钻孔灌注桩技术在水利施工中的实例应用

2014-09-04娄方永

黑龙江水利科技 2014年1期

关键词：护筒成孔钻机

娄方永

(桐梓县楚米镇水利站，贵州桐梓 563200)

钻孔灌注桩技术在水利施工中的实例应用

娄方永

(桐梓县楚米镇水利站，贵州桐梓 563200)

随着我国水利建设事业的不断发展，钻孔灌注桩基础也广为采用。由于我国水利工程施工过程中对各个施工需求的不断增大，而钻孔灌注桩技术在当前水利施工过程中也有难点，使得当前水利工程施工中还存在着某些问题。文章结合实例分析了钻孔灌注桩技术在水利施工中的应用。

水利施工；钻孔灌注桩；工程实例；应用方案；工艺流程

0 引言

钻孔灌注桩技术是当前在各种基础施工中最为常用的一项施工工艺，是各个部门各个单位的施工人员在施工过程中通过不断总结不断探索形成的一套成熟的、具有系统化施工过程的施工工艺，也是解决当前软土地区施工的主要手段[1]。

1 某水利工程工程概况

某工程渡槽槽身为相互独立的3槽预应力混凝土U型结构，单跨40m，共18跨，单槽内空尺寸(高×宽)7.23m×9.0m。主要建筑物为1级，次要建筑物为3级。本标段所有钻孔灌注桩为摩擦桩，其中试验桩6根、工程桩342根。单桩直径为1.8m，桩长36m。

2 钻孔灌注桩施工技术在水利工程中的应用方案

2.1 平整场地及测量放线

试验桩施工前，先规划出施工平台范围，然后用机械平整场地，人工配合，以保证钻机置于平坦、稳固的地基上，同时作好水池及排水通道，防止施工时泥浆污染附近环境，做到文明施工。整平场地符合要求后，测量放桩位；精确放出桩位中心点，并测设出护桩位置。桩位中心位置误差控制在100mm以内。

2.2 护筒埋设

护筒采用钢护筒，用6mm厚钢板卷制。护筒直径2m(较桩径大20cm)。护筒上部留两个高400mm宽200mm的进出浆口，并在顶端设吊环，底节护筒下部设刃脚。护筒埋设前，对桩位进行保护，用十字交叉法引十字线到桩位附近的四个保护桩上。

护筒埋设深度：护筒采用挖孔埋设，旋挖钻机护筒埋设深度为各3.5m、4.0m、4.5m，反循环钻机护筒埋设深度为各1.5m、1.7m、1.8m。护筒埋设后，恢复桩位，钻机就位前复核桩位[2]。护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差均符合要求(≤50mm)；控制钢护筒的倾斜度均在1%以内。注浆工艺流程图如图1。

图1 注浆工艺流程图

2.3 泥浆制备处理

在施工前需制备泥浆用于钻孔时护壁。根据本工程的地层特点及相关工程经验，选用膨润土造浆护壁。本工程将集中供浆、集中收集回浆、集中净化泥浆，进行集中管理，保证工程质量和现场文明施工。制浆材料有膨润土、施工淡水、选用工业用纯碱分散剂。

泥浆配合如表1所示，新制泥浆配比及性能指标，对于一般地层或易漏失的砂层，选用表1中两种配合比制浆，其它地层，可参照此配比，并根据实际情况加以调整。

表1 泥浆配合比

根据上述配合比，泥浆性能指标见表2。

表2 泥浆性能指标要求

2.4 钻进成孔

2.4.1 旋挖钻钻进成孔

钻孔前向护筒内注入泥浆，并检查护筒内泥浆面高度保证不低于护筒口1m。钻孔泥浆始终高出地下水位1.0～1.5m。注浆管布置示意图如图2所示。

钻进过程中，钻杆加压保持转动，保证取土斗底部土体不被挤压破坏，顺利进入斗体中，确保钻进过程中土体不形成失稳的滑弧面，有利于钻孔护壁。

钻进过程中经常检查钻头通气孔，确保通气孔畅通，避免形成“活塞”，造成缩径与孔壁坍塌。钻进时，经常检测泥浆指标，发现不合要求时，应随时调整。钻至设计孔深后由现场监理工程师确认，监理工程师认可后终孔。旋挖钻成孔时间平均8.6h成孔一个。

2.4.2 反循环钻机钻进成孔

钻机就位要求平整、稳定。天车、转盘中心、桩位中心在一条垂线上即“三点一线”，偏差≤10mm。钻进过程中保证钻机走道牢固稳定，防止钻机因振动移位，确保不偏孔。

钻进过程中，控制好钻进速度，随时取渣观测地层的变化情况，并与地质复堪图对照比较，按不同土层调整泥浆比重。钻进垂直，使钻进的垂直度偏差<1%。同时控制好内外的水头差。护桶内的泥浆要高于护桶外水面30cm。

钻孔过程中，始终采用减压钻进，钻具的主吊钩始终承受部分钻具的重量，使钻杆始终在受拉状态下进行工作，钻压最大不超过钻具扣除浮力后总重力的80%，以避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。每台反循环钻机造一个试验桩孔时间平均为35h。

2.4.3 清孔及孔位检查

钻进至设计孔深后，将钻斗留在原处机械旋转数圈，将孔底虚土尽量装入斗内，钻孔深度达到设计要求后，用捞砂斗进行清孔，并对孔深、孔径进行检查。孔位检查：成孔后，当孔深、清孔泥浆指标合格后，钻机移位，搭设三角架，将检孔器(检孔器外径采用比设计桩径小2cm)放入孔内，检孔器进入孔内后，在护筒顶放样十字线，通过吊绳进行检孔器对中。检孔器对中后，上吊点(三角架、下落钢丝绳点)，必须位置固定且在整个检孔过程中不能变位，否则重新对中。

检孔器在孔内下落时，靠自重下沉，不借助其他外力。导管安装完毕后，再次检查孔内泥浆指标和孔底沉渣厚度，沉渣厚度均<500mm，实测最大沉渣厚度250mm。

图2 注浆管布置示意图

2.4.4 成孔质量检查及允许偏差

成孔完成后由监理工程师进行验收，验收合格后进入下一道工序施工。成孔验收标准见表3。

2.5 钢筋笼制作安装

钻孔灌注试验桩钢筋加工在钢筋加工厂作业，结合本工程桩的长度并考虑到钢筋笼起吊后的平直度，将单桩钢筋笼分两节制作(各为25m和11m)，主筋接头采用单面搭接焊，螺旋筋接头采用单面搭接焊，钢筋笼孔口焊接主要采用单面搭接焊，其中试验桩-4孔口焊接采用帮条焊。钢筋笼制作严格按设计图纸和规范作业。

2.6 水下混凝土浇筑

本工程采用的混凝土标号为C25W6F150，经现场试验室根据基准配合比试拌后确定施工配合比。坍落度180～220mm；水胶比0.45；混凝土的含砂率宜为44%，粗骨料采用二级配碎石。

本工程混凝土采由强制式拌和系统集中供料，两台8m3混凝土运输车承担混凝土水平运输，为防止浇筑过程中出现机械故障，保证混凝土浇筑的连续性，一台8m3混凝土运输车备用。为避免初灌后导管内涌水，一定要根据计划的导管初次埋深计算初灌量。根据施工经验，初灌量确定为≥6.7m3。根据施工现场实际情况，加工一个1.5m3的集中料斗。浇筑时用混凝土搅拌车对准漏斗连续放料，以保证混凝土浇筑连续不间断。

表3 钻孔灌注桩检查项目统计

注：清孔后的泥浆指标，是从桩孔的顶、中、底部分别取样检验的平均值。

混凝土检查：混凝土运到现场后，试验室检查搅拌的混凝土是否具有很好的和易性，使用坍落度桶检查坍落度是否符合要求，混凝土是否有离析，以及有无团块、大粒径骨料等，同时检查混凝土的坍落度指标，不合要求的决不允许浇筑。

混凝土浇筑及其质量控制过程：

①在现场监理检验沉渣合格后半小时内开仓浇筑；②浇筑时，应保证导管底部距孔底0.3～0.5m，且应保证混凝土的储备量，使导管底第一次埋入混凝土面以下1m以上，应避免导管露出混凝土面，导致管内进水；③为保证导管埋深为2～6m，定时测量混凝土面上升情况，随时掌握超径、缩径等情况，专人测量专人记录；④经常校核测绳，保证埋管的实际深度，防止断桩；⑤拆管前必须测量导管在混凝土内埋深，计算准确后方可进行拆管工作；⑥严防导管拔出混凝土面，造成断桩；⑦混凝土浇筑结束后，最终导管起拔应缓缓上提，拔出混凝土面时应反复插入混凝土，避免过快，以防桩头空洞及夹泥；⑧桩头混凝土灌注超浇量0.5～1.0m，浇筑的桩顶标高不得偏低，以确保桩顶混凝土强度符合设计要求；⑨混凝土灌注桩必须留取试块，按要求每根桩试件为2组。

2.7 起拔钢护筒

灌注完成后，缓慢起拔钢护筒，防止落入土块，影响桩顶混凝土质量。钢护筒拔出后将其内外清洗干净，以便下次使用。