李 果

(中煤建工集团有限公司，北京 100010)

1 工程概况

雨水泵站改造工程的调蓄池新建为地下两层的箱形框架结构，而在其中部设有双排六根钢管混凝土柱，使用Q235钢管(Ø700×20)，管内设置钢筋笼，最后使用C30微膨胀自密实混凝土进行浇筑。钢管柱的下部主要是钢筋混凝土桩基础，孔深度约33.8m，直径1800mm，桩基的长度为17m。工程的桩位参数如表1。

表1 钢管柱和桩基参数

桩基钻孔的土层分布从最上方开始依次向下为：粘质粉土素填图层→有机质粘土层→粉质粘土、粘质粉土层→粉砂细砂层→粉质粘土和粉土层→粉砂、细砂1层→粘质和砂质粉土层→重粉质粘土、粉质粘土层→粉砂、细砂层→重粉质粘土、粉质粘土层-细砂层→圆砾层。

2 施工的难点分析

2.1 施工工序

基础主要施工分成三部分，即桩基、钢管柱、柱基和钢管柱连接，牵扯桩基钻孔、钢筋笼安装、钢护筒吊放、混凝土浇筑、安装定位器、浇筑细石混凝土、钢管柱就位、浇筑混凝土、灌砂等工序，并且每一步的施工质量均对钢管柱的质量及结构造成严重影响。

2.2 桩基桩头的处理

桩基础的混凝土浇筑处于水下，顶标高则在泵站的基坑底，而桩基的上部分采取钢护筒进行护壁，在混凝土初凝以后则将护筒泥浆抽出，再由施工人员对柱基础的表面浮浆进行凿除。另外，在钢护筒内的施工作业空间小，施工难度大，且浮浆强度高不易清理。

2.3 钢管柱定位

定位主要是定位钢护筒并控制垂直度，以及钢管下口和上口的定位，还有后续施工时对钢管柱的位置稳定。钢护筒和钢管柱的间隙大概在140mm左右，因此，需要在安装过程中需要保障精度。如果出现偏差则会导致钢管柱下放定位困难，因此，在钻孔及护筒吊装时提高对定位控制的测量。

2.4 混凝土质量控制

对于钢管柱内使用的混凝土来讲，要求其具有以下特点：早强、缓凝、流动性强、微膨胀等，保障混凝土的质量则是本工程施工的控制重点。

3 关键技术措施分析

3.1 工艺流程

首先进行工程测量和放线并开展钻孔施工，然后对钻孔桩进行清底后吊装钢筋笼及钢护筒，再进行桩基混凝土浇筑，将泥桨抽排干净，在钢护筒的外壁和孔壁之间的空隙灌砂，再对桩基表层的混凝土进行相应的凿除，安装自动定位器，其次浇筑混凝土到定位器的顶面，并吊放钢管柱，并对钢管的柱上、下端进行定位，然后再一次浇筑混凝土至泵站的底板底标高，并吊装钢管柱的钢筋笼，最后再浇筑钢管柱内的混凝土，并在钢管柱的周围回填细砂，最后对孔口进行处理。

3.2 钢护筒的制作

为了确保钢护筒吊装更加安全和方便，因此，运用分节分段进行加工，即分成四部分，分别为A段，B段，C段，D段，从长到下分别长为1m，2.55m，12.2m或13.2m，4.8m。在管节的法兰盘加焊吊耳一对，用来吊装B段和A段护筒对接。下吊之前把A段和钢筋笼进行焊接固定，使用外法兰螺栓和橡胶垫将B段和A段进行连接，然后再使用内法兰螺栓和橡胶垫将其它段进行连接。图1为钢护筒的连接示意图。

图1 钢护筒连接示意

3.3 富水粉细砂层大直径桩基施工

依据本工程的实际地质决定采用旋挖钻机进行钻孔。护壁泥浆则配制膨润土，然后再添加4%的火碱及0.5%的纤维素，经过相关实验并检查确定泥浆的密度1.06～1.08g/cm3，另外，对于泥浆的制作需要提前，禁止把膨润土直接倒入孔内。当钻至富水粉细砂层时，首先保证低速钻进，然后把泥浆的密度调整至1.08g/cm3，控制泥浆的液面超出地下水位1m，以此来避免塌孔的情况。当成孔后开展两次清孔。清孔结束后吊装钢筋笼和钢护筒，最后进行混凝土浇筑。如果在钻孔过程中出现塌孔的情况则立即停止，并把钻头提出，将质量高的粘土进行回填，然后再进行新钻孔；如果孔内出现局部的坍塌则利用提高泥浆的密度，然后把坍塌的土体清理出来。在灌注混凝土之前，对成孔后的孔深加以探查，如果出现沉渣超标的情况则利用导管对沉渣进行置换，由此来降低沉渣的厚度。在施工时还应当密切检查泥浆的含砂量，并及时进行相应的调整，以此来达到对沉渣厚度的有效控制。

在钻孔时，为避免出现垂直度偏差和孔位偏斜的情况，需要确保旋挖钻机时时处于水平的状态，在钻孔前对垂直度进行检查和调整，并确保轴线和孔中线重合。在钻进时应当依据地层选择合理的钻进速度。如果出现偏差则检查偏差部位及程度，如果偏差小则可以在偏差处进行来回扫孔进行调直；如果偏差非常严重则回填粘性，然后再重新进行钻孔。

为了避免混凝土中出现泥浆的夹层现象，浇筑时将导管插至混凝土2m～6m范围内，而导管的接头位置使用橡胶圈进行密封，并使用丝扣进行固定。在浇筑时，首次应保证浇筑量，以此确保有足够的冲击力把导管中的泥浆全部挤出，在同时应控制速度和持续性，避免防浇筑折时间过长而引起塌孔的情况。

3.4 安装自动定位器

钢管混凝土柱主要利用底端及顶端定位固定，顶端使用螺栓定位，螺栓可以自由调节，而柱底端则利用自动定位器进行定位，自动定位器的主要构造如图2。自动定位器主要由以下几个部件组成，即十字定位板、锥形板、锚固脚、定位构件，其订使用钢板进行组合焊接，钢板厚度为20mm，形状呈现为十字锥形，通过机械进行整体加工制成。另外，必须保证自动定位器加工的精度，确保固定边和水平面形成的直角误差小于1%，并且中心位置的误差要低于3mm。自动定位器的锥形底部，宽度要小于钢管内径6mm。钢管柱的底端能够直接连接插入锥形板，而锥形板的宽度比钢管柱的内径小，所以能够很好的固定钢管柱，不会出现位移的情况；锚固脚主要是定位钢管柱底标高，而且将其下端锚入桩基，进而避免自动定位器出现移位；定位构件则是对自动定位器进行固定，并承托上部的构件。

图2 自动定位器结构

3.5 安装钢管柱

首先对钢管柱轴线和标高及垂直度进行准确的定位，然后再开始下放钢管柱。在正式进行吊装钢管柱前，于钢管柱顶部位置的两侧，焊接两个吊耳，吊耳需增设加强肋板，以此来确保吊装钢管柱出现倾斜而不会侧翻。将准备工作完成之后，再使用130t的起重机吊装钢管柱，首先将钢管柱缓慢的吊起，并保持柱体垂直，然后将钢管柱水平移动到钢护筒的正上方，当平稳后再进行吊放钢管柱至钢护筒的孔口。钢管柱底端插入自动定位器锥形板，然后固定到定位十字板上，再对钢管柱的标高进行测量,查看是否符合标准。当钢管柱的底端定位完成后开始调节在钢护筒和钢管柱体间的螺栓，确保顶端精准定位，当定位确认正常，再焊接固定钢管柱和钢护筒。

当把钢管柱完全固定以后便可以开始浇筑杯口的混凝土，为了减少施工周期决定使用C30早强细石的混凝土。采取内径8cm高压管进行现场的钢管柱杯口混凝土浇筑，在浇筑时保持一定的匀速来移动导管，确保混凝土浇筑的均匀性。在浇筑时需要注意要连续进行浇筑，不得在中途停工。利用测绳对混凝土浇筑的标高进行测定，再以实际的浇筑量加以校核。为确保杯口混凝土的质量符合标准，在浇筑时应高出泵站底板5cm，待后期施工时再将多出部分凿除。

4 结 语

通过本次对富水粉细砂层进行钻孔灌注桩的施工分析，进一步对钻孔出现的问题加以总结，特别是成孔质量、混凝土灌注控制、钢管柱定位、柱底沉渣等难点，通过制定有效的综合措施确保了本工程的质量。经后续的检测明确各项标准均符合设计标准和要求。