高元軍

（大連宏偉水利水電工程有限公司,遼寧大連116400）

防洪大橋基礎巖溶地質鉆孔灌注樁施工

高元軍

（大連宏偉水利水電工程有限公司,遼寧大連116400）

水利工程涉及諸多工藝且每一工藝相對復雜，這與水利工程的特殊性相關。筆者結合自身經驗，對水利工程中巖溶地質條件下的鉆孔樁施工工藝鉆孔中遭遇溶洞時的處理方案等進行了介紹，可類似工程參考以提高水利工程質量。

水利工程；巖溶；鉆孔樁；施工工藝

1 工程概況

莊河熱水河下游防洪大橋基礎鉆孔樁工程，根據地質報告采用沖擊成孔泥漿護壁反循環(huán)方式施工。樁徑均為φ1 000 mm，樁長為18～21 m，其中2～6號墩計5個墩臺，每墩臺下布樁2根，設計樁端持力層為中風化石灰?guī)r，地質報告顯示大部分墩臺下巖溶發(fā)育，溶洞尺寸垂直大小為2～4 m左右，且只有少許填充物。樁端需穿過溶洞，樁端達到穩(wěn)定的中風化石灰?guī)r層為止。

2 鉆孔樁施工

2.1 工藝流程

樁位場地平整—樁定位—鉆機就位—安放護筒—樁位校正—鉆孔—注泥漿—排渣—清孔—吊放鋼筋籠—下導管—澆灌混凝土—拔出導管—鉆機移位。

2.2 施工準備

根據地質鉆探資料顯示，工程自上而下地層揭露為：粉質粘土，粉細砂，粘土夾碎石、中風化灰?guī)r，地下水位埋深約5～6 m，場地地形平坦，護壁采用滿足要求的粘土制備，人工挖設護筒，護筒直徑φ1 400 mm，高1.5 m。

配備十臺鉆機，根據每墩臺下樁的設計分布間距，采取間隔孔位施工方式，以保證施工完孔的混凝土質量等不受鄰樁施工影響，或造成鄰孔施工出現連孔、塌孔事故。

2.3 鉆機就位

鉆機就位時，必須保持平穩(wěn)、不發(fā)生傾斜、位移，為準確控制鉆孔深度，應在機架上或機管上作出控制標尺，以便在施工中進行觀測、記錄。

2.4 鉆 孔

調直機架斜挺桿，對準樁位、開機鉆進、注泥漿、排出渣土，達到設計孔深停鉆、提鉆。

2.5 清孔排碴

1）沖孔到設計深度后，利用軸流泵送漿沖出孔內沉渣，清孔后距孔底0.2～1 m處的泥漿比重控制在1.1左右；對于土質較差，容易塌孔的土層泥漿比重宜控制在1.15～1.25左右。

2）根據設計樁為嵌巖樁，清孔后的孔底沉渣厚度不大于50 mm。

2.6 鋼筋籠制作安裝

1）鋼筋籠主筋的焊接接頭應互相錯開，35倍鋼筋直徑范圍內的接頭數不得超過鋼筋總數的50%。

2）鋼筋籠外徑比沖孔設計直徑小100 mm其內徑應比導管接頭處的外徑大100 mm以上；鋼筋籠的主筋保護層不小于50 mm。

3）分段制作鋼筋籠，其長度控制在8～12 m，每段鋼筋籠連接時可用單面搭接焊，搭接長度滿足規(guī)范要求。

4）鋼筋籠下到孔底時，為防止?jié)仓炷習r上浮，可將鋼筋籠與孔口護筒臨時焊接固定。

5）保證鋼筋籠的保護層厚度，設置混凝土墊塊定位。

3 鉆孔主要技術質量保證措施

1）施工前，對每孔定位進行超前鉆探，目的了解巖層溶洞發(fā)育情況，避免施工中的盲目性。

沖孔施工時，若發(fā)現突然掉鉆、斜孔、塌孔、孔內漿面突降等現象，應立即停鉆，并及時報告工地監(jiān)理工程師，采取措施后方可施工；

2）為了保證沖孔的垂直度，應隨時觀察、測量，發(fā)現斜孔及時回填石塊糾偏。

3）發(fā)現突然掉鉆，孔內泥漿面突然下降，說明遇到溶洞，且已打穿溶洞頂板，應及時提鉆，采用塊石（500 mm左右）和粘土拌合充填孔內，再注入泥漿后沖打孔，此時的泥漿比重適宜在1.3～1.5左右，可有效防止塌孔事故發(fā)生。也可采取δ10 mm鋼護筒，直徑φ1 200 mm逐節(jié)采用平板下沖方式，直至護筒下至溶洞底為止。另對超前鉆探有溶洞孔位，溶洞頂板上部按超設計樁徑施工，以備采用鋼護筒方式處理。

4 澆筑混凝土的施工

4.1 澆筑混凝土流程

提鉆測孔深—測定垂直度—放鋼筋籠—下導管—澆筑混凝土—提拔導管。

4.2 檢查成孔質量

1）鉆孔深度測定：用測繩、鋼尺、鉛錘測孔深及沉渣厚度。沉渣厚度小于50 mm。

2）孔徑控制：因為此施工段為巖溶發(fā)育地層，在鉆進過程中為封堵溶洞多次回填石塊及粘土，或下設鋼護筒必定造成擴孔，因此孔徑必然超出設計值，應及時報告監(jiān)理工程師，原始施工記錄中必須注明超灌混凝土原因。

3）清孔沉渣：鉆孔到設計深度后及時清孔底沉渣，達到規(guī)定要求值后，移走鉆機。

4.3 澆筑混凝土、吊放鋼筋籠

1）移走鉆機后，及時吊放鋼筋籠，并固定井口處的鋼籠居孔位中心。吊直扶穩(wěn)，緩慢下沉，避免碰撞孔壁。

2）重新測定孔底沉渣厚度，若超標重新清渣，達到設計要求為準。

3）澆筑混凝土。澆筑混凝土應連續(xù)進行，鋼籠放入孔內至澆筑混凝土時間不應超過4 h，澆筑混凝土時間不應超過混凝土初凝時間的1.5倍。

4）混凝土坍落度控制在180～220 mm，為保證其流動性，注意調整砂率等。盡可能采用商品混凝土。

5）混凝土首次埋設導管不少于1 m，澆筑混凝土前的導管下端距底保持在0.3～0.5 m。連續(xù)澆筑過程中導管埋設在混凝土中2～6 m，澆筑過程中隨時根據混凝土面上升情況拆卸部分導管，以保證導管在混凝土中埋量深度為定值范圍內。

6）每孔混凝土留出一組試件，且每班不少于一組，澆筑混凝土最終標高控制在設計樁頂標高0.5～1.0 m范圍中。

4.4 灌注混凝土操作技術

1）混凝土澆注

混凝土澆注量與泥漿到混凝土面高度、混凝土面至孔底高度、泥漿的比重、導管內徑及樁徑有關。

孔徑越大，首批灌注的混凝土量越多，由于混凝土量大，就要求商品混凝土要及時送到現場，控制運輸時間及澆注時間。

2）后續(xù)灌注混凝土

后續(xù)灌注混凝土若出現非連續(xù)性時，應按一定時間間隔地提拔上下串動300 mm左右導管，保證導管內混凝土的流動性，并觀察孔中返漿情況，若混凝土在導管內存留時間過長，流動性變差，與導管內壁摩擦阻力變大，混凝土灌注下落困難，容易導致斷樁，嚴重影響成樁質量。

3）上下牽動導管可增強混凝土向周邊的擴散，加強樁身與周邊地層的有效結合，增大樁體摩擦阻力，同時加大混凝土與鋼筋的結合力，從而提高樁身混凝土與鋼筋的握裹力及樁基承載能力。

4）混凝土灌注速度是控制樁身質量的關鍵因素，必須控制在初凝時間的1.5倍內，因此必須提前做好灌注混凝土的一切準備工作。

4.5 灌注混凝土澆筑方法

1）水下混凝土的澆筑主要有導管法、泵送法、容器開底法、袋裝法等，本工程采用導管法。

2）水下混凝土導管法施工與普通混凝土導管法施工要求基本相同。由于水下混凝土的自流平性的抗分散性，很少出現水下流動帶來的混凝土質量下降，其流動直徑可達4～6 m，所以在導管配置時，應考慮到水下混凝土的特性。澆注時除要求能連續(xù)將混凝土供給料斗處，并盡可能將料斗的容積加大，以保證混凝土的連續(xù)澆注。

3）在澆注前應充分考慮運輸與澆注機具的配套與銜接，應對其機具認真檢查，防止故障發(fā)生。4.6灌注混凝土的步驟

1）混凝土導管壁厚不小于3 m，直徑宜為200～300 m，底管長不小于4，下管前應試拼試壓，水密試壓達到水下壓力的1.3倍，球膽隔水件能順利排出。

2）混凝土澆注前儲料斗中的混凝土必須經計算可足將導管底端一次性埋入混凝土中不少于1 m的儲量。

3）混凝土灌注的上升速度不得小于2 m/h，每根樁的灌注時間不得超過下列規(guī)定：①灌注量在10 m3以內≤2 h；②灌注量在10～20 m3≤3 h；③灌注量在20～30 m3≤4 h；④灌注量在30～40 m3≤5 h。

4）混凝土澆注應連續(xù)進行，不得中斷，嚴禁把導管底端提出混凝土面。

5 結語

1）采用反復沖擊鉆進成孔的施工方法有利于防止斜孔等質量通病的發(fā)生。對于容易造成斜孔、偏位、溶洞挾鉆、漿液突然下降等處理方法是及時回填一定次數和一定數量的塊石與粘土混合料。

2）對于溶洞發(fā)育的土層，也可先往孔底投放一定數量的袋裝水泥，并在水泥上方回填一定數量的塊石和粘土，然后用沖擊鉆頭將其攪拌制均勻，再提出鉆頭再回填粘土，待水泥初凝形成孔壁后，繼續(xù)鉆進。

3）為確保成孔質量，必須嚴格控制鉆進的沖擊時間間隔，并綜合考慮地質巖土情況，沖擊次數和鉆進深度。

4）上述施工工藝為溶巖地質鉆孔灌注樁施工過程質量控制的一些粗淺經驗。

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2016-06-15