(jìn)，將鉆具提離孔底80～100 mm，維持沖洗液循環(huán)1～2 min，以清洗孔底并將管道內(nèi)的鉆渣攜出排凈，然后停泵加接鉆桿。鉆桿連接應(yīng)擰緊上牢，在接頭法蘭之間應(yīng)墊3～5 mm厚的橡膠墊圈，防止螺栓、擰卸工具等掉入孔內(nèi)。鉆桿接好后，先將鉆頭提離孔底200～300 mm，開動(dòng)反循環(huán)系統(tǒng)，待泥漿流動(dòng)正常后再下降鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)。

(5)鉆進(jìn)時(shí)如孔內(nèi)出現(xiàn)坍孔、涌砂等異常情況，立即將鉆具提離孔底，控制泵量，保持泥漿循環(huán)，吸除坍落物和涌砂；同時(shí)向孔內(nèi)輸送性能符合要求的泥漿，保持漿柱壓力以抑制繼續(xù)涌砂和坍孔?；謴?fù)鉆進(jìn)后，泵的排量不宜過大，以防吸坍孔壁。

(6)砂石泵排量要考慮孔徑大小和地層情況靈活選擇調(diào)整，一般外環(huán)間隙泥漿流速不宜大于10 m/min，鉆桿內(nèi)泥漿上返流速應(yīng)大于2.4 m/s。

(7)鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)孔深停鉆時(shí)，仍要維持泥漿正常循環(huán)，吸除孔底沉渣直到返出泥漿的鉆渣含量小于4%為止。起鉆操作要平穩(wěn)，防止鉆頭拖刮孔壁，并向孔內(nèi)補(bǔ)入適量泥漿，保持孔內(nèi)漿面高度。

2.4 成孔檢查

樁孔成孔后對(duì)孔徑、孔深和沉渣等質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，必須達(dá)到設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求后方可進(jìn)行下道工序施工。

(1)孔深：鉆孔前先用全站儀或水準(zhǔn)儀確定護(hù)筒標(biāo)高，并以此作為基點(diǎn)，按設(shè)計(jì)要求的孔底標(biāo)高確定孔深，孔深偏差保證在±30 cm以內(nèi)。

(2)沉渣厚度以第二次清孔后測(cè)定量為準(zhǔn)。

(3)孔徑用孔徑儀測(cè)量，若出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象則進(jìn)行掃孔，符合要求方可進(jìn)行下道工序。

2.5 清孔方法

(1)第一次清孔。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后停止鉆進(jìn)，此時(shí)稍提鉆桿，使鉆頭距孔底30～50 cm處緩慢回轉(zhuǎn)，并保持泥漿循環(huán)，將相對(duì)密度為1.05～1.10的不含雜質(zhì)的新漿壓入鉆桿，把鉆孔內(nèi)懸浮較多的鉆渣的泥漿置換出孔外。清孔標(biāo)準(zhǔn)為：孔底500 mm以內(nèi)的泥漿相對(duì)密度小于1.10，含砂率≤2%，粘度≤20 s。

(2)第二次清孔。在鋼筋籠及導(dǎo)管安放就緒后，利用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔。清孔方法是在導(dǎo)管頂部安設(shè)一個(gè)彎頭和皮籠，用泵將泥漿壓入導(dǎo)管內(nèi)，再從孔底沿著導(dǎo)管外置換沉渣。

2.6 鋼筋籠的制作與吊放

(1)鋼筋籠按設(shè)計(jì)圖紙分節(jié)制作，每節(jié)長度10～12 m，主筋采用單面焊接，搭接長度不小于10 d。鋼筋接頭錯(cuò)開1 m搭接，控制在同一截面上搭焊接頭根數(shù)不多于主筋總根數(shù)的50%。

(2)彎曲、變形鋼筋要作調(diào)直處理，用控制工具標(biāo)定主筋間距，以便在孔口搭焊時(shí)保持鋼筋籠垂直度。

(3)每節(jié)鋼筋籠點(diǎn)焊3～4組鋼筋壁環(huán)，每組四只，以保證混凝土保護(hù)層均勻?；蛘咴阡摻罟羌苌鲜孪劝苍O(shè)控制鋼筋骨架與孔壁凈距的混凝土墊塊，這些墊塊可靠地以等距離綁在鋼筋骨架周徑上，其沿樁長的間距不超過2 m，橫向圓周不得少于4處。

(4)鋼筋籠吊放采用活吊筋，配25T汽車吊吊裝，鋼筋籠入孔時(shí)，對(duì)準(zhǔn)孔位徐徐輕放，避免碰撞孔壁。

(5)由于使用的鋼筋不同，焊條根據(jù)母材的材質(zhì)合理選用。每節(jié)鋼筋籠焊接完畢后補(bǔ)足接頭部位的箍筋，方可繼續(xù)下籠。

(6)鋼筋籠下設(shè)完畢后，在孔口用吊筋固定以使鋼筋籠定位，避免澆筑混凝土?xí)r鋼筋籠上浮。

2.7 混凝土的澆筑

2.7.1 原材料及配合比

(1)本工程鉆孔灌注樁采用的混凝土標(biāo)號(hào)為C30。全部購買有資質(zhì)的砼拌合站生產(chǎn)的商業(yè)砼。

(2)要求拌合站的水泥選用水泥標(biāo)號(hào)不低于P.O 32.5普通硅酸鹽水泥，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢合格方可使用。水泥在運(yùn)輸及堆放過程中均設(shè)置防雨、防潮措施，不同品種、標(biāo)號(hào)、生產(chǎn)廠家的水泥分別堆放，嚴(yán)禁使用在同一根樁的混凝土中。

(3)要求拌合站的碎石(或卵石)的粒徑采用5～40 mm。選用級(jí)配合理、質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈的中粗砂，砂的模數(shù)控制在2.4～3.0之間，料場(chǎng)選擇在干凈處，嚴(yán)禁混入泥土雜質(zhì)。

(4)外加劑的選用符合規(guī)范要求并有質(zhì)保書，確認(rèn)合格后，方可使用。

(5)拌合站嚴(yán)格按配合比稱量砂、石、外加劑，加料達(dá)到允許偏差范圍之內(nèi)。投料時(shí)依次加入石、砂、水泥和外加劑，混凝土攪拌時(shí)間不小于90 s。

(6)混凝土攪拌過程中及時(shí)測(cè)試坍落度和制作試塊，每根樁一組三塊。攪拌好的混凝土用6m3混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸，及時(shí)進(jìn)行澆筑，入孔混凝土坍落度控制在18～22 cm。

2.7.2 混凝土澆筑

(1)澆筑采用導(dǎo)管法，利用溜槽或砼泵入倉。導(dǎo)管下至距孔底0.3 m處，導(dǎo)管直徑30 cm。導(dǎo)管接頭連接處加密封圈并上緊絲扣。

(2)初澆量保證導(dǎo)管底口埋入混凝土中不小于1 m。

(3)澆筑混凝土過程中，提升導(dǎo)管時(shí)，由各機(jī)配備的質(zhì)檢員測(cè)量混凝土的表面高度并作好記錄，導(dǎo)管埋深控制在3～6 m，且不小于2 m。

(4)灌注接近樁頂標(biāo)高時(shí)，嚴(yán)格控制計(jì)算最后一次澆筑混凝土量，使樁頂標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高超高不小于0.5 m。

(5)混凝土澆筑過程中防止鋼筋籠上浮，混凝土面接近鋼筋籠底部時(shí)保持導(dǎo)管埋深在3 m左右，并適當(dāng)放慢澆筑速度，當(dāng)混凝土面進(jìn)入鋼筋籠底端1～2 m時(shí)，適當(dāng)提升導(dǎo)管，提升時(shí)要平穩(wěn)，避免出料沖擊過大或鉤帶鋼筋籠。

3 結(jié)語

總而言之，在咸陽市引石過渭工程渭河倒虹段除險(xiǎn)加固工程鉆孔灌注樁施工工藝是一項(xiàng)系統(tǒng)化得工程，為汛期來臨留下充足的時(shí)間，保證了工程質(zhì)量和進(jìn)度。鉆孔灌注樁具有基礎(chǔ)性、隱蔽型工程施工，必須加強(qiáng)施工管理、精心組織施工、注重施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)把工藝流程、強(qiáng)化質(zhì)量監(jiān)控，確保工程質(zhì)量。

[1]胡友欣.淺談鉆孔灌注樁的施工工藝和質(zhì)量控制措施.中國水運(yùn)月刊.2014,14(1):150-151.

[2]符辰寧.淺談鉆孔灌注樁的施工工藝和質(zhì)量控制措施.西部交通科技.2013,(8):91-93.

TV553

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1004-1184(2016)06-0128-02

2016-10-17

董二強(qiáng)(1983-)，男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水利設(shè)計(jì)工作。