南水北調中線干線漕河渡槽工程灌注樁施工

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

南水北調中線總干渠漕河渡槽段，是南水北調中線京石段應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。漕河渡槽設計流量125 m3/s，加大流量150 m3/s。漕河渡槽工程的第Ⅱ標段，全長1013.4 m，由進口段、連接段、槽身段（包括落地矩形槽段、20 m跨多側墻槽段）組成。

漕身20 m跨多側墻渡槽段長710 m，為預應力混凝土結構。基礎為擴大基礎和端承樁兩種形式，端承樁設8根樁基，樁長在20～50 m之間，樁徑150 cm，設計要求端承樁伸入弱風化巖石50 cm，樁基總工程量為208根。

2 施工技術方案

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

根據設計要求及巖土工程地質資料，結合設備特點和工程經驗綜合考慮，灌注樁施工采用GZ-6、GZ-8型，沖擊鉆沖擊成孔,黏土泥漿護壁，水下澆筑混凝土的施工工藝。

施工前孔口埋設1.5 m護筒護壁，護筒直徑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，使用環刀式抽筒鉆頭,礫石、卵石層及基巖等，較堅硬的地層使用十字鉆頭;達到預定深度后，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,最后利用導管進行水下混凝土澆筑。

3 灌注樁施工工藝及技術要求

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→埋設護筒→鉆機就位→鉆進成孔→提鉆→第一次清孔→檢孔→制作鋼筋籠→吊放鋼筋籠→下導管→第二次清孔→水下混凝土灌注→起拔導管→成樁。

3.2 灌注樁施工技術要求

1）樁基工程施工前，應按施工圖紙的規定和監理人的指示，進行成孔或成樁試驗，以檢驗有關參數和工藝；成孔和成樁設備安裝就位應平整和穩固，并配備觀測孔深和孔斜的裝置。

2）質量檢查記錄和報表：灌注樁施工應有完整的施工記錄。

3）埋設護筒。鋼板護筒內徑比樁徑大200～400 mm，護筒埋入自然地面以下2～4 m，護筒高出地面0.4～0.6 m或水面1.0～2.0 m，上部開設溢漿孔，外圍用黏土夯實，測定護筒標高的誤差不大于10 mm。確保護筒埋設位置準確，其中心應與樁中心重合，偏差小于50 mm，垂直線傾斜不大于0.5%。泥漿護壁鉆孔鉆進期間，護筒內泥漿應高出得下水面1.0 m以上；在受水位漲落影響時，應加高護筒內泥漿至最高水位1.5 m以上。鉆進過程應不斷置換泥漿，并保持漿液面穩定。

4）鉆機安裝后，底座和頂端應平穩，在鉆進中不應產生位移或沉陷，否則應及時處理。開鉆時均應慢速鉆進，待導向部位或鉆頭全部進入地層后，方可加速鉆進。

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

5）造孔時采用隔孔跳躍式流水作業，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，如產生斜孔、塌孔，立即停鉆，采取措施，穩定孔壁后再繼續鉆進。

6）鉆機作業就分班連續進行,填寫的鉆孔施工記錄,交接班時應交待鉆進情況及下一班應該注意的事項。應注意對鉆孔泥漿進行監測和試驗，不合要求時，應隨時改正。應該經常注意地層變化，在地層變化處均應撈取渣樣，判明后記入記錄表中并與地質剖面圖核對。

7）成孔檢查，定時檢查泥漿護壁鉆孔的孔位、孔徑、孔深、孔斜；對于端承樁，樁端應深入弱風化50 cm。弱風化巖面及終孔建基面，必須經監理人員、設用計代理人確認，并填寫隱檢報告，經施工質檢人員、監理人、設計方地質工程師，三方人員簽認后，進行下道工序。

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、日用量強度高、混凝土質量要求高等特點，工程全部灌注樁樁身混凝土均采用現場攪拌。

根據最大混凝土澆筑量和澆筑時間，在混凝土運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，澆筑強度要求攪拌系統小時生產能力為35 m3，實際選配海諾HZS90攪拌站，理論生產能力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，骨料應合理級配，粗骨料的最大粒徑不得大于導管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4，且應小于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。施工中要加強對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。配合比應通過實驗室確定并在現場根據實際調整。整個混凝土生產系統必須保證混凝土供應的連續和充足。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 混凝土的運輸

為保證混凝土運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鍵工序之一，澆筑質量的好與壞直接決定樁身質量。

混凝土澆筑：開始澆筑前，應先檢查孔底沉渣厚度，不合要求時應重新清孔，符合規定并經監理下達澆筑令后半小時內必須灌注混凝土。澆筑時，應保證導管底部距孔底0.3～0.5 m，且應保證混凝土的儲備量，使導管底第一次埋入混凝土面以下0.8 m以上；為保證導管埋深為2～6 m，應定時測量混凝土面上升情況，專人測量專人記錄；測繩應經常校核；澆筑的樁頂標高不得偏低；拆管前必須測量導管在混凝土內埋深，計算準確后方可進行拆管工作；混凝土澆筑結束后，最終導管起拔應緩緩上提，拔出混凝土面時應反復插，避免過快，以防樁頭空洞及夾泥。樁頭混凝土灌注超澆量應滿足合同技術條件，以確保樁頂混凝土標號符合設計要求；當導管內混凝土面不滿時應徐徐灌入混凝土，以防止樁體內混凝土疏松；當混凝土面上升頂托鋼筋籠時，應放慢灌注速度，適當控制導管埋深，防止鋼筋籠上浮。

5 施工預防處理措施

5.1 孔 斜

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

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

5.2 塌孔

1）原因分析：孔內漏漿嚴重，漿面水頭不能保持；鉆具的沖程過大或過小。

2）預防處理措施：施工中注意孔內水頭，發現漏漿采取往孔內投放黏土，加高泥漿水頭等措施；鉆具在不同的地層采取不同的沖程，塌孔較嚴重時，采用吸泥設備吸走埋鉆的泥砂，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阻力，經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。

5.4 澆筑堵管

1）原因分析。隔水塞不符合要求，直徑過大或過小；隔水塞遇物卡住，或導管連接不直，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，嚴重離析；導管漏水，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；或混凝土在管內停留時間過長而失去流動性。

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

5.5 斷樁

1）原因分析。因測深不準或操作不當造成提升導管過高，以致底部脫離混凝土層面；出現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；灌入的混凝土質量低劣。

2）預防處理措施。對斷樁應以預防為主。灌注前要對各作業環節認真檢查，指定有效的預防措施。灌注中，嚴格遵守操作規程，保證灌注作業連續緊湊，重視混凝土面的準確探測，繪制混凝土灌注曲線，正確指導導管的提升，提升應勻速平穩，控制灌注時間在適當的范圍內。如灌入混凝土量不夠，應先將已灌混凝土清除再下入導管重新灌注。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

灌注樁施工結束后28 d，對成樁進行以下項目的檢驗和檢測，并將檢驗和檢測的成果報送監理人。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，平均抗壓強度36.5 MPa，最大值46.5 MPa，最小值 26.1 MPa，離差系數為 0.11，強度保證率為99.4%,檢測結果合格；抗凍檢測 1組，檢測結果合格。

低應變動測樁身完整性，抽測數不少于總樁數的20%，共抽檢44根，全部為Ⅰ類樁，滿足設計要求；單樁豎向抗壓靜載試驗：選取監理指定的樁進行，試驗過程嚴格按照相關規范規定進行，結果3根試驗樁的單樁豎向抗壓極限承載力，均大于13000 kN，符合設計要求。

7 結語

在漕河渡槽Ⅱ標段施工樁基混凝土灌注樁施工中，面對復雜的地質條件和緊張的工期，采用沖擊鉆機鉆孔和人工挖孔相結合的施工方法，利用土層本身所具有的黏土作為護壁泥漿的造漿材料，布置泥漿池和沉淀池，泥漿循環使用，在施工中對泥漿的各項指標進行控制，滿足了施工的要求，節約了成本。