插花船閘除險加固工程鉆孔灌注樁施工技術探討

張 梁

(安徽三洲水利建設有限公司，安徽 宿州 234000)

1 引言

樁基礎是一種常見的基礎型式，在房建、市政、交通、水利工程中使用較多[1-3]。混凝土灌注樁由于適應性強，在較多的工程樁得到了使用。影響這種樁基礎施工質量的因素主要包括：成孔質量、鋼筋籠安裝質量、混凝土灌注質量等[4-6]。同時，在臨時河流地區，水下混凝土灌注施工難度較高，因此，研究水下混凝土灌注施工工藝是十分必要的[7-9]。結插花樞紐加固工程，對其鉆孔灌注樁施工方案進行分析。

2 工程概況

插花樞紐工程位于茨淮新河，由于多年運行，部分部位老化，需要加固處理。插花樞紐加固工程內容為上下閘首及閘室段砼磨損及老化部位進行防碳化處理；更換上下閘首人字門及啟閉機、上下閘首輸水洞門及啟閉機，同時拆除重建上閘首啟閉機房；護坡維修加固、新建靠船墩等。

新建上下游靠船墩基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑1.4 m，鉆孔灌注樁基礎采用旋挖鉆、沖擊鉆或循環鉆機成孔，樁基鋼筋籠由鋼筋加工廠集中制作，運至現場下放；混凝土由拌合站集中攪拌后運輸至現場，采用導管法灌注。

3 灌注樁施工方案

3.1 施工準備

泥漿采用粘土或膨潤土制備，體積應為2倍樁基混凝土體積。漿液要求見表1。施工中隨時檢測泥漿各項指標，避免發生事故。

表1 漿液要求表

鉆孔護筒選用厚度為1 cm的鋼板護筒，護筒內徑比鉆孔孔徑大約20 cm，根據地勘報告，護筒高度設置為3.5 m。為防止護筒受地應力影響發生變形，在鋼板護筒的上下端部以及護筒中部設置加筋肋，護筒埋設位置需測量準確，護筒需要保持穩固。

泥漿比例按照設計要求配比進行配置，泥漿配置過程中，膨潤土攪拌時間以3 min左右為宜，為保證護壁治理，泥漿配置各材料質量誤差不能大于5%。

制漿主要材料選擇如下：①膨潤土，選用優質的膨潤土；②水，用新鮮潔凈的淡水；③分散劑，選用工業用純堿；④絮凝劑，選用聚丙烯酰胺。

在使用之前，應當將泥漿處理劑配置成水溶液。其中：純堿、CMC、聚丙烯酰胺溶液濃度分別為20%、1.5%、1.5%。

膨潤土漿需存放12 h后方能使用。在施工過程中，泥漿受到巖土體碎屑等的影響，其性能將逐漸惡化，須進行處理后方可再次利用。

泥漿檢測和控制要求見表2。

表2 新制膨潤土泥漿性能現場檢測指標表

3.2 鋼筋籠制作及吊裝

(1)鋼筋制作與焊接

1)鋼筋籠制作采用整體制作或者分段制作均可。采用分段制作鋼筋籠時，各個鋼筋籠之間的連接質量需要滿足相關技術規范要求。

2)鋼筋籠應在專用臺架上制造。加強筋與主筋之間需要采用焊接方式連接。

3)鋼筋籠吊裝時，需要均勻布設鋼筋籠的吊點位置，吊點設置需具有一定的強度、剛度，保證鋼筋籠吊裝過程中不發生變形。

4)鋼筋籠外側應對稱設置保護層墊塊(與樁體同等級混凝土材料)。鋼筋籠檢驗允許偏差見表3。

表3 鋼筋籠檢驗允許偏差表

(2)鋼筋籠運輸與安裝

鉆孔完成且第一次清孔后，即可進行鋼筋籠吊裝作業。鋼筋籠起吊、運輸、安裝過程中應保證骨架的整體性。

起吊鋼筋籠時，吊點的安裝位置需精確。鋼筋籠設置吊點兩處，其中：第一吊點位于鋼筋籠頂部的加強箍筋或者吊環處；第二吊點位于距鋼筋籠底部約1/3鋼筋籠長度處。

(3)鋼筋籠的拼裝焊接

在進行鋼筋籠拼裝焊接作業前，需要仔細檢查鋼筋籠每根主筋的焊接成果。在鋼筋籠拼接過程中，使用楔形卡固定焊接位置以避免鋼筋籠局部出現變形。

(4)聲測管制造和安裝

管內應光滑不漏漿，高度應基本一致，采用綁扎方式固定。

(5)鋼筋籠固定

鋼筋籠拼裝焊接完成后，將其吊放至設計標高。之后再一次校正鋼筋籠中心位置，并在護筒兩側放置枕木，防止偏位和上浮。鋼筋籠安裝檢查項目見表4。

表4 鋼筋籠安裝檢查項目

3.3 水下混凝土灌注

(1)準備工作

鉆孔灌注樁水下混凝土采用導管法進行灌注。導管選用Φ300 mm卡口接頭導管。在灌注作業之前，需對導管進行編號并檢測每根導管的水密承壓性、接頭抗拉成果。

再實施混凝土灌注前，需再一次復核鋼筋籠情況，檢測合格后，方可開始混凝土灌注作業。

鉆孔灌注樁混凝土灌注作業需要在第二次清孔作業完成后進行。開始時間距離沉渣厚度檢測合格時間間隔不應超過30 min。樁身混凝土灌注需亂序進行，采用水下灌注方式，混凝土選用為C30。

(2)首批封底砼的灌注量計算

初灌量應超過導管底部1.0 m以上，采用下式計算：

V≥(1/4)πD2(H1+H2)+(1/4)πd2h1

(1)

h1=Hwγw/γc

(2)

式中：V為初灌量；D為樁孔直徑；H1為孔底至管底距；H2為導管初次埋深；D為導管內徑；h1為管內混凝土平衡導管外壓力所需高度；Hw為泥漿深度；γw泥漿重度；γc混凝土重度。

(3)灌注水下砼

導管法灌注水下混凝土施工工序，見圖1。

1.安設導管，導管底部與孔底之間留出30～50 cm空隙；

2.料斗底用鐵塞堵塞；

3.料斗及導管灌注首批封底砼；

4.吊車拔出料斗鐵塞，砼下至孔底，封埋導管；

5.連續灌注混凝土，上提導管；

6.混凝土灌注完畢，拔出護筒。

準備工作完成后，使用罐車將混凝土運送至井口，出料口應當正對導管漏斗，當混凝土開始下漏時，開始向漏斗內均、不斷的放料。

首次混凝土澆筑采用投球法，在麻袋內裝上混凝土，使用8#鐵絲系在吊車上。開始灌注時，剪斷鐵絲，此時混凝土可排走導管內部的水，有利于提高水下混凝土灌注質量。之后，一次性灌入首批混凝土，達到設計高度。隨后施工中，應當技術測量灌注高度和導管埋深，及時拆除導管。埋管深度需要控制在2.0 m～6.0 m之間。

水下混凝土灌注作業需要保持混凝土連續灌注，混凝土灌注速度應當盡量維持快速，以縮短混凝土灌注作業時間。此舉是為了避免上一批次混凝土達到初凝狀態，導致混凝土灌注作業的順暢性，同時也降低了灌注樁斷樁的可能性。灌注樁混凝土在灌注過程中，需要保證混凝土位于漏斗內，若導管內含有空氣時，則需要降低混凝土灌注速度，以免在導管內形成高壓氣囊，從而擠出導管內的橡膠圈，造成導管出現漏水現象。

導管提升過程中應保證軸線豎直和位置居中。導管拆除應當快速進行，時間需控制在15 min內。已拆除部分應當立即清洗干凈。

為防止鋼筋籠上浮，需采取以下措施：①縮短混凝土灌注時間；②當混凝土面接近和初進入鋼筋骨架時，應降低灌注混凝土；③當混凝土頂面進入鋼筋籠骨架4 m～5 m時，需要提升導管，減少導管埋深。為提高混凝土與鋼筋籠骨架的粘結強度，應增大骨架在導管口下的埋深。

4 結論

結合插花船閘除險加固工程從施工準備、鋼筋籠制作及吊裝、水下混凝土灌注3個方面對鉆孔灌注樁施工方案進行分析。在施工過程中應當嚴格按照施工工藝進行，以保證灌注樁施工質量。