塔頭攔河閘重建工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)分析

潘達(dá)榮

(廣東省水利水電建設(shè)有限公司，廣州 510000 )

0 引 言

塔頭攔河閘工程是五經(jīng)富水下游重要的水利項(xiàng)目，重建后的水閘由泄水閘、泵站、兩岸連接土壩等建筑物組成。泄水閘為凈寬143m的12孔閘門，形式為敞開式平底寬頂堰，利用底流消能的方式進(jìn)行消能防沖，設(shè)置消力池、防沖槽、海曼，右岸的通航船閘位置按照單線單級(jí)預(yù)留。水閘最大過閘流量為3460m3/s，泵站設(shè)計(jì)流量為0.55m3/s。

1 鉆孔施工

1.1 鉆機(jī)就位

鉆孔選用德國(guó)產(chǎn)寶峨BG25C鉆機(jī)，該鉆機(jī)噪音低、污染小、效率高，并且在鉆進(jìn)工藝上采取整個(gè)斷面取芯方法，也就是以筒式鉆具將芯物一次性納入筒中，可達(dá)11-16m的成孔速度。在鉆進(jìn)到達(dá)深度前，要嚴(yán)格檢查鉆機(jī)上部和底座是不是平衡，要對(duì)作業(yè)區(qū)的承載力進(jìn)行檢測(cè)，以避免鉆機(jī)在鉆孔程序中位移和沉陷現(xiàn)象的發(fā)生，鉆機(jī)到達(dá)位置后務(wù)必要針對(duì)鉆桿中心及垂直度實(shí)施二次檢查，不能高于2cm的偏差。再次檢測(cè)鉆桿垂直度不是可有可無，可以利用全站儀進(jìn)行校核。

1.2 鉆進(jìn)施工準(zhǔn)備

鉆孔施工步驟以“跳二打一”形式進(jìn)行，為了有效避免因?yàn)殂@孔間距太小引起塌孔現(xiàn)象，決定每隔兩根樁鉆孔，這樣也不會(huì)因?yàn)榇罂缍鹊臋C(jī)械移動(dòng)延后工時(shí)。

1)護(hù)筒計(jì)算：

進(jìn)行鉆孔前要首先計(jì)算設(shè)計(jì)孔深，計(jì)算設(shè)計(jì)孔深要利用水準(zhǔn)儀測(cè)量護(hù)筒頂標(biāo)高，具體的測(cè)量方式為：把水準(zhǔn)儀置于被測(cè)得護(hù)筒周圍，進(jìn)行調(diào)平穩(wěn)固，立塔尺于在高程控制點(diǎn)位置，準(zhǔn)確調(diào)整水準(zhǔn)儀鏡頭同時(shí)豎直中心線，讀取和記錄水平中心線對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，之后把塔尺豎于護(hù)筒邊緣處，與上面的方式一樣進(jìn)行讀數(shù)獲取，計(jì)算公式表現(xiàn)為：頂部護(hù)筒標(biāo)高=控制點(diǎn)高程—前視讀數(shù)。

2)底樁標(biāo)高計(jì)算：

詳細(xì)計(jì)算方式為：樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高—設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)=樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3)孔深的計(jì)算：

頂部護(hù)筒標(biāo)高—底部樁設(shè)計(jì)標(biāo)高=設(shè)計(jì)孔深。案例介紹依舊是二號(hào)承臺(tái)，樁頂標(biāo)高設(shè)定42.245m，樁長(zhǎng)設(shè)定為24.27m，將公式帶人獲得：樁底標(biāo)高=42.245m-24.27m=17.975m。通過測(cè)量得出護(hù)筒標(biāo)高為44.722m，代入公式獲得：設(shè)計(jì)孔深=44.722-17.975m=26.747m。

1.3 鉆進(jìn)工藝

1)鉆孔之前要先將泥漿注入鋼護(hù)筒內(nèi)，開始轉(zhuǎn)速要慢，不至于破壞護(hù)筒刃腳處護(hù)壁的堅(jiān)硬的泥皮，直到鉆進(jìn)超過護(hù)筒2m以下的深度后，才可以讓保持正常的鉆孔速度。利用沉淀池沉淀后的泥漿可以循環(huán)利用。鉆孔作業(yè)進(jìn)行時(shí)務(wù)必要對(duì)泥漿含砂量和泥漿比重進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)，并記錄作業(yè)的相關(guān)參數(shù)和地質(zhì)狀況，以便地質(zhì)資料的核對(duì)。

2)在鉆孔作業(yè)完成停鉆時(shí)，泥漿的循環(huán)還要正常進(jìn)行，停鉆的標(biāo)準(zhǔn)是鉆渣低于4%。起鉆的時(shí)候必須輕穩(wěn)地操作，避免孔壁被拖刮，同時(shí)鉆孔內(nèi)要注入一定量的泥漿，確?？變?nèi)水頭高度的穩(wěn)定。

3)為了符合孔深的標(biāo)準(zhǔn)，防止超欠挖的現(xiàn)象，在鉆孔的施工過程中儀器顯示已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)高，則要利用測(cè)繩復(fù)制。鉆孔施工中要進(jìn)行儀表的控制，確保鉆桿的垂直。

4)在鉆孔的工序中，每2-3m的進(jìn)尺就要對(duì)鉆孔直徑和豎直度進(jìn)行檢查，檢查的工具可用3-4m的外徑D與樁徑相等的圓鋼筋籠，關(guān)鍵點(diǎn)是鋼筋籠中心與鉆孔中心重合，孔徑和豎直度合格的標(biāo)準(zhǔn)是鋼筋籠上下各處都沒有掛阻發(fā)生。

5)在鉆孔過程中如果發(fā)生塌孔、涌砂等意外狀況就要馬上把鉆具提離孔底，同時(shí)確保泥漿位置，及時(shí)將涌砂和坍落物吸除；然后及時(shí)把性能達(dá)標(biāo)的泥漿輸入鉆孔內(nèi)，為了避免涌砂和坍塌的繼續(xù)發(fā)生必須掌控水頭壓力。

2 清孔施工

2.1 作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

清孔必須進(jìn)行兩次。首次清孔在成孔后馬上進(jìn)行，可利用鉆機(jī)的掏渣筒進(jìn)行；第二次清孔在鋼筋籠放置和混凝土澆筑導(dǎo)管布置完畢后進(jìn)行，可以采用泥漿循環(huán)置換的方式進(jìn)行。清孔工序中要注意孔底沉渣厚度，如果厚度超過100mm就要中止清孔，確?？變?nèi)水頭合理的位置，以避免塌孔現(xiàn)象。

2.2 第一次清孔

因?yàn)殂@機(jī)筒式掏渣的特殊性，必須對(duì)鉆進(jìn)深度嚴(yán)格控制，可利用抽漿清孔法避免超深，也就是鉆孔完成后停止進(jìn)尺，采用泥漿泵進(jìn)行4-14min的泵壓，可以基本隨泥漿排除沉渣，直到滿足清孔要求，還要摻合理比重的含量<4%的泥漿，以保持穩(wěn)定的水位。

2.3 第二次清孔

導(dǎo)管和鋼筋籠安裝完畢后，在水下混凝土灌注前，需要很長(zhǎng)的時(shí)間，孔底的沉渣會(huì)泛起，由此等到鋼筋籠和導(dǎo)管安置完畢后，以泥漿循環(huán)的方式帶出孔內(nèi)的沉渣。

2.4 鋼筋籠的制作和吊裝

1)鋼筋籠制作：

可利用箍筋成型法定型鋼筋籠，綁扎工序是先布置好主筋等間距，架立筋固定后，根據(jù)設(shè)計(jì)間距進(jìn)行鋼筋布設(shè)?？梢杂秒娀?duì)架立筋、箍筋與主筋間的接點(diǎn)進(jìn)行焊接。必須加強(qiáng)全部主筋與箍筋的焊接質(zhì)量，同時(shí)將一道箍筋焊接在下端，這樣的處理是為了避免鋼筋籠插入孔底時(shí)候架立筋插入到樁端處的地基里?？梢岳脵C(jī)械進(jìn)行鋼筋籠主筋連接，不能超過一個(gè)完整口的外漏絲扣，主筋連接在同一斷面的接頭率<52%。確保在0.25m的區(qū)域內(nèi)鋼筋籠的下端主筋略內(nèi)彎曲傾斜。鋼筋籠焊制誤差的允許數(shù)值如表1所示。

表1 鋼筋籠制作允許偏差

為確保樁身混凝土的護(hù)衛(wèi)層的標(biāo)準(zhǔn)厚度，可以將圓形餅狀的混凝土保護(hù)層砂漿墊塊添加在主筋外側(cè)。

吊筋的安裝是鋼筋籠的制作工藝的重要工序，吊筋具備固定鋼筋籠的作用，確保準(zhǔn)確坐落在事先設(shè)計(jì)好的平面上，首先計(jì)算長(zhǎng)度后進(jìn)行安裝。具體計(jì)算過程是先計(jì)算樁頂和護(hù)筒頂之間的距離。因?yàn)樵O(shè)計(jì)標(biāo)高是已知數(shù)值，能夠通過高程控制點(diǎn)測(cè)量護(hù)筒頂標(biāo)高，則可以形成公式為：

護(hù)筒頂標(biāo)高-設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高=樁頂?shù)阶o(hù)筒頂?shù)木嚯x。吊筋長(zhǎng)度就容易通過已知的護(hù)筒頂距離計(jì)算出來。具體公式為：吊筋長(zhǎng)度=樁頂至護(hù)筒頂距離-0.8m+0.11m+0.16m。

公式中設(shè)計(jì)樁頂和籠頂?shù)木嚯x為0.7m，吊筋之上吊環(huán)為0.10m高度，主筋與吊筋搭接長(zhǎng)度為0.15m。

文章樁孔的案例還是二號(hào)承臺(tái)，頂部護(hù)筒標(biāo)高44.721m，頂部樁標(biāo)高設(shè)計(jì)為42.242m，將其代入計(jì)算式：頂部樁支護(hù)筒頂?shù)木嚯x=44.721m-42.242m=2.479m。

計(jì)算吊筋長(zhǎng)度方式為：吊筋長(zhǎng)度=2.479m-0.8m+0.11m+0.16m=1.949m

以上的結(jié)果顯示唯有吊筋的這個(gè)長(zhǎng)度才能夠滿足設(shè)計(jì)高程。另外值得一提的是測(cè)斜管綁扎的過程。樁體位移情況的測(cè)定必須在在基坑開挖前進(jìn)行，所以，必須在鋼筋籠上綁扎測(cè)斜管，具體位置是鋼筋籠內(nèi)側(cè)，確保綁扎成穩(wěn)固的直線。

2)吊裝鋼筋籠工序：

鋼筋籠的吊裝和吊放采用25t的吊車。以雙吊點(diǎn)將鋼筋籠吊起，吊點(diǎn)位置必須準(zhǔn)確，一般會(huì)在鋼筋位置加強(qiáng)吊點(diǎn)同時(shí)增加焊接。吊裝鋼筋籠可以利用大鉤和小鉤配合使用，下部用小鉤、上部用大鉤。將一個(gè)滑輪安裝在吊車小鉤上，鋼絲繩在滑輪上穿過，利用U型卡環(huán)將鋼絲繩兩端和鋼筋籠加強(qiáng)筋連接，在第二個(gè)加強(qiáng)筋位置處設(shè)置第一個(gè)吊點(diǎn)，在向下8m地加強(qiáng)筋位置設(shè)置第二個(gè)吊點(diǎn)，所有鋼絲繩上都有滑輪，用型鋼制作扁擔(dān)用來懸掛滑輪，吊車的大鉤鉤掛扁擔(dān)上部吊鉤。起吊過程中大鉤和小鉤均勻受力。大鉤將鋼筋籠向上吊起，小鉤配合大鉤穩(wěn)定鋼筋籠，以預(yù)防鋼筋籠彎曲變形的發(fā)生，大鉤小鉤互相作用的緩慢吊直鋼筋籠，同時(shí)安置人力將鋼筋籠扶穩(wěn)。進(jìn)行吊之后，慢慢下落找準(zhǔn)孔位，不能強(qiáng)行入孔或者因?yàn)橐钥刂其摻罨\的方位，同時(shí)將鋼筋籠穿入吊環(huán)，確保鋼筋籠頂標(biāo)高的規(guī)范。

3 灌注混凝土作業(yè)

對(duì)混凝土坍落度和泥漿比重進(jìn)行測(cè)量，設(shè)計(jì)泥漿比重為1.0-1.1，坍落度為161-230mm，還要做混凝土試塊，按要求養(yǎng)護(hù)后要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)驗(yàn)。

灌注混泥土作業(yè)：安置導(dǎo)管→讓隔水栓緊貼導(dǎo)管內(nèi)水面緊靠隔水栓→第一批混凝土灌注灌→接連灌注直到樁頂位置。施工順序如圖1所示。

圖1 澆筑混凝土施工順序圖

3.1 灌注第一批混泥土

首先放下隔水膽，平穩(wěn)地安放混泥土擋板，灌注封底混凝土。封底混凝土完成一部分后，用吊車小鉤吊起混凝土擋板，將隔水膽壓入孔底的混凝土中，把底部的導(dǎo)管抽出，實(shí)施第一批混凝土的施工時(shí)，導(dǎo)管底部最佳距離為0.4-0.6m，導(dǎo)管長(zhǎng)度第一次封入不能低于0.8m。初灌混凝土數(shù)量遵照下面公式：

(1)

式中：V為初灌混凝土數(shù)量，設(shè)定樁孔直徑(m)為d，鉆孔深度(m)設(shè)定為L(zhǎng)，導(dǎo)管在混凝土埋進(jìn)的深度(m)為h，灌注前孔底沉渣厚度(m)為t。

文章案例示范還是以二號(hào)承臺(tái)為例，埋進(jìn)混凝土的導(dǎo)管深度H為0.8m，在施工前導(dǎo)管底部測(cè)量孔底高度h是0.4m，鉆孔直徑為0.8m，d為導(dǎo)管直徑為0.2m，通過對(duì)鉆孔深度L的測(cè)量為25.93m，在混凝土灌注前孔底沉渣厚度為0.03m，在公式中代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得出的混凝土初灌數(shù)量為：

(2)

3.2 導(dǎo)管埋深

進(jìn)行首批混凝土灌注后就要不斷地進(jìn)行灌注，每個(gè)孔需要灌注的混凝土數(shù)量具體為13m，而混凝土攪拌車每輛的容量為6左右，所以大約兩車混凝土灌注一個(gè)孔，如此就會(huì)發(fā)生不連貫的灌注現(xiàn)象。在混凝土的灌注中，務(wù)必要利用測(cè)錘測(cè)量混凝土面的上升高度，同時(shí)按照具體需要提升、逐漸拆卸導(dǎo)管，確保導(dǎo)管地埋深合理。要想保證樁身連續(xù)均勻的混凝土施工，要按照具體情況管控導(dǎo)管的最小埋深，避免上面的土塊和浮漿皮裹入混凝土，預(yù)防斷樁現(xiàn)象發(fā)生。至于導(dǎo)管的最大埋深，對(duì)導(dǎo)管的最大埋深，為了使混凝土在管道中順暢流動(dòng)，便于提升管道，減少充水管的提升，確定管道的輔助拆除作業(yè)時(shí)間。探頭的數(shù)目不得少于所使用的管道的數(shù)目，而在每次升降管道前，應(yīng)一次檢測(cè)管道內(nèi)外混凝土表明的高度差異。表2所示為導(dǎo)管埋深。

表2 導(dǎo)管埋深示意圖

3.3 灌注混凝土技術(shù)要點(diǎn)

1)混凝土灌注要一氣呵成，不能中途停止，否則最先灌注的混凝土?xí)?，后灌注的混凝土無法從導(dǎo)管里流出，形成斷樁現(xiàn)象[2]。

2)在混凝土作業(yè)中，當(dāng)管道內(nèi)空氣沒有充滿混凝土?xí)r，可以考慮利用導(dǎo)管流槽注入漏斗和管道。所以，不能在管內(nèi)倒入整個(gè)混凝土，防止高壓氣囊在管內(nèi)形成，擠壓管接頭間的橡膠墊，導(dǎo)致導(dǎo)管泄漏。

3)在混凝土作業(yè)就要完畢時(shí)，增加了混凝土上升的難度，可以將導(dǎo)管利用吊鉤上下提升，把管內(nèi)混凝土高度提升上來，從而促進(jìn)速度的提升。

4)為了避免鋼筋籠被導(dǎo)管掛住，在提升導(dǎo)管工序中需要人工外力的幫助，保證導(dǎo)管可以旋轉(zhuǎn)，并且在旋轉(zhuǎn)中提升。

4 結(jié) 語

綜上所述，在該攔河船閘重建工程中，鉆孔灌注樁施工是整體工程中難度最大的項(xiàng)目，而且鉆孔灌注樁施工的質(zhì)量直接影響這個(gè)船閘工程的質(zhì)量。 因此， 施工企業(yè)在施工前需要仔細(xì)研究地勘報(bào)告， 編制詳細(xì)的施工方案， 根據(jù)工程地質(zhì)情況， 選擇適宜的樁基， 在施工過程中嚴(yán)格控制各道工序施工質(zhì)量，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)， 優(yōu)化施工工藝， 全面提升密排灌注樁施工質(zhì)量，才能確保水利工程的整體質(zhì)量[3]。