旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)實例探討

吳田飛

中國水利水電基礎(chǔ)局有限公司 天津 301700

2018年我公司承接了巴基斯坦吉航聯(lián)合循環(huán)電站廠區(qū)樁基項目，業(yè)主方為巴基斯坦旁遮普熱能電力（私人）有限公司，EPC總包方為中國機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司（CMEC），設(shè)計院為中國能建浙江省電力設(shè)計院有限公司（負(fù)責(zé)方），中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計院有限公司（參與方）。本文結(jié)合巴基斯坦吉航燃?xì)夤こ虒嵗?，探討旋挖鉆孔灌注樁施工工藝。

1 項目概況

巴基斯坦吉航聯(lián)合循環(huán)電站項目包括兩個燃?xì)廨啓C(jī)余熱鍋爐和一個汽輪機(jī)，裝機(jī)容量1263MW。該電站使用液化天然氣（RLNG）作為主要燃料，使用柴油（HSD）作為備用燃料油。生產(chǎn)的電力將通過500kV電網(wǎng)近距離輸送。電站位于PUNJAB省JHANG市，距離TobaTekSingh47公里，毗鄰TS（Trimmu-Sidhnai）運河。項目地點距離鐵路線約5.5公里，距離拉合爾機(jī)場280公里，距離高速路入口88公里。

廠區(qū)灌注樁樁徑760mm，設(shè)計樁長根據(jù)受力要求不同分20.175m、30.175m兩種；我公司作為電站樁基施工的中堅力量，歷時5個月，圓滿完成電站樁基任務(wù)，最終實際完成灌注樁466根，10898.25m，混凝土澆筑5872.24m3。

2 工程地質(zhì)條件

場區(qū)地質(zhì)條件如下：基巖為風(fēng)積砂礦床，基巖起伏小于30m。基巖厚度超過300m。場地表面覆蓋褐色低可塑性黏土和粉砂，從軟塑到硬塑。面層以下是密實度不等的粉砂、粉質(zhì)粘土或砂粉土等[1]。

3 施工工藝

3.1 旋挖鉆施工工藝流程圖

圖1 灌注樁施工工藝流程圖

3.2 場地準(zhǔn)備

（1）確?，F(xiàn)場道路暢通，作業(yè)場地堅實平整，能夠滿足重型設(shè)備行走。

（2）旋挖鉆機(jī)作業(yè)半徑范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)警示帶維護(hù)，防止回轉(zhuǎn)過程中發(fā)生碰撞事故。

3.3 測量放樣

從甲方永久控制點向施工場地引入臨時控制點，并做好硬質(zhì)防護(hù)，防止設(shè)備、人員擾動。不定期對控制點進(jìn)行復(fù)檢，對超出允許偏差范圍的控制點，校核后方可重新使用。采用Φ10鋼筋做標(biāo)識樁，要求埋入深度不少于50cm，樁位測放誤差應(yīng)滿足規(guī)范和設(shè)計要求[2]。

3.4 護(hù)筒下設(shè)

（1）護(hù)筒外徑大于孔徑10～15cm為宜，長度為3.0m，頂部設(shè)置兩處起吊孔，用于混凝土澆筑結(jié)束起拔護(hù)筒使用。

（2）采用四點定位法，確定護(hù)筒埋設(shè)中心，四角控制樁必須經(jīng)過現(xiàn)場技術(shù)人員復(fù)核無誤方可下設(shè)護(hù)筒。

（3）護(hù)筒就位后，周圍填土并人工搗實，避免漏漿，頂端高度高出地面約30cm。護(hù)筒下設(shè)偏差小于50mm，并保證護(hù)筒垂直、水平。護(hù)筒埋設(shè)完成后，復(fù)測護(hù)筒中心，滿足要求后測量護(hù)筒標(biāo)高，用于計算鉆孔孔深。

3.5 鉆機(jī)就位

（1）鉆孔前檢查鉆機(jī)液壓、回轉(zhuǎn)、出渣等工作性能，同時調(diào)整桅桿的垂直度，保證鉆孔的垂直度小于1%。

（2）檢查鉆機(jī)回旋作業(yè)半徑內(nèi)是否有障礙物影響施工。

（3）拉十字線定位護(hù)筒中心，鉆頭對準(zhǔn)十字線交點，鉆頭中心與護(hù)筒中心偏差不得大于50mm。

3.6 泥漿制備及循環(huán)凈化

本工程區(qū)域地層條件主要為粉細(xì)砂，為了保證鉆孔孔壁穩(wěn)定安全，保證成樁質(zhì)量，采用優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿進(jìn)行鉆孔固壁。膨潤土泥漿配合如下表1所示。

表1 1m3膨潤土造漿配合比

新制備泥漿比重一般為1.04～1.07、馬氏漏斗粘度28～50s、含砂量小于4%；PH值應(yīng)為8～11。

在鉆孔樁施工過程中，孔內(nèi)泥漿通過泥漿凈化器除沙后循環(huán)使用，隨時清理沉淀池中的沉渣及澆筑混凝土過程中孔內(nèi)溢出的廢棄泥漿，并運送至甲方指定棄土場，避免污染環(huán)境[3]。

3.7 鉆孔

（1）鉆孔前測量鉆頭直徑，檢查磨損情況，對磨損鉆頭及時補焊、更換。

（2）開鉆時要求低速鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)深度超過30cm時，按正常速度鉆進(jìn)。本工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)多為砂質(zhì)土，鉆進(jìn)時，宜控制進(jìn)尺、輕壓、低檔慢速、大泵量、稀泥漿鉆進(jìn)。

（3）每次進(jìn)尺最佳為0.5～0.8m，鉆機(jī)回轉(zhuǎn)卸放鉆渣后，注意觀察鉆頭底蓋，確保復(fù)位。

（4）鉆頭提降速度要均勻，鉆頭提降過猛容易對鉆機(jī)液壓系統(tǒng)造成損壞。

（5）成孔驗收項目為：鉆孔偏差、孔徑、孔斜、孔深、垂直度、沉渣厚度和泥漿指標(biāo)，成孔驗收標(biāo)準(zhǔn)如表2：

表2 成孔驗收指標(biāo)及偏差要求表

3.8 清孔

（1）鉆孔達(dá)到設(shè)計孔深后，旋挖鉆機(jī)更換平底鉆頭反復(fù)進(jìn)行掏撈孔內(nèi)沉渣，直至確認(rèn)孔內(nèi)基本無沉渣方可結(jié)束。

（2）為避免塌孔，清孔時要求孔內(nèi)泥漿面不得低于孔口下0.5m。

（3）清孔質(zhì)量應(yīng)滿足表3的要求，否則，在混凝土開澆前要進(jìn)行二次清孔。見表3所示。

表3 清孔檢查項目及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.9 鋼筋籠制作與下設(shè)

3.9.1 鋼筋籠加工工藝流程

圖2 工藝流程圖

3.9.2 鋼筋籠加工

（1）為防止運輸和起吊過程中鋼筋籠變形，鋼筋籠采取分節(jié)制作方式，單節(jié)鋼筋籠長度控制在12～20m[4]。

（2）鋼筋籠主筋保護(hù)層厚度不小于5cm，每隔4m在鋼筋籠同一截面安裝規(guī)格4×Φ75mm的圓狀砼保護(hù)墊塊。

（3）鋼筋籠制作允許偏差按照表4要求控制：

表4 鋼筋籠質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)（mm）

（4）鋼筋籠制作完成，經(jīng)自檢、復(fù)檢、終檢驗收合格后，對鋼筋籠進(jìn)行狀態(tài)標(biāo)識，標(biāo)識分合格、待檢和不合格三種。未經(jīng)檢驗或檢驗不合格的鋼筋籠不得使用。

3.9.3 鋼筋籠起吊、下設(shè)與對接

（1）鋼筋籠設(shè)置兩個吊點，其中一個主吊點，另外一個輔助吊點，兩個吊點做好配合，保證鋼筋籠豎起過程中不產(chǎn)生過大變形，從而影響樁質(zhì)量。

（2）鋼筋籠起吊、下設(shè)過程中，作業(yè)半徑內(nèi)嚴(yán)格禁止人員出入。已下設(shè)孔內(nèi)的鋼筋籠，利用現(xiàn)場加工制作的扁擔(dān)臨時固定于護(hù)筒上部。

（3）通過旋轉(zhuǎn)鋼筋籠至合適位置，保證上下兩節(jié)鋼筋籠對接時沒有扭曲變形。上下節(jié)鋼筋籠主筋搭接長度滿足設(shè)計要求后，采用單面滿焊的方式對鋼筋籠上下連接。

（4）連接完成后繼續(xù)緩慢下放鋼筋籠，為避免下設(shè)過程中鋼筋籠碰撞孔壁，應(yīng)時刻觀察鋼筋籠周邊與護(hù)筒距離是否一致。

3.10 下設(shè)導(dǎo)管

（1）本工程采用雙密封圈絲扣連接方式導(dǎo)管，該類型導(dǎo)管密封性能良好，不容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。導(dǎo)管單節(jié)長度為3m，直徑為250mm，底節(jié)4.0m，另配備若干0.5～1.0m短節(jié)，以便配置導(dǎo)管。

（2）導(dǎo)管使用前進(jìn)行水密性和壓力試驗，檢驗其密封性。經(jīng)過計算，本工程試水壓力為0.8～1.0MPa。

（3）導(dǎo)管下設(shè)總長度應(yīng)根據(jù)砼灌注前實際孔深確定，導(dǎo)管下設(shè)完畢后將導(dǎo)管放到孔底，核對導(dǎo)管長度與孔深是否一致，然后提起導(dǎo)管約300～500mm。

3.11二次清孔

（1）導(dǎo)管下設(shè)完成后及時測量沉渣厚度。如果沉渣厚度超標(biāo)50cm，應(yīng)采用漿液置換或者氣舉反循環(huán)進(jìn)行二次清孔。

（2）氣舉反循環(huán)清孔施工工藝：①鋼筋籠下放完畢后,下入灌注導(dǎo)管至孔底10mm處；②將風(fēng)管從灌注導(dǎo)管內(nèi)下放至導(dǎo)管底口200mm處；③并將風(fēng)壓管的另一端從中引出與空壓機(jī)組連接；④將接渣籃放在出渣口下，并保證孔內(nèi)泥漿高度，以防塌孔；⑤開動空壓機(jī)清孔，風(fēng)量、風(fēng)壓由小到大,正常風(fēng)量為8m3/h,風(fēng)壓為0.4-0.7MPa；⑥測量孔內(nèi)沉渣厚度和泥漿比重,確認(rèn)達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后,先關(guān)空壓機(jī)，卸下導(dǎo)管帽,拔出風(fēng)壓管,進(jìn)行正常灌注。

3.12灌注水下混凝土

（1）開澆。本工程采用壓球法開澆，壓球的直經(jīng)應(yīng)比導(dǎo)管內(nèi)徑小1～2cm。初灌混凝土不應(yīng)小于1.5m3，混凝土應(yīng)連續(xù)進(jìn)入導(dǎo)管，當(dāng)孔內(nèi)漿液迅猛地溢出孔口時，證明混凝土已通過導(dǎo)管進(jìn)入孔內(nèi)，開澆成功。

（2）澆筑過程控制?；炷翍?yīng)勻速灌注，減小混凝土對孔壁的沖擊力。導(dǎo)管埋深控制在2～8m，并控制提拔管速度，專人測量導(dǎo)管埋設(shè)深度及管內(nèi)外混凝土面的高度。

每隔30min測量一次樁孔內(nèi)混凝土面深度（澆筑后期應(yīng)縮短間隔時間至15min），計算導(dǎo)管埋深，及時拆管。

每根樁的澆筑時間宜控制在4h以內(nèi)，最晚不得超過混凝土的初凝時間[5]。

（3）終澆階段。為保證樁頂混凝土質(zhì)量，混凝土應(yīng)超澆50cm，超澆部分在承臺混凝土施工前鑿除。

灌注完畢砼面達(dá)到要求之后將孔內(nèi)導(dǎo)管緩慢勻速拔出，避免速度太快在樁頂形成“軟芯”。

灌注完成后，立即用吊車緩緩提出護(hù)筒，防止落入大土塊，影響樁頂混凝土質(zhì)量，從澆注完到提出護(hù)筒在1小時內(nèi)完成。

灌注過程中拔出的導(dǎo)管要及時用清水沖洗掉導(dǎo)管內(nèi)壁上的混凝土，清洗時應(yīng)注意清洗導(dǎo)管接頭部位。護(hù)筒拔出后要及時清除掉護(hù)筒內(nèi)壁的混凝土和外壁的粘土[6]。

3.13原材及成樁質(zhì)量檢查

本工程原材料檢測全部合格，混凝土抗壓強(qiáng)度檢測466組，合格率100%；鋼筋原材檢測18組，合格率100%。

本工程樁基質(zhì)量檢測采用高、低應(yīng)變無損檢測，高應(yīng)變檢測數(shù)量不低于樁數(shù)5%，實際檢測24根；低應(yīng)變檢測數(shù)量不低于樁數(shù)30%，實際檢測145根，檢測合格率100%[7]。

4 結(jié)語

旋挖鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程，樁身質(zhì)量受到多種因素影響，嚴(yán)重時會導(dǎo)致樁身承載力的明顯降低，甚至造成病樁、斷樁等重大質(zhì)量事故。為了確保成樁質(zhì)量和樁基工程的安全，必須對鉆孔灌注樁的施工全過程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施予以補救。