王慶峰

一、概述

安徽金寨縣史河上梅山電站附近新建一公路橋，采用鉆孔灌注樁基礎。橋共10孔，每個承臺兩根灌注樁，鉆孔灌注樁直徑1.4m，共有22根。根據(jù)地質勘探，地面至巖層面約11m深,為砂夾卵石層，巖層面基本為新鮮基巖。灌注樁為端承樁，樁長約為12m，混凝土等級為C30水下混凝土，混凝土灌注樁需穿過砂卵層，嵌入基巖不小于1.0m。河道水位較高，砂卵石地基含砂量約在60%～70%，成孔較困難，建設單位根據(jù)工程實際情況，采用在樁位筑粘土平臺，用沖擊鉆施工，增加護壁泥漿濃度，保證了工程質量?，F(xiàn)就相關施工經(jīng)驗作簡要介紹。

二、灌注樁施工

1.施工機械的選用

砂卵石地基鉆孔通常采用反循環(huán)鉆機(GJD－1500型)，設計要求入巖不小于1.0m。河床砂層含有較大粒徑的卵石，旋轉鉆機不能擠碎卵石，易造成泥漿護壁塌孔，同時鉆機入巖進度慢，此方案不可取。采用沖擊鉆 (CZ－22型)，能在砂卵石及巖石地基成孔，成孔入巖施工進度快，工程質量有保障。經(jīng)比較，采用沖擊鉆成孔。

2.施工工藝流程

鋼筋混凝土灌注樁的施工工藝流程見圖1。

3.施工準備

（1）材料的選用

依據(jù)規(guī)范要求的水下混凝土指標和設計強度試配混凝土的配合比，混凝土配合比須從拌和現(xiàn)場的砂石水泥庫中現(xiàn)場取樣，送到水利試驗單位進行檢驗及配合比試驗，經(jīng)試配后方可使用?；炷恋膹姸鹊燃墳镃30，坍落度一般為16～22cm，砂率 40%～45%，細度模數(shù)在2.5～3.0的中砂，20～40mm碎石，水泥用量不小于350kg/m3。

依據(jù)樁身土層的性質，采用黃粘土或采購膨潤土制漿，漿液的比重計劃控制在1.2～1.35，漿液粘度為20～26s，含砂率≤4%，膠體率不小于95%。

根據(jù)地質勘測結果，按設計長度在加工廠制作鋼筋籠，采用汽車吊入孔，樁長在12m左右，不超過15m，制作成一個整體。

（2）施工測量

利用已建立的平面和高程控制網(wǎng)，精確定位每根樁的平面和高程位置，作為施工控制的依據(jù)，確保樁位的準確無誤。

4.汛后水位修筑平臺及護筒埋設

灌注樁施工選在汛后枯水季節(jié)進行，電站下游水位相對較低，約為高程67.0m，有利于施工，但仍需在施工作業(yè)現(xiàn)場建造一個作業(yè)平臺，平臺的頂高程68.5m，能滿足施工的需要。實際施工時在樁位處，采用粘土填筑一寬4m、長6m、深3m的平臺，滿足了護筒埋設要求，鉆機就位及開孔護壁效果均比較理想。

護筒埋設：鋼護筒直徑1.5m，通常護筒高度1.5m，內(nèi)外水位差保持在1m，為保證成孔順利，不易坍孔，水位差宜采用較大值，取1.5m，護筒高度采用2.5m。在粘土平臺用挖掘機開挖埋設護筒，由測量人員和工程技術人員負責護筒埋設的精度控制，護筒底部低于地下水位，頂部高出地面0.3m，高出地下水位1.5m。其中心軸線與樁中心偏差<50mm，且四周用粘土回填并分層夯實。在回填土上成孔時，回填土要保證回填質量，成孔時回填土不得漏水。

5.護壁泥漿

工程地層上部為松散的中粗礫砂層，地層造漿困難，孔壁不易穩(wěn)定可能出現(xiàn)漏漿，故施工中孔內(nèi)泥漿應始終保持良好的性能。采用優(yōu)質泥漿護壁成孔是防止樁孔縮徑和坍塌的有效措施。工程采購優(yōu)質粘土制漿，就近設置泥漿池，架設泥漿泵，形成泥漿循環(huán)。為使孔壁穩(wěn)定性好，鉆進成孔時針對地層變化進行泥漿性能的適當調整。鉆進泥漿性能指針一般為：粘度20～26s，比重1.20～1.35，含砂率小于4%。根據(jù)該工程特點，砂卵石層含砂量較大，施工護壁泥漿比重采用1.40～1.6，護壁效果好，防止了坍孔。

6.鉆孔

鉆孔作業(yè)分班連續(xù)進行。鉆機就位前，應對鉆孔前的各項準備工作進行檢查，確保樁位準確無誤。開鉆前，向護筒內(nèi)注滿水，用沖擊錘小沖程（1.0～1.5m）反復沖擊造漿，必要時添加黃土或膨潤土造漿，待護筒內(nèi)泥漿保持一定濃度后開鉆。

在鉆孔過程中始終嚴格控制和保持孔內(nèi)水頭，高出地下水位或施工水位1.5m以上，并保持泥漿比重較大，以保持孔壁穩(wěn)固。

巖層中鉆進時，盡量提高孔底的泥漿比重和額度，使孔底泥漿由一般的鉆渣托浮力變?yōu)槲展?，使鉆頭沖擊下的巖塊裹于泥漿中，以減少巖石的重復破碎。施工中反復投粘土、沖擊和掏渣，以提高鉆進速度。采用及時補漿、抽漿、掏渣的辦法始終保持與孔外水面有1.5m的固定高差，以保證孔內(nèi)水壓的穩(wěn)定和孔壁的安全。鉆孔過程中，通過對鉆孔泥漿中石渣判斷，并報告監(jiān)理部，經(jīng)現(xiàn)場測量確定開始入巖，并記錄鉆入巖石內(nèi)1.0 m，即可確定該鉆孔完成，隨后進行后續(xù)工序施工。施工記錄表明，在砂卵石層中鉆進速度為0.3～0.4m/h，在巖石層中鉆進速度為 0.08～0.1m/h。

7.驗孔、清孔

孔底標高達到設計要求后停鉆，對孔位中心、孔徑、孔深、垂直度、沉渣厚度等采用測量儀器、測繩、驗孔器等工具進行檢查，經(jīng)業(yè)主簽認后，換漿清孔。鉆孔至設計標高后，稍提起鉆具，離孔底20cm處反復沖擊，采用正循環(huán)進行換漿清孔。泥漿指標1.20～1.45,黏度為19～28Pas,含砂率 4%～8%，并保持一定水頭高度，防止塌孔?；炷凉嘧⑶斑M行二次清孔，確?？椎壮猎湍酀{參數(shù)滿足設計和規(guī)范要求。清孔后的孔底沉渣應小于5cm，泥漿指標：相對密度為1.03～1.1，粘度為 17～20 Pas，含砂率小于2%。

8.安裝鋼筋籠及導管

驗孔、清孔并經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后，安放鋼筋籠。鋼筋籠在鋼筋加工場按設計圖下料加工完成。采用樁架垂直緩慢下放，鋼筋籠安放至設計標高后，用四根Φ25定位鋼筋將鋼筋籠焊在護筒或鉆孔平臺上，以防止鋼筋籠在灌注時上浮。

鋼筋籠安放完成后，安放混凝土灌注導管，導管采用內(nèi)徑為φ350mm內(nèi)壁光滑的鋼管，底節(jié)長4m，普通節(jié)2m，加配1m、0.5m長的調節(jié)導管。導管安放前先試拼，并進行水密、承壓和接頭抗拉試驗。合格后緩慢分節(jié)下放拼裝，防止碰掛鋼筋籠。導管長度根據(jù)孔深、漏斗高度等計算確定，導管底距孔底距離為25～40cm。

9.灌注水下混凝土

樁基混凝土采用商品混凝土拌和站集中拌和，攪拌運輸車運至現(xiàn)場，用吊車配吊斗進行灌注。

導管下放完成后，二次清孔至孔底沉渣厚度小于5cm，滿足要求后，及時快速灌注首批混凝土，初灌漏斗的容量與首盤混凝土量必須滿足水下混凝土的灌注高度高出導管底≥1m。

儲存量的計算：

首次灌注時儲料斗內(nèi)混凝土儲存量應滿足導管底部能一次埋入混凝土中1.0m。

V=л/4D2(H+h+0.5t)+л/4d2(0.5L-H-h)

=л/4×1.42（1+0.3+0.5×0.03）+л/4×0.352（0.5×11-1-0.3）=2.45m3

考慮1.1的充盈系數(shù)，初灌量應為:2.45×1.1=2.7m3。

V：混凝土的初存量m3；

D：樁直徑，取1.4m；

d：導管內(nèi)徑，取0.35m；

L：鉆孔深度，取11m；

H：導管埋入混凝土深度，取1.0m；

h：導管下端距灌注前孔底的高程，取0.3m；

t：灌注前孔底沉渣厚度，取0.03m。

隨著混凝土的上升，相應提升和拆卸導管，但要保證管底部埋入混凝土以下2～4m，也不宜大于6m。經(jīng)常檢測井孔內(nèi)混凝土面的位置及時調整導管的埋深，采用錘重不小于4kg的錐形測深錘進行檢測。樁頂高程下4.0m采用振搗器振搗，混凝土的充盈系數(shù)不小于1.0?；炷翝仓叱瘫仍O計樁頂高程高出1.0m，以保證混凝土強度，多余部分接樁前鑿除。

三、結語

該工程灌注樁施工后，經(jīng)低應變檢測，全部樁質量優(yōu)良，達到設計要求。實踐表明，在砂卵石地層且端部需要入巖的灌注樁施工，采用沖擊鉆施工能保證質量與進度。通過采取換填粘土平臺、采用加長護筒增加內(nèi)外水位差、鉆進過程中增加護壁泥漿濃度但清孔時需置換到正常濃度、沖擊鉆小沖程開孔等施工措施，可防止坍孔，保證施工正常進行，確保工程質量。在灌注樁澆筑后也發(fā)現(xiàn)，混凝土充盈系數(shù)較大，約為1.3～1.4，與在粘土層中的灌注樁有較大區(qū)別。該工程施工經(jīng)驗在以后類似工程中可以借鑒