水利工程鉆孔灌注樁及樁基混凝土澆筑施工工藝探析

宋 哲

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局,新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

隨著水利工程建設(shè)的不斷發(fā)展，地基處理使用鉆孔灌注樁技術(shù)越來越廣泛。鉆孔灌注樁是采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土施工方法，鉆孔、灌注混凝土都是在水下作業(yè)，工程質(zhì)量只能通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程控制和后期的儀器檢測來查驗。因而對施工人員的操作熟練度、工藝水平都有很高的要求。如何能有效地避免掉鉆、斷樁等現(xiàn)象,杜絕混凝土夾碴、不均勻的質(zhì)量弊病,發(fā)生質(zhì)量問題后如何正確處理等是行業(yè)內(nèi)一直在研究而又未能徹底解決的問題,因此必須要正確掌握鉆孔灌注樁各工序施工工藝。

1 鉆孔灌注樁施工前準(zhǔn)備

1.1 施工場地平整

首先用機械平整場地，消除雜物，夯填細(xì)土，以防鉆機在鉆進過程中發(fā)生沉降，同時對施工用水、泥漿池位置做統(tǒng)一的規(guī)劃部署。測量工程師編寫樁基測量放樣方案經(jīng)監(jiān)理工程師簽認(rèn)，經(jīng)實地放樣與監(jiān)理工程師復(fù)檢后才可開始埋設(shè)護筒。

1.2 機械及材料保障

根據(jù)擬定的施工進度計劃，準(zhǔn)備充足的合格原材料，調(diào)試好機械設(shè)備。

1.3 開展試驗，確定各項指標(biāo)

混凝土的配合比、坍落度、強度、和易性及凝固時間等指標(biāo)及鉆進速度、提鉆速度等指標(biāo)都需試驗來獲得；同時通過試驗獲取最佳灌注時間、灌注速度和安放鋼筋籠工序結(jié)合時間等。

2 鉆孔灌注樁施工工藝流程

鉆孔灌注樁施工工藝流程見圖1。

2.1 測量放樣及埋設(shè)樁位

2.1.1休整施工便道及墩中線定位

工程施工前應(yīng)先行休整施工便道，要求必須能確保施工所用機具的順利運轉(zhuǎn)，且保證鉆機在施工中的穩(wěn)定性。便道休整完成后需根據(jù)經(jīng)導(dǎo)線復(fù)測閉合后的導(dǎo)線點及水準(zhǔn)點開始墩中線定位工作，定位時必須保證墩中線在軸線方向上的位置中，誤差控制在±15 cm之內(nèi)，成排成列放樣。

2.1.2樁位控制點的布設(shè)

樁位用沿樁中心呈“十”字型引出八個樁位點控制，作為單樁護樁，單樁護樁采用3 cm×3 cm木樁，樁頂釘釘，高度80 cm，埋入地下45 cm，并用砂漿保護(見圖2)。

2.1.3護樁的復(fù)核

現(xiàn)場技術(shù)員需每天對樁位護樁復(fù)核一次，經(jīng)檢查無誤后報請監(jiān)理復(fù)核，監(jiān)理工程師復(fù)核無誤后進行護筒埋設(shè)。

2.2 鉆孔

2.2.1埋設(shè)護筒

護筒需在頂部焊加強筋和吊耳，護筒高度應(yīng)高出地面0.3 m，內(nèi)徑應(yīng)比樁徑大200 mm。護筒埋設(shè)深度根據(jù)設(shè)計給定指標(biāo)，采用挖坑埋設(shè)的方式，要求用粘質(zhì)土填充護筒底部和周圍的空隙，填充時要分層夯實，必須達(dá)到護筒底口處無漏漿的情況發(fā)生。護筒頂部要求高出地面30 cm，埋設(shè)時要求護筒保持垂直，位置要精確，護筒中心垂直線必須與事先放樣的樁中心線重合(水平面允許誤差50 mm之內(nèi)，垂直線傾斜小于1%)，鉆進過程中要定時檢查是否發(fā)生下沉和偏移的狀況，如存在需及時糾偏。

2.2.2鉆機保持穩(wěn)定

鉆機在既定位置安裝完成后，需保證鉆機的導(dǎo)向架與樁位中心準(zhǔn)確對應(yīng)，并且利于開展護樁的復(fù)核工作。鉆機的穩(wěn)定性是保證鉆孔樁傾斜度的重要控制要素，故鉆機底座必須穩(wěn)定。

2.2.3泥漿指標(biāo)確定與泥漿制備

鉆孔前需根據(jù)設(shè)計給定的參數(shù)開展泥漿各項參數(shù)的試驗工作，如泥漿的相對密度、粘度、含砂率、膠體率及失水率等參數(shù)，以保證鉆孔的成孔質(zhì)量，同時能夠在鉆孔完成時保證施工場地的干凈(見表1)。

表1 泥漿性能指標(biāo)

2.2.4鉆孔鉆進過程控制

鉆孔施工必須保證能夠連續(xù)作業(yè)，施工記錄必須認(rèn)真詳細(xì)鉆進過程中的各項參數(shù)指標(biāo)，鉆孔所用泥漿需定期進行試驗檢測，指標(biāo)異常需及時修正，在鉆孔鉆進過程中，要采取措施以確保泥漿的損失量在可控范圍內(nèi)，始終保持200 cm左右水頭，有效防止埋掉鉆頭、孔壁坍塌等現(xiàn)象的發(fā)生。在鉆進過程中應(yīng)專人記錄鉆機儀表，如儀表數(shù)值顯示度有變化，應(yīng)及時調(diào)整。同時過程中應(yīng)注意排除鉆渣并添加粘土造漿。鉆頭升降時需平穩(wěn)，防止碰撞護筒、孔壁和鉤掛護筒底部。鉆孔達(dá)到設(shè)計要求后，使用檢孔器檢測滿足要求并經(jīng)監(jiān)理單位審查合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序。如因特殊原因停鉆時，鉆頭嚴(yán)禁留在孔內(nèi)，必須提鉆處理，孔口加蓋防護。

2.3 水泥攪拌樁技術(shù)的參數(shù)設(shè)計

施工過程中水泥攪拌樁摻入比應(yīng)大于17%，配合比設(shè)計時要求強度必須達(dá)到7 d無側(cè)限抗壓強度的要求，同時保證qu>0.73 MPa，在28 d無側(cè)限抗壓強度的要求下，應(yīng)滿足qu>1.25 MPa，90 d時滿足qu≥1.69 MPa?，F(xiàn)場的檢驗中使28 d取芯強度滿足R28>1.28 MPa，90 d取芯強度滿足R90≥1.69 MPa，并保證單樁承受力大于80 kN，復(fù)合地基滿足大于150 kN的要求。

3 水泥攪拌樁技術(shù)的施工控制

3.1 混凝土拌和及運輸控制

3.1.1混凝土拌和要求

拌和站設(shè)立在施工現(xiàn)場附近，拌和第一盤混凝土?xí)r，膠凝材料數(shù)量適當(dāng)增加?；炷恋陌韬蜁r間為90 s～120 s。澆筑時坍落度超標(biāo)或已初凝的混凝土不可再使用；待攪拌筒內(nèi)廢棄料全部清理干凈后，再裝入下盤材料。拌和設(shè)備停用超過30 min時，要將攪拌筒徹底清洗后才能拌和新混凝土。

3.1.2混凝土運輸要求

混凝土運輸采用混凝土攪拌罐車，加水?dāng)嚢璧饺肽Ｗ铋L時間由實驗室根據(jù)水泥初凝時間及施工季節(jié)氣溫確定。

3.2 混凝土澆筑

1)樁基混凝土在灌注前必須要利用鋼制導(dǎo)管對成孔進行第二次清理。并測得孔口返漿比重、沉渣厚度等指標(biāo)均符合規(guī)范及設(shè)計要求時，才可實施水下混凝土灌注這一工序?；炷劣蓪I(yè)運輸罐車運至混凝土澆筑現(xiàn)場。

2)鉆孔灌注樁樁基澆筑一般采用常規(guī)導(dǎo)管法澆筑而成，導(dǎo)管用無縫鋼管加工而成(直徑0.3 m)，導(dǎo)管接頭連接采用螺紋加密封圈的方式以確保密封性能。灌注所采用的導(dǎo)管在使用前和過程中都要進行拼接、過球、水密、承壓和接頭抗拉等試驗?；炷亮隙泛蛢α隙返募庸ば枰獫M足封底的要求，同時最好導(dǎo)管在首批混凝土的澆筑高度大于1.0 m為宜。

3)樁基混凝土澆筑所使用的器具、設(shè)備準(zhǔn)備妥當(dāng)后，無縫鋼制導(dǎo)管口距離成孔底部的高度必須保證在允許范圍內(nèi)(25 cm～40 cm之間)，采用裝填的沙袋作為隔水裝置，堵塞導(dǎo)管上口后吊起，將料斗和儲料斗裝滿混凝土，隨后提升裝滿混凝土的料斗至儲料斗正上方，松開鋼絲，開始第一批混凝土的澆筑。

4)完成第一批混凝土澆筑后，需立即對鋼制導(dǎo)管的埋深進行量測，確定導(dǎo)管底部處于密閉狀態(tài)，同時保證一次性封底混凝土埋深滿足設(shè)計及規(guī)范要求(一般在1.0 m以上)。澆筑過程中要隨時使用測繩量測導(dǎo)管埋深保證其在控制范圍之內(nèi)(2 m～6 m之間)。若發(fā)現(xiàn)異常情況(如鋼筋籠上浮等)，應(yīng)及時采取調(diào)整混凝土澆筑速度等方法保證處于質(zhì)量可控狀態(tài)。

5)單個樁基混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)灌注，一氣呵成，每次灌注間歇時間一般控制在15 min之內(nèi)，最多不得超過30 min，每根樁灌注過程應(yīng)控制在4 h～6 h以內(nèi)完成。鋼制導(dǎo)管拆除的時間盡可能縮短，避免由于混凝土的埋深過大而導(dǎo)致導(dǎo)管難以提升。拆除過程中禁止斜吊歪拉、野蠻拆除，同時要防止螺栓、橡膠墊和工器具等掉入孔中。鋼制導(dǎo)管管節(jié)拆下后要立即進行沖洗，沖洗干凈后堆放整齊并覆蓋防銹蝕。

混凝土：灌注時要保持孔內(nèi)混凝土面均勻上升，且保持上升速度不小于2 m/h。導(dǎo)管的提升速度應(yīng)與混凝土上升速度相適應(yīng)。

6)為保證混凝土的強度要求，灌注樁樁基混凝土灌注面需高出設(shè)計樁頂1 m以上，超出部分在進行接樁工作前需清理干凈，樁頭位置保證無松散層。單樁澆筑工作結(jié)束后，在混凝土初凝前及時拆除孔口護筒裝置，鉆機才可移位至下一樁基位置。

7)為確保樁基混凝土澆筑質(zhì)量滿足要求，水下混凝土灌注作業(yè)必須連續(xù)不得中斷，樁基混凝土澆筑完成后24 h內(nèi)，已澆筑樁基周圍一定范圍內(nèi)(半徑10 m之內(nèi))，其他孔位不得再進行鉆孔作業(yè)。

3.3 混凝土澆筑強度檢測

混凝土強度達(dá)到70%后才可以做樁基無破損檢測，采用基樁動測儀和筆記本電腦，傳感器用橡皮泥粘破樁頭后樁頂清理干凈位置，用重錘在樁頂砸5下，聲波圖象在電腦中顯示，如振幅無異常說明澆筑樁基無問題。

4 結(jié)語

鉆孔灌注樁在水利工程中得到了普遍應(yīng)用,但因其是隱蔽工程，鉆孔及樁基混凝土澆筑中任何一道工序出現(xiàn)問題都會影響質(zhì)量和進度，給工程造成不必要的損失。因此,參與施工的四方作業(yè)人員要加強過程管理,提前擬定應(yīng)對措施,過程中對每一個環(huán)節(jié)實施密切監(jiān)測,將潛在的隱患消除在灌注樁樁基成樁前。另技術(shù)人員要提前熟悉設(shè)計圖紙及有關(guān)施工、驗收規(guī)范等資料，同時注重各項指標(biāo)的試驗對比，針對工程特性特別是地層特點對在施工過程中可能會發(fā)生的質(zhì)量問題，認(rèn)真分析、強化試驗后制定出安全可靠地施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和驗收方案，過程中完善施工記錄,以便有效地對鉆孔灌注樁樁基施工質(zhì)量加以控制。