復雜地質條件下的微鋼管灌注樁應用

【摘 要】本文介紹了微型鋼管樁在大唐桂冠合山發電公司脫硝改造項目基礎施工中的實際應用，取得了良好的效果，對復雜條件下的場區設備改造具有一定的指導意義。

1、工程概況

大唐桂冠合山發電公司位于廣西中部合山市，電廠總裝機容量1330MW，其中2×330MW亞臨界燃煤汽輪發電機組于2004年8月投入商業運行，本工程為在已投運的合山發電有限公司1、2號機組上加裝脫硝系統。

2、工程地質條件

廠區距區域活動性構造斷裂大于12km，區域構造穩定。地震基本烈度為Ⅵ度。據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001）場地地震峰值加速度小于0.05g。另據地震安全性評價報告地震峰值加速度為0.0398g。

主廠房區巖土層有第四系填土層（QS）、沖洪積層（Q3a1+p1）、坡洪積層（Qs1+p1）、殘積層（Qe1）混碎石黏土、溶洞堆積層（Qca）黏土。下伏基巖為二疊系上統合山組下段（P2h1）燧石條帶灰巖和下統茅口階（P1m）灰巖，兩巖組為假整合接觸，以“五煤”層和硅鋁巖層為標志層分界。其中，上層混碎石粘土層，承載力標準值fk=80kPa-240 kPa，下伏灰巖巖體強度高質致密堅硬，地基巖土中有軟土分布，基巖面起伏變化大，巖溶發育，以下伏灰巖為地基持力層。

3、基礎方案選擇

本工程初步基礎施工方案有鉆孔灌注樁、人工挖孔樁和微型鋼管樁三種，合理的方案選擇是保證下部基礎工程質量和施工安全的關鍵。在深入掌握和研究主廠區鍋爐系統的結構特點及復雜的地下管網布置現狀，并在已有工程地質、水文地質資料和周邊環境條件的基礎上，進行多種方案的分析，論證與優化，確定采用微型鋼管灌注樁+鋼筋混凝土承臺方案，以充分適應狹小空間范圍內進行基礎施工。

4、微型鋼管樁施工工藝

1）微型鋼管樁工藝參數

（1）樁徑分146mm及159mm兩種，設計樁長28-39m不等（入巖深度2.0m），樁間距0.5-1.0m，采用Q345B高頻無縫鋼管，壁厚10mm;施工采用小型地質鉆機鉆進，成孔直徑200mm，水泥漿砂漿，強度等級M30，水灰比0.45-0.5，注漿壓力不大于0.6MPa，鋼管樁樁端持力層為合山組下段（P2h1）燧石條帶灰巖（51）要求進入持力層不小于1m，設計單樁極限承載力640KN，單樁承載力設計值320KN，總樁數222根。

（2）鋼管內外灌M25水泥砂漿，水灰比≮0.5，灌漿壓力0.6MPa。樁頂預埋鋼筋4@12鋼筋并伸入承臺30d以上。

2）微型鋼管樁施工工藝

（1）施工要點

充分結合樁位上空和地下管網障礙物，對影響鄰近設備管網或構成安全隱患時，會同相關部門采取有效措施，確保方案萬無一失，同時保證樁機的正常移動和垂直穩定。

（2）測放樁位

根據軸線放出樁位線，用明確標識確定好樁位位置，并測引校核坐標及校核點，以便準確進行樁基過程定位。因本基礎采用濕成孔工藝，微型樁定位后人工開挖循1.5×1.5×1.5m泥漿護壁循環水池。

（3）打試驗樁

施工前先打試驗樁，數量不少于1根，以便確定現場實際樁長并校驗打樁設備、施工工藝以及技術措施是否適宜。

（4）樁機就位：打樁機就位時，應對準樁位，保證垂直穩定，循環水管與鉆桿接在一起，啟動鉆機與水泵，慢慢鉆進，每進深2m，需要加接一次鉆桿，直至鉆至設計有效深度。在施工中要確保樁孔不發生傾斜、移動，并隨時監測，發現樁孔斜樁要根據傾斜角度及時調整樁架和導桿，并且采取支頂和加固措施防止在施工過程變動和移位。

（5）成樁：孔清洗后及時在孔內安裝預先制作好的鋼管，鋼管接長搭接部位用套筒搭接焊，套筒高度不小于鋼管直徑兩倍，套筒壁厚不小于鋼管壁厚，在套筒周邊焊接，焊縫應飽滿，并應檢查鋼管的垂直度，鋼管6m以下做成花并在下部4～6m設置出漿口，直徑10mm，間距300mm，出漿孔呈梅花型交錯布置，端部采用6mm鋼板封閉，并用6mm厚鋼板封堵鋼且對稱加工2個V型缺口，出漿孔采用膠帶封口，得到一定壓力后自動開封，鋼管樁成樁樁頂高出承臺底不少于300mm。

（6）清孔：在灌注水泥漿前，要對樁孔進行清孔，使孔內泥漿全部排出，孔底沉渣厚度不得大于50mm，清孔完成后立刻進行水泥漿灌注作業。樁頂預埋鋼筋可在承臺開挖后進行，按照規范要求在鋼管樁上進行焊接固定。

（7）注漿：水泥漿采用專用機械進行拌制，水灰比控制在0.45-0.5之間，配備專用注漿監測設備監測注漿量和注漿壓力，注漿壓力不小于0.6Mpa，直至水泥漿從管外流出為止，一次注漿完成后暫不拔管，需多次加壓注漿，以得到相應沖盈系數要求。間隔加壓注漿，一般為三到五次，只至完全翻漿為止，第一次注漿壓力0.6-1.0 Mpa，并保持3分鐘，以保證壓力壓破膠帶，使漿液壓出管外注滿樁體;第二次注漿壓力不小于1.5Mpa，兩次注漿間隔時間不小于1.5-4小時之間。注漿完成后，密封鋼管端部，加壓數分鐘，待水泥漿再次從鋼管外流出為止。

3）施工質量控制

（1）成孔質量

鋼管樁孔徑、孔深、樁孔傾斜度等必須滿足設計及有關規范技術要求，應編制詳細的質量控制糾偏預案，避免發生塌孔、縮徑、樁端持力層與設計不符或發生樁孔偏移等質量缺陷。

（2）孔位、樁孔傾斜度的控制

場地清理后，根據施工圖采用經緯儀和水平儀進行鉆孔定位并編號，用鋼管鋪設排架固定，嚴格控制孔位與設計偏差在25mm以內。孔位確定后，調整鉆架角度，在孔口設置定位鋼管，以保證鉆孔垂直度符合要求，同時鉆進過程中應對導桿角度進行及時測量，并詳細填寫成孔進尺記錄，嚴格控制傾角偏差在1%以內。

（3）鉆孔孔徑控制

為避免施鉆過程引起的動應力影響相鄰孔壁的穩定，施工時采用跳孔施工方案。鉆孔過程中針對不同地層的穩定情況，采用沖擊鉆進、套管鉆進、調整鉆進速度、復核鉆頭直徑等鉆進工藝有效保證成孔孔徑滿足設計要求。

（4）樁長控制

鉆架就位后，及時復核鉆具的總長度并作好記錄，以便在成孔后根據鉆桿在鉆機上的余長來校驗成孔達到應有的設計深度。如孔壁穩定情況較差，提鉆過程中碰撞了孔壁，則在下鋼管前應對鉆孔進行重點清孔并測定泥漿比重，徹底清除孔底沉渣，以確保有效設計樁長。

5、質量檢驗

（1）每3-6根樁留一組試塊，以測定其抗壓強度，樁身強度應符合設計要求。

（2）采用高、低應變檢測法檢測其樁身完整性。

6、工程效果

樁基施工完成28天后，按照預先指定的高應變樁位及隨機抽取的低應變樁位進行高低應變荷載靜載試驗。其中高應變法檢測12根樁，占總樁數的5.4%，低應變法檢測140根樁，占總樁數的63.1%。

檢測結果表明：基樁高應變法檢測12根樁，實測單樁豎向抗壓極限承載力在655～687KN之間，均大于設計單樁豎向抗壓承載力特征值320KN的2.0倍;基樁低應變監測140根樁，106根樁樁身完整性類別為Ⅰ類樁，34根樁樁身完整性類別為Ⅱ類樁，無Ⅲ類、Ⅳ類樁，均滿足設計要求。

7、結語

本工程微鋼管灌注樁在狹小場區內和復雜地質條件下進行的成功運用，對類似條件下的基礎處理具有較高的借鑒和指導作用。

作者簡介：

張延昭，男，1973.09，高級工程師，主要從事水利水電工程施工及管理工作。

（作者單位：大唐龍灘水電開發有限公司龍灘水力發電廠）