塔頭攔河閘重建工程鉆孔灌注樁施工技術要點分析

潘達榮

(廣東省水利水電建設有限公司，廣州 510000 )

0 引 言

塔頭攔河閘工程是五經富水下游重要的水利項目，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行消能防沖，設置消力池、防沖槽、海曼，右岸的通航船閘位置按照單線單級預留。水閘最大過閘流量為3460m3/s，泵站設計流量為0.55m3/s。

1 鉆孔施工

1.1 鉆機就位

鉆孔選用德國產寶峨BG25C鉆機，該鉆機噪音低、污染小、效率高，并且在鉆進工藝上采取整個斷面取芯方法，也就是以筒式鉆具將芯物一次性納入筒中，可達11-16m的成孔速度。在鉆進到達深度前，要嚴格檢查鉆機上部和底座是不是平衡，要對作業區的承載力進行檢測，以避免鉆機在鉆孔程序中位移和沉陷現象的發生，鉆機到達位置后務必要針對鉆桿中心及垂直度實施二次檢查，不能高于2cm的偏差。再次檢測鉆桿垂直度不是可有可無，可以利用全站儀進行校核。

1.2 鉆進施工準備

鉆孔施工步驟以“跳二打一”形式進行，為了有效避免因為鉆孔間距太小引起塌孔現象，決定每隔兩根樁鉆孔，這樣也不會因為大跨度的機械移動延后工時。

1)護筒計算：

進行鉆孔前要首先計算設計孔深，計算設計孔深要利用水準儀測量護筒頂標高，具體的測量方式為：把水準儀置于被測得護筒周圍，進行調平穩固，立塔尺于在高程控制點位置，準確調整水準儀鏡頭同時豎直中心線，讀取和記錄水平中心線對應的讀數，之后把塔尺豎于護筒邊緣處，與上面的方式一樣進行讀數獲取，計算公式表現為：頂部護筒標高=控制點高程—前視讀數。

2)底樁標高計算：

詳細計算方式為：樁頂設計標高—設計樁長=樁底設計標高。

3)孔深的計算：

頂部護筒標高—底部樁設計標高=設計孔深。案例介紹依舊是二號承臺，樁頂標高設定42.245m，樁長設定為24.27m，將公式帶人獲得：樁底標高=42.245m-24.27m=17.975m。通過測量得出護筒標高為44.722m，代入公式獲得：設計孔深=44.722-17.975m=26.747m。

1.3 鉆進工藝

1)鉆孔之前要先將泥漿注入鋼護筒內，開始轉速要慢，不至于破壞護筒刃腳處護壁的堅硬的泥皮，直到鉆進超過護筒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利用。鉆孔作業進行時務必要對泥漿含砂量和泥漿比重進行及時監測，并記錄作業的相關參數和地質狀況，以便地質資料的核對。

2)在鉆孔作業完成停鉆時，泥漿的循環還要正常進行，停鉆的標準是鉆渣低于4%。起鉆的時候必須輕穩地操作，避免孔壁被拖刮，同時鉆孔內要注入一定量的泥漿，確保孔內水頭高度的穩定。

3)為了符合孔深的標準，防止超欠挖的現象，在鉆孔的施工過程中儀器顯示已經達到設計的標高，則要利用測繩復制。鉆孔施工中要進行儀表的控制，確保鉆桿的垂直。

4)在鉆孔的工序中，每2-3m的進尺就要對鉆孔直徑和豎直度進行檢查，檢查的工具可用3-4m的外徑D與樁徑相等的圓鋼筋籠，關鍵點是鋼筋籠中心與鉆孔中心重合，孔徑和豎直度合格的標準是鋼筋籠上下各處都沒有掛阻發生。

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

2 清孔施工

2.1 作業標準

清孔必須進行兩次。首次清孔在成孔后馬上進行，可利用鉆機的掏渣筒進行；第二次清孔在鋼筋籠放置和混凝土澆筑導管布置完畢后進行，可以采用泥漿循環置換的方式進行。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，確保孔內水頭合理的位置，以避免塌孔現象。

2.2 第一次清孔

因為鉆機筒式掏渣的特殊性，必須對鉆進深度嚴格控制，可利用抽漿清孔法避免超深，也就是鉆孔完成后停止進尺，采用泥漿泵進行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，以保持穩定的水位。

2.3 第二次清孔

導管和鋼筋籠安裝完畢后，在水下混凝土灌注前，需要很長的時間，孔底的沉渣會泛起，由此等到鋼筋籠和導管安置完畢后，以泥漿循環的方式帶出孔內的沉渣。

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，根據設計間距進行鋼筋布設。可以用電弧對架立筋、箍筋與主筋間的接點進行焊接。必須加強全部主筋與箍筋的焊接質量，同時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候架立筋插入到樁端處的地基里。可以利用機械進行鋼筋籠主筋連接，不能超過一個完整口的外漏絲扣，主筋連接在同一斷面的接頭率<52%。確保在0.25m的區域內鋼筋籠的下端主筋略內彎曲傾斜。鋼筋籠焊制誤差的允許數值如表1所示。

表1 鋼筋籠制作允許偏差

為確保樁身混凝土的護衛層的標準厚度，可以將圓形餅狀的混凝土保護層砂漿墊塊添加在主筋外側。

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，確保準確坐落在事先設計好的平面上，首先計算長度后進行安裝。具體計算過程是先計算樁頂和護筒頂之間的距離。因為設計標高是已知數值，能夠通過高程控制點測量護筒頂標高，則可以形成公式為：

護筒頂標高-設計樁頂標高=樁頂到護筒頂的距離。吊筋長度就容易通過已知的護筒頂距離計算出來。具體公式為：吊筋長度=樁頂至護筒頂距離-0.8m+0.11m+0.16m。

公式中設計樁頂和籠頂的距離為0.7m，吊筋之上吊環為0.10m高度，主筋與吊筋搭接長度為0.15m。

文章樁孔的案例還是二號承臺，頂部護筒標高44.721m，頂部樁標高設計為42.242m，將其代入計算式：頂部樁支護筒頂的距離=44.721m-42.242m=2.479m。

計算吊筋長度方式為：吊筋長度=2.479m-0.8m+0.11m+0.16m=1.949m

以上的結果顯示唯有吊筋的這個長度才能夠滿足設計高程。另外值得一提的是測斜管綁扎的過程。樁體位移情況的測定必須在在基坑開挖前進行，所以，必須在鋼筋籠上綁扎測斜管，具體位置是鋼筋籠內側，確保綁扎成穩固的直線。

2)吊裝鋼筋籠工序：

鋼筋籠的吊裝和吊放采用25t的吊車。以雙吊點將鋼筋籠吊起，吊點位置必須準確，一般會在鋼筋位置加強吊點同時增加焊接。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型卡環將鋼絲繩兩端和鋼筋籠加強筋連接，在第二個加強筋位置處設置第一個吊點，在向下8m地加強筋位置設置第二個吊點，所有鋼絲繩上都有滑輪，用型鋼制作扁擔用來懸掛滑輪，吊車的大鉤鉤掛扁擔上部吊鉤。起吊過程中大鉤和小鉤均勻受力。大鉤將鋼筋籠向上吊起，小鉤配合大鉤穩定鋼筋籠，以預防鋼筋籠彎曲變形的發生，大鉤小鉤互相作用的緩慢吊直鋼筋籠，同時安置人力將鋼筋籠扶穩。進行吊之后，慢慢下落找準孔位，不能強行入孔或者因為以控制鋼筋籠的方位，同時將鋼筋籠穿入吊環，確保鋼筋籠頂標高的規范。

3 灌注混凝土作業

對混凝土坍落度和泥漿比重進行測量，設計泥漿比重為1.0-1.1，坍落度為161-230mm，還要做混凝土試塊，按要求養護后要根據相關標準進行強度測驗。

灌注混泥土作業：安置導管→讓隔水栓緊貼導管內水面緊靠隔水栓→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，把底部的導管抽出，實施第一批混凝土的施工時，導管底部最佳距離為0.4-0.6m，導管長度第一次封入不能低于0.8m。初灌混凝土數量遵照下面公式：

(1)

式中：V為初灌混凝土數量，設定樁孔直徑(m)為d，鉆孔深度(m)設定為L，導管在混凝土埋進的深度(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承臺為例，埋進混凝土的導管深度H為0.8m，在施工前導管底部測量孔底高度h是0.4m，鉆孔直徑為0.8m，d為導管直徑為0.2m，通過對鉆孔深度L的測量為25.93m，在混凝土灌注前孔底沉渣厚度為0.03m，在公式中代入相關數據，得出的混凝土初灌數量為：

(2)

3.2 導管埋深

進行首批混凝土灌注后就要不斷地進行灌注，每個孔需要灌注的混凝土數量具體為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孔，如此就會發生不連貫的灌注現象。在混凝土的灌注中，務必要利用測錘測量混凝土面的上升高度，同時按照具體需要提升、逐漸拆卸導管，確保導管地埋深合理。要想保證樁身連續均勻的混凝土施工，要按照具體情況管控導管的最小埋深，避免上面的土塊和浮漿皮裹入混凝土，預防斷樁現象發生。至于導管的最大埋深，對導管的最大埋深，為了使混凝土在管道中順暢流動，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時間。探頭的數目不得少于所使用的管道的數目，而在每次升降管道前，應一次檢測管道內外混凝土表明的高度差異。表2所示為導管埋深。

表2 導管埋深示意圖

3.3 灌注混凝土技術要點

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會凝固，后灌注的混凝土無法從導管里流出，形成斷樁現象[2]。

2)在混凝土作業中，當管道內空氣沒有充滿混凝土時，可以考慮利用導管流槽注入漏斗和管道。所以，不能在管內倒入整個混凝土，防止高壓氣囊在管內形成，擠壓管接頭間的橡膠墊，導致導管泄漏。

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

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

4 結 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目，而且鉆孔灌注樁施工的質量直接影響這個船閘工程的質量。 因此， 施工企業在施工前需要仔細研究地勘報告， 編制詳細的施工方案， 根據工程地質情況， 選擇適宜的樁基， 在施工過程中嚴格控制各道工序施工質量，不斷總結經驗， 優化施工工藝， 全面提升密排灌注樁施工質量，才能確保水利工程的整體質量[3]。