楊惠芳

（中國水利水電第四工程局有限公司第二分局工程管理部，河北涿州 072750）

1 工程概述

南水北調(diào)中線總干渠漕河渡槽段，是南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程的重要組成部分，工程位于河北省保定市滿城縣境內(nèi)。漕河渡槽設(shè)計(jì)流量125 m3/s，加大流量150 m3/s。漕河渡槽工程的第Ⅱ標(biāo)段，全長1013.4 m，由進(jìn)口段、連接段、槽身段（包括落地矩形槽段、20 m跨多側(cè)墻槽段）組成。

漕身20 m跨多側(cè)墻渡槽段長710 m，為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)和端承樁兩種形式，端承樁設(shè)8根樁基，樁長在20～50 m之間，樁徑150 cm，設(shè)計(jì)要求端承樁伸入弱風(fēng)化巖石50 cm，樁基總工程量為208根。

2 施工技術(shù)方案

該標(biāo)段大直徑灌注樁，其基巖風(fēng)化帶厚薄不均，基巖上部存在局部發(fā)育的溶洞及溶隙。卵石層、基巖與覆蓋層接觸帶及基巖中漏漿、漏水嚴(yán)重。該段巖層力學(xué)指標(biāo)離差較大，從而對適用鉆機(jī)要求高，對配套鉆具的規(guī)格與種類及互換性等也有更高的要求。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及巖土工程地質(zhì)資料，結(jié)合設(shè)備特點(diǎn)和工程經(jīng)驗(yàn)綜合考慮，灌注樁施工采用GZ-6、GZ-8型，沖擊鉆沖擊成孔,黏土泥漿護(hù)壁，水下澆筑混凝土的施工工藝。

施工前孔口埋設(shè)1.5 m護(hù)筒護(hù)壁，護(hù)筒直徑1.80 m，沖擊鉆在不同的地層中采用不同的鉆具,壤土、黏土層，使用環(huán)刀式抽筒鉆頭,礫石、卵石層及基巖等，較堅(jiān)硬的地層使用十字鉆頭;達(dá)到預(yù)定深度后，清孔以掏渣抽筒清渣換漿，泥漿比重為1.1～1.2時停止清孔,保證泥漿面至地面以下1 m為止,防止上部塌孔,最后利用導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土澆筑。

3 灌注樁施工工藝及技術(shù)要求

3.1 灌注樁施工工藝流程

其主要施工工藝流程為：平整場地→測定孔位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→提鉆→第一次清孔→檢孔→制作鋼筋籠→吊放鋼筋籠→下導(dǎo)管→第二次清孔→水下混凝土灌注→起拔導(dǎo)管→成樁。

3.2 灌注樁施工技術(shù)要求

1）樁基工程施工前，應(yīng)按施工圖紙的規(guī)定和監(jiān)理人的指示，進(jìn)行成孔或成樁試驗(yàn)，以檢驗(yàn)有關(guān)參數(shù)和工藝；成孔和成樁設(shè)備安裝就位應(yīng)平整和穩(wěn)固，并配備觀測孔深和孔斜的裝置。

2）質(zhì)量檢查記錄和報(bào)表：灌注樁施工應(yīng)有完整的施工記錄。

3）埋設(shè)護(hù)筒。鋼板護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑大200～400 mm，護(hù)筒埋入自然地面以下2～4 m，護(hù)筒高出地面0.4～0.6 m或水面1.0～2.0 m，上部開設(shè)溢漿孔，外圍用黏土夯實(shí)，測定護(hù)筒標(biāo)高的誤差不大于10 mm。確保護(hù)筒埋設(shè)位置準(zhǔn)確，其中心應(yīng)與樁中心重合，偏差小于50 mm，垂直線傾斜不大于0.5%。泥漿護(hù)壁鉆孔鉆進(jìn)期間，護(hù)筒內(nèi)泥漿應(yīng)高出得下水面1.0 m以上；在受水位漲落影響時，應(yīng)加高護(hù)筒內(nèi)泥漿至最高水位1.5 m以上。鉆進(jìn)過程應(yīng)不斷置換泥漿，并保持漿液面穩(wěn)定。

4）鉆機(jī)安裝后，底座和頂端應(yīng)平穩(wěn)，在鉆進(jìn)中不應(yīng)產(chǎn)生位移或沉陷，否則應(yīng)及時處理。開鉆時均應(yīng)慢速鉆進(jìn)，待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進(jìn)入地層后，方可加速鉆進(jìn)。

采用正、反循環(huán)鉆機(jī)（含潛水鉆）均應(yīng)采用減壓鉆進(jìn)，在鉆孔排渣、提鉆頭除土或因故停鉆時，應(yīng)保持孔內(nèi)水位和泥漿相對密度。處理孔內(nèi)水位和泥漿相對密隊(duì)和黏度。處理孔內(nèi)事故或因故停鉆時，必須將鉆頭提出孔外。

5）造孔時采用隔孔跳躍式流水作業(yè)，保證安全距離不小于4倍樁徑，以防止對臨樁的影響。造孔時，要隨時糾偏，如產(chǎn)生斜孔、塌孔，立即停鉆，采取措施，穩(wěn)定孔壁后再繼續(xù)鉆進(jìn)。

6）鉆機(jī)作業(yè)就分班連續(xù)進(jìn)行,填寫的鉆孔施工記錄,交接班時應(yīng)交待鉆進(jìn)情況及下一班應(yīng)該注意的事項(xiàng)。應(yīng)注意對鉆孔泥漿進(jìn)行監(jiān)測和試驗(yàn)，不合要求時，應(yīng)隨時改正。應(yīng)該經(jīng)常注意地層變化，在地層變化處均應(yīng)撈取渣樣，判明后記入記錄表中并與地質(zhì)剖面圖核對。

7）成孔檢查，定時檢查泥漿護(hù)壁鉆孔的孔位、孔徑、孔深、孔斜；對于端承樁，樁端應(yīng)深入弱風(fēng)化50 cm。弱風(fēng)化巖面及終孔建基面，必須經(jīng)監(jiān)理人員、設(shè)用計(jì)代理人確認(rèn)，并填寫隱檢報(bào)告，經(jīng)施工質(zhì)檢人員、監(jiān)理人、設(shè)計(jì)方地質(zhì)工程師，三方人員簽認(rèn)后，進(jìn)行下道工序。

4 混凝土

4.1 混凝土的制備

1）基于該工程工期緊、混凝土用量大、日用量強(qiáng)度高、混凝土質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，工程全部灌注樁樁身混凝土均采用現(xiàn)場攪拌。

根據(jù)最大混凝土澆筑量和澆筑時間，在混凝土運(yùn)輸能力滿足攪拌站出料能力的前提下，控制每根樁的灌注時間不大于2 h，澆筑強(qiáng)度要求攪拌系統(tǒng)小時生產(chǎn)能力為35 m3，實(shí)際選配海諾HZS90攪拌站，理論生產(chǎn)能力90 m3/h。

2）原材料、配合比、坍落度。采用二級配混凝土，425號太行普通硅酸鹽水泥，骨料應(yīng)合理級配，粗骨料的最大粒徑不得大于導(dǎo)管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4，且應(yīng)小于40 mm。為改善混凝土的和易性和緩凝，水下混凝土宜摻外加劑。坍落度宜控制在18～22 cm之間。施工中要加強(qiáng)對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。配合比應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)室確定并在現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際調(diào)整。整個混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)必須保證混凝土供應(yīng)的連續(xù)和充足。該工程采用混凝土配合比如下表1。

表1 混凝土配合比

4.2 混凝土的運(yùn)輸

為保證混凝土運(yùn)至孔口時具有良好的和易性，該工程采用6 m3混凝土攪拌運(yùn)輸車。

4.3 灌注樁混凝土澆筑

混凝土澆筑是鉆孔灌注樁的關(guān)鍵工序之一，澆筑質(zhì)量的好與壞直接決定樁身質(zhì)量。

混凝土澆筑：開始澆筑前，應(yīng)先檢查孔底沉渣厚度，不合要求時應(yīng)重新清孔，符合規(guī)定并經(jīng)監(jiān)理下達(dá)澆筑令后半小時內(nèi)必須灌注混凝土。澆筑時，應(yīng)保證導(dǎo)管底部距孔底0.3～0.5 m，且應(yīng)保證混凝土的儲備量，使導(dǎo)管底第一次埋入混凝土面以下0.8 m以上；為保證導(dǎo)管埋深為2～6 m，應(yīng)定時測量混凝土面上升情況，專人測量專人記錄；測繩應(yīng)經(jīng)常校核；澆筑的樁頂標(biāo)高不得偏低；拆管前必須測量導(dǎo)管在混凝土內(nèi)埋深，計(jì)算準(zhǔn)確后方可進(jìn)行拆管工作；混凝土澆筑結(jié)束后，最終導(dǎo)管起拔應(yīng)緩緩上提，拔出混凝土面時應(yīng)反復(fù)插，避免過快，以防樁頭空洞及夾泥。樁頭混凝土灌注超澆量應(yīng)滿足合同技術(shù)條件，以確保樁頂混凝土標(biāo)號符合設(shè)計(jì)要求；當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土面不滿時應(yīng)徐徐灌入混凝土，以防止樁體內(nèi)混凝土疏松；當(dāng)混凝土面上升頂托鋼筋籠時，應(yīng)放慢灌注速度，適當(dāng)控制導(dǎo)管埋深，防止鋼筋籠上浮。

5 施工預(yù)防處理措施

5.1 孔 斜

1）原因分析。沖擊鉆鉆進(jìn)速度過快；鉆具在鉆進(jìn)中遇到孤石、塊石等障礙物；鉆機(jī)操作手操作不熟練。

2）預(yù)防處理措施。嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度在合理的范圍，避免鉆具下放時快時慢；遇到孤石、塊石時，采取孔內(nèi)表面定向聚能爆破處理；選擇熟練的設(shè)備操作手。

5.2 塌孔

1）原因分析：孔內(nèi)漏漿嚴(yán)重，漿面水頭不能保持；鉆具的沖程過大或過小。

2）預(yù)防處理措施：施工中注意孔內(nèi)水頭，發(fā)現(xiàn)漏漿采取往孔內(nèi)投放黏土，加高泥漿水頭等措施；鉆具在不同的地層采取不同的沖程，塌孔較嚴(yán)重時，采用吸泥設(shè)備吸走埋鉆的泥砂，提鉆回填黏土。

5.3 梅花孔和卡鉆

1）防止梅花孔的措施。改善泥漿的性能，及時撈渣，減少鉆渣等對鉆具的回轉(zhuǎn)阻力，經(jīng)常檢查繩卡的靈活性。

2）卡鉆的原因。孔口掉入塊石等物；孔內(nèi)壁有孤石、塊石等障礙物。處理采取交替緊繩、松繩上下竄動的方法，切不可硬提猛拉，必要時使用打撈工具輔助，處理無效時，可采用小直徑鉆頭把塞物搗碎或擠入孔壁內(nèi)。

5.4 澆筑堵管

1）原因分析。隔水塞不符合要求，直徑過大或過??；隔水塞遇物卡住，或?qū)Ч苓B接不直，變形而使隔水塞卡住；混凝土坍落度過小或混凝土攪拌不勻，嚴(yán)重離析；導(dǎo)管漏水，混凝土被水浸稀釋，粗骨料和水泥砂漿分離；灌注時間過長，表層混凝土已過初凝時間，開始硬化；或混凝土在管內(nèi)停留時間過長而失去流動性。

2）預(yù)防處理措施。若為隔水塞卡在管內(nèi)，在深度不大時，可用長桿沖搗；或在允許的范圍內(nèi)，反復(fù)提升導(dǎo)管振沖；如不能清除則應(yīng)提起和拆開導(dǎo)管，取出不合格隔水塞。檢查導(dǎo)管連接部位和變形情況，重新組裝導(dǎo)管入孔，安放合格的隔水塞。不合格混凝土造成的堵管，可通過反復(fù)提升漏斗導(dǎo)管來消除，或在導(dǎo)管頂部安裝激振裝置，不斷振動導(dǎo)管來解除。

5.5 斷樁

1）原因分析。因測深不準(zhǔn)或操作不當(dāng)造成提升導(dǎo)管過高，以致底部脫離混凝土層面；出現(xiàn)堵管而未能及時排除；灌注中斷過久，表層混凝土失去流動性，而繼續(xù)灌注的混凝土頂破表層而上升，將有浮漿泥渣的表層覆蓋包裹，形成斷樁；灌入的混凝土質(zhì)量低劣。

2）預(yù)防處理措施。對斷樁應(yīng)以預(yù)防為主。灌注前要對各作業(yè)環(huán)節(jié)認(rèn)真檢查，指定有效的預(yù)防措施。灌注中，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，保證灌注作業(yè)連續(xù)緊湊，重視混凝土面的準(zhǔn)確探測，繪制混凝土灌注曲線，正確指導(dǎo)導(dǎo)管的提升，提升應(yīng)勻速平穩(wěn)，控制灌注時間在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。如灌入混凝土量不夠，應(yīng)先將已灌混凝土清除再下入導(dǎo)管重新灌注。若灌入量較多，可按前述打小孔的方法處理。斷樁位置較深，斷樁承受荷載不大時，可采取鉆孔至斷樁部位先清洗再鉆孔壓漿補(bǔ)救，斷樁承受荷載較大時，可采取插入鋼筋束灌漿制作錨固樁的措施。斷樁位置較淺或處于地下水位以上可將清除斷樁以上混凝土，支模重新澆筑成樁。

6 成樁檢驗(yàn)

灌注樁施工結(jié)束后28 d，對成樁進(jìn)行以下項(xiàng)目的檢驗(yàn)和檢測，并將檢驗(yàn)和檢測的成果報(bào)送監(jiān)理人。灌注樁的每一種配合比均取樣制模，每臺班至少取一組樣，每組3塊。漕河樁基C25F50混凝土共檢測216組，平均抗壓強(qiáng)度36.5 MPa，最大值46.5 MPa，最小值 26.1 MPa，離差系數(shù)為 0.11，強(qiáng)度保證率為99.4%,檢測結(jié)果合格；抗凍檢測 1組，檢測結(jié)果合格。

低應(yīng)變動測樁身完整性，抽測數(shù)不少于總樁數(shù)的20%，共抽檢44根，全部為Ⅰ類樁，滿足設(shè)計(jì)要求；單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)：選取監(jiān)理指定的樁進(jìn)行，試驗(yàn)過程嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行，結(jié)果3根試驗(yàn)樁的單樁豎向抗壓極限承載力，均大于13000 kN，符合設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語

在漕河渡槽Ⅱ標(biāo)段施工樁基混凝土灌注樁施工中，面對復(fù)雜的地質(zhì)條件和緊張的工期，采用沖擊鉆機(jī)鉆孔和人工挖孔相結(jié)合的施工方法，利用土層本身所具有的黏土作為護(hù)壁泥漿的造漿材料，布置泥漿池和沉淀池，泥漿循環(huán)使用，在施工中對泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行控制，滿足了施工的要求，節(jié)約了成本。