水利工程旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制分析

李 聰

(惠州市水電建筑工程有限公司，廣東 惠州 516000)

1 工程概況

洛塘渠小流域和水環(huán)境綜合整治工程位于惠州市惠城區(qū)，綜合整治工程長(zhǎng)度為11.48km，起點(diǎn)為龍湖大道與規(guī)劃四環(huán)交匯處，終點(diǎn)為臨江排澇站。本工程河道水利工程部分主要工程建設(shè)內(nèi)容包括：河道整治、河道建(構(gòu))筑物建設(shè)以及補(bǔ)水工程三大項(xiàng)。本次共新建垂直岸墻4.43km，新建堤防2.36km，新建節(jié)制閘1座，新建排水閘1座，新建排水涵6座，改建排水涵5座，新建橋涵2座，拆除重建2座阻水渡槽，新建農(nóng)用橋3座，新建人行橋5座。新建補(bǔ)水泵站1座，設(shè)計(jì)流量2.0m3//s，裝機(jī)2×115kW，一用一備；改造現(xiàn)狀灌溉渠道1.57km為補(bǔ)水灌溉兩用渠道，新建1.3m×0.95m(寬×高)混凝土方涵0.41km，敷設(shè)DN1350HDPE中空壁纏繞管0.40km，修建明渠長(zhǎng)0.48km。本工程鉆孔灌注樁部位為：右岸洛4+113.64-洛4+278.44，左岸洛4+113.64-5+418.87.樁端支持為黏土，樁徑為D800mm(樁長(zhǎng)5m)、D1200mm(樁長(zhǎng)12m和15m)。

2 施工工藝流程

河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁施工流程圖見圖1。

圖1 河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁施工流程圖

3 施工方法及技術(shù)措施

3.1 施工順序選擇

由于圍護(hù)樁為排樁，樁間距為1.4-4.0m，排樁順序由一邊起始依次打樁，不可跳打。

3.2 測(cè)量放線

對(duì)建設(shè)單位提供的測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，待監(jiān)理工程師確定無誤后，對(duì)樁基的位置進(jìn)行確認(rèn)，校驗(yàn)鉆頭的中心線與樁位中心重合[1]。

3.3 埋設(shè)護(hù)筒

鋼護(hù)筒用8mm厚的鋼板加工制成，內(nèi)徑>樁徑200mm，為保證其剛度，防止變形，在護(hù)筒上、下端和中部外側(cè)各焊一道加勁肋。鋼護(hù)筒頂部開設(shè)溢漿口，埋設(shè)時(shí)護(hù)筒口高出地面0.2-0.3 m。鋼護(hù)筒中心與樁中心重合，偏差≤50mm。護(hù)筒有定位、保護(hù)孔口和維持液(水)位高差等重要作用，采用挖埋設(shè)置。護(hù)筒埋設(shè)深度控制在1.5m左右，護(hù)筒與坑壁之間用黏土填實(shí)。

3.4 機(jī)械就位、對(duì)孔位

對(duì)孔位時(shí)，在測(cè)量人員控制下進(jìn)行，操作人員應(yīng)注意儀表盤上的讀數(shù)以保證其垂直度。旋挖機(jī)機(jī)按指定位置就位，并須在技術(shù)人員指導(dǎo)下，調(diào)整鉆桿的垂直度。對(duì)孔位時(shí)，圓樁采用十字交叉法對(duì)中孔位。對(duì)中孔位后，旋挖機(jī)不得移位，液壓臂也不得隨意起降[2]。

3.5 成孔施工

第一根樁施工時(shí)，要慢速運(yùn)轉(zhuǎn)，掌握地層對(duì)鉆機(jī)的影響情況，以確定在該地層條件下的鉆進(jìn)參數(shù)。成孔施工時(shí)應(yīng)注意隨時(shí)補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿，防止因挖孔而大量流失泥漿造成孔壁坍塌。

3.6 清孔及二次清孔

1)第一次清孔：

挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高及入巖土嵌固滿足要求，并經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收后，進(jìn)行清孔工作。清孔要求：由于鉆孔灌注樁樁一般采用干作業(yè)成孔，但由于地下水位較高，一般而言在成孔施工過程中由于樁機(jī)對(duì)孔內(nèi)土體的攪動(dòng)，在孔內(nèi)會(huì)形成密度在1.1-1.3左右的泥漿，對(duì)支護(hù)樁而言，能夠保證成樁質(zhì)量，因此無需做泥漿置換。由于有泥漿的存在，因此會(huì)產(chǎn)生一定比例的微細(xì)顆粒,對(duì)旋挖樁質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此在挖到設(shè)計(jì)終孔深度后需進(jìn)行清孔作業(yè)，首先將樁機(jī)撈渣斗下入孔底進(jìn)行反復(fù)撈渣，至直撈出來無明顯沉渣為止。清孔后的孔底沉碴厚度，≤設(shè)計(jì)規(guī)定值200mm。

2)第二次清孔：

在灌注水下混凝土前復(fù)測(cè)沉碴厚度，沉碴超過規(guī)定者重新按一次清孔步驟清孔，合格后灌注水下混凝土。

3.7 安裝鋼筋骨架

鋼筋骨架采用現(xiàn)場(chǎng)加工制作，加工尺寸嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙制作，原則上加工成若干段，連接時(shí)上下兩節(jié)錯(cuò)縫搭接焊，安裝時(shí)采用設(shè)計(jì)圖紙要求工藝或規(guī)范要求工藝進(jìn)行單面焊焊接長(zhǎng)。在旋挖機(jī)最后一次清理沉渣完成后，及時(shí)吊放鋼筋骨架，吊裝過程中，應(yīng)防止鋼筋骨架扭轉(zhuǎn)、彎曲，做到緩慢下放。

3.8 灌注及拔管

鉆孔完成之后，開始灌注混凝土。灌注工作由長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)直接泵送入孔，先將鉆機(jī)的導(dǎo)管插入鉆好的樁孔底部，再灌注混凝土，當(dāng)鉆桿的管芯中充滿混凝土后開始提鉆，始終保持鉆桿的導(dǎo)管沒入混凝土1m左右。提鉆的速率控制在2.0-3.0m/min，保持均勻的拔管速度直至樁頂，樁頂要超過設(shè)計(jì)標(biāo)高50cm以上的位置以保護(hù)樁身，成樁之后要加以覆蓋保護(hù)。樁身灌料的量不能低于設(shè)定值，在灌料過程中不能停泵待料[3]。

3.9 樁間清理

成樁28d之后，首先要清理樁間土，從橫向開始，利用小型的輔助工具進(jìn)行清土，靠近樁頭部分采用人工清除樁間土，然后采用切割機(jī)進(jìn)行切樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.10 質(zhì)量檢測(cè)

抽樣試塊檢測(cè)：對(duì)施工過程中的抽樣試塊進(jìn)行檢測(cè)，一根樁基做三塊，試塊尺寸為150mm×150mm×150mm，測(cè)定28d的抗壓強(qiáng)度值。混凝土的28d齡期標(biāo)準(zhǔn)試塊抗壓強(qiáng)度≥10MPa。

樁身完整性檢測(cè)：河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁建成7d之后，運(yùn)用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)，對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)。

單樁承載力檢測(cè)：成樁28d之后，對(duì)樁身的承載力進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。

取芯檢測(cè):完成樁身檢測(cè)之后，若發(fā)現(xiàn)問題，需要提取不同深度的樁芯試樣進(jìn)行樁芯強(qiáng)度檢測(cè)，取芯檢測(cè)后空洞的樁芯用水泥砂漿進(jìn)行灌注密封。

4 施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及控制措施

4.1 堵管

在本河道水利工程項(xiàng)目施工的過程中，某個(gè)樁基位出現(xiàn)了堵管現(xiàn)象，分析其原因可能如下:①混凝土比例不符合設(shè)計(jì)要求，混凝土中的骨料和水灰比用量不達(dá)標(biāo)，坍塌度不符合要求。②施工操作不規(guī)范。當(dāng)鉆機(jī)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，要開始進(jìn)行灌注工作，當(dāng)鉆桿的芯管內(nèi)還留有一部分原料時(shí)拔管，如果提鉆花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，就會(huì)造成泵里的原料噴出，這樣很容易造成管路堵截。③冬季施工保護(hù)措施不到位。冬季氣溫偏低，施工過程中要做好混合原料輸送管道的防護(hù)措施，如果防凍措施不到位，會(huì)造成管道中的混合原料結(jié)塊，導(dǎo)致管路堵截。④原料輸送管道設(shè)計(jì)不合理，存在缺陷，也容易造成原料積壓管道堵塞。

因此，針對(duì)河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁出現(xiàn)堵管的情況，應(yīng)該做好混凝土比例的設(shè)計(jì)、確保施工操作規(guī)范，做好冬季施工保護(hù)措施、確保混凝土輸送管道設(shè)計(jì)的合理性。

4.2 穿孔

在河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁發(fā)生穿孔的原因如下：加固的土層中含有大量的散砂；鉆機(jī)的鉆桿在鉆進(jìn)過程中葉片剪切作用力過大，使周圍其他土層松動(dòng)；土層收受到剪切作用力，土體發(fā)生變化，形態(tài)不穩(wěn)定。

穿孔的控制措施如下：打樁過程中采用隔斷跳打的方式，減小打樁過程中造成的應(yīng)力集中現(xiàn)象；對(duì)容易發(fā)生鉆孔區(qū)域的，要控制打樁的排數(shù)，防止個(gè)樁孔之間產(chǎn)生干擾；控制鉆機(jī)鉆孔過程中的速度，使土層穩(wěn)定[4]。

4.3 縮徑、夾泥

在河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁出現(xiàn)縮徑、夾泥的現(xiàn)象，主要是由于黏土遇水后分子聯(lián)結(jié)力出現(xiàn)下降，體積出現(xiàn)膨脹，在鉆進(jìn)的過程中，泥漿密度變小，造成井壁上徑向應(yīng)力大于井內(nèi)液柱壓力，從而出現(xiàn)井眼比鉆頭直徑小的情況。

為了有效避免縮徑、夾泥現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要控制鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)的提鉆速率，防止提鉆速率過快造成周圍土體向孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象的發(fā)生，使得樁孔直徑縮小，并且要嚴(yán)格控制灌注料管沒入的深度。

4.4 空芯

造成空芯現(xiàn)象問題主要是因?yàn)樵诤拥浪こ绦阢@孔灌注樁施工中，排氣閥工作性能不佳，使得鉆機(jī)工作過程中，管內(nèi)留有大量的空氣，在輸送混合原料時(shí)，排氣閥不能有效將空氣排出，導(dǎo)致混合原料輸送管道內(nèi)存有大量的空氣，使得樁身在原料填充過程中因存在大量空氣出現(xiàn)不飽滿的現(xiàn)象[5]。

為了有效避免旋挖鉆孔灌注樁出現(xiàn)空芯現(xiàn)象，應(yīng)該時(shí)刻注意排氣閥的狀況，做好原料的正常輸送，避免原料輸送管道內(nèi)出現(xiàn)大量空氣。

5 總 結(jié)

河道水利工程采用旋挖鉆孔灌注樁，對(duì)環(huán)境的影響更小，其加固效果好，工藝技術(shù)簡(jiǎn)便，設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便快速，造價(jià)較低。因此，我們更要抓好施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，才能確保河道水利工程的施工質(zhì)量。