混凝土灌注樁在臥虎山供水工程中的應(yīng)用

李金寶

（臨沂市羅莊區(qū)水務(wù)局，山東 臨沂 276000）

濟(jì)南市臥虎山水庫(kù)供水線路改造工程是南水北調(diào)續(xù)建配套工程的重要組成部分，建成后設(shè)計(jì)供水規(guī)模為5萬(wàn)m3/d。工程內(nèi)容包括維修砧子山隧洞2.4km；新建砧子山隧洞出口～興隆水庫(kù)管道2.33km；新建興隆水庫(kù)～孟家水庫(kù)隧洞6.38km。其中，新建管道工程為鋪設(shè)DN1200螺旋鋼管2.21km。但該地段地基條件較差，必須要進(jìn)行加固處理。

1 工程段地質(zhì)條件

砧子山隧洞出口至興隆水庫(kù)（2+400-4+730）段屬山間凹地～山前平原地貌單元，地層主要為黃土狀粉質(zhì)壤土夾碎石土，局部見(jiàn)奧陶系灰?guī)r。其土質(zhì)物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。該施工段存在較為明顯的不均勻沉降現(xiàn)象，會(huì)對(duì)沿線管路工程造成影響。

表1 地基土物理力學(xué)指標(biāo)（部分）

2 混凝土灌注樁技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 加固方案選擇

由于本項(xiàng)目管道鋪設(shè)采用架空方式進(jìn)行，因此需對(duì)沿線支墩位置地基進(jìn)行加固處理。針對(duì)該工程特點(diǎn)，可選用的地基加固方案包括強(qiáng)夯法、振動(dòng)沉管灌注樁、混凝土灌注樁、人工挖孔灌注樁等，各方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比詳見(jiàn)下表2所示。結(jié)合工程實(shí)際，本項(xiàng)目灌注樁長(zhǎng)度小，直徑大，施工容易，因此選擇混凝土灌注樁作為最終施工方案。

2.2 混凝土灌注樁加固方案分析

混凝土灌注樁技術(shù)的施工步驟主要有：方案設(shè)計(jì)→場(chǎng)地平整→樁位放樣→開(kāi)挖漿池、漿溝→鉆機(jī)就位、孔位校正→鉆機(jī)鉆進(jìn)→清孔→下鋼筋籠→設(shè)立導(dǎo)管→澆筑混凝土→拔出護(hù)筒→成樁養(yǎng)護(hù)，下面針對(duì)重要施工步驟進(jìn)行分析。

1）樁體參數(shù)設(shè)計(jì)。樁體承載力R與樁體材料強(qiáng)度、配筋率、樁體直徑和深度密切相關(guān)，其計(jì)算公式見(jiàn)（1）所示。根據(jù)上覆支墩、管道的重力，計(jì)算得樁體承載力R≥5500KN滿足要求，由此設(shè)計(jì)本項(xiàng)目樁體參數(shù)如下：樁體（圓柱體）直徑d=800mm，長(zhǎng)度L=3500mm，材料為C25等級(jí)混凝土。此外，樁體內(nèi)主筋Ф32mm，共16根；螺旋筋Ф10mm，共 36根。

式中：Ψ為樁體工藝系數(shù)，灌注樁取值0.8；fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度值，可試驗(yàn)確定；Aps為樁體橫截面面積；fy為縱向主筋抗壓強(qiáng)度值，試驗(yàn)確定；As為縱向主筋橫截面面積。

2）鉆孔施工。①準(zhǔn)備工作：將施工場(chǎng)地清除干凈，軟弱地層需挖除后用粘土回填夯實(shí)。用挖掘機(jī)、推土機(jī)推平形成工作平臺(tái)后，按照設(shè)計(jì)要求，確定并復(fù)核孔位；②護(hù)筒埋設(shè)：樁基位置確定后，標(biāo)出護(hù)筒位置和開(kāi)挖范圍，之后人工開(kāi)挖到確定標(biāo)高并埋入護(hù)筒。為防止塌孔及漏水現(xiàn)象發(fā)生，四周用黏土回填夯實(shí)，護(hù)筒頂面應(yīng)高出地面0.2m。本項(xiàng)目護(hù)筒長(zhǎng)度2.0m，材質(zhì)為Q235鋼板，厚8mm；③泥漿制作：在鉆孔中泥漿有護(hù)壁、攜渣、冷卻等作用。本項(xiàng)目泥漿材料選用塑性指數(shù)Ip≥17的黏性土，加入膨潤(rùn)土、分散劑、增黏劑拌合而成。技術(shù)指標(biāo)如下：密度1.1～1.3g/cm3，含沙率≤4%，黏度 18～22s，膠體率大于 95%；④鉆孔：根據(jù)不同地質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)尺，本項(xiàng)目要求下鉆速度不大于20cm/min。鉆進(jìn)過(guò)程中技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)對(duì)孔徑、孔深、斜度、泥漿稠度進(jìn)行檢查調(diào)整。如遇不良情況，果斷采取相應(yīng)措施，以保證成孔質(zhì)量；⑤清孔：采用“換漿法”進(jìn)行，利用泥漿泵進(jìn)行泥漿循環(huán)，待孔內(nèi)浮渣、泥漿稠度達(dá)到設(shè)計(jì)值后持續(xù)不少于5min方可結(jié)束。

表2 各個(gè)加固方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

3）鋼筋籠安裝。本項(xiàng)目要求主筋間距偏差不大于10mm；箍筋間距偏差不大于20mm，鋼筋籠保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)為50mm，采用雙吊點(diǎn)法下放鋼筋籠。

4）混凝土灌注。①灌注混凝土技術(shù)指標(biāo)如下：坍落度18～22cm，水泥用量不少于360kg/m3，細(xì)骨料為中粗砂；粗骨料宜選用卵石或碎石，其最大粒徑應(yīng)不大于2.5cm，且不得大于鋼筋最小凈距的1/3和導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6；②導(dǎo)管安裝：本項(xiàng)目采用“導(dǎo)管法”灌注，導(dǎo)管為Ф30cm鋼管，法蘭盤(pán)連接，使用前進(jìn)行密封和抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。導(dǎo)管安裝時(shí)分段拼裝，用起重設(shè)備逐步吊入孔內(nèi)，下端吊入孔內(nèi)后用井盤(pán)及夾板予以固定，然后吊起上端，與下端連接，完成后撤掉井盤(pán)及夾板，整體下入孔內(nèi)；③導(dǎo)管安好后，在導(dǎo)管內(nèi)安放一個(gè)導(dǎo)注塞。根據(jù)孔深設(shè)計(jì)要求，確定導(dǎo)管底部至孔底的高度，上部用井盤(pán)及夾板固定，然后在上部安設(shè)下料斗。混凝土澆筑過(guò)程中，隨時(shí)檢查混凝土深度，確保導(dǎo)管埋置深度，以控制拔管時(shí)間。混凝土澆筑必須連續(xù)進(jìn)行，如遇卡管、漏水等現(xiàn)象，必須抓緊處理并報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師。灌注結(jié)束時(shí)，樁頂混凝土高程應(yīng)比設(shè)計(jì)樁頂高出0.5～0.8m，以保證樁頭質(zhì)量，高出部分在支墩施工時(shí)進(jìn)行鑿除。④灌注樁施工完成后，樁頂混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的40%時(shí)，采取覆蓋草簾等養(yǎng)護(hù)措施。為防止因震動(dòng)或土體側(cè)向擠壓而造成樁變形或裂斷，灌注樁宜采取間隔施工。

5）樁體質(zhì)量檢測(cè)。樁體灌注完工后，對(duì)樁位、有效樁徑、頂高程及有效長(zhǎng)度進(jìn)行抽樣檢查。本項(xiàng)目采用“低應(yīng)變動(dòng)力法”來(lái)檢測(cè)樁身完整性，抽檢數(shù)量不少于總量的20%。經(jīng)檢測(cè)，本項(xiàng)目樁體質(zhì)量合格率達(dá)到100%。

3 結(jié)語(yǔ)

混凝土灌注樁對(duì)提高地基承載力作用顯著，且施工工藝成熟，質(zhì)量有所保證。臥虎山供水線路改造工程通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)，有效保證了輸水管路的穩(wěn)定和暢通，且本項(xiàng)目樁體長(zhǎng)度小、直徑大，施工速度也完全滿足工期要求。鉆孔和灌注施工對(duì)樁體質(zhì)量影響最大，因此在應(yīng)用時(shí)必須保證其質(zhì)量。

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