张有录

（中国水利水电第四工程局有限公司，青海西宁 810007）

1 工程概况

扎拉水电站处在下游河段七级方案里的第六级，核心任务是发电。扎拉水电站的引水线路长约5.5km，水库总蓄水的水位约为2815m，总库容914万m3，装机容量1015MW，年均发电量39.46亿kW·h，为二等大（二）型工程。扎拉玉曲河上游公路桥位于坝址上游约0.65km处，桥面高程约2835m，桥面宽度9.0m，桥型为7×30m预应力混凝土简支T梁。左、右岸分别接上坝公路6#公路和3#公路，扎拉玉曲河上游公路桥主要功能是联系两岸交通，施工期承担坝肩及大坝基坑开挖存、弃渣，以及大坝砂石加工系统骨料运输任务，也是机组重大件进场的通道。

2 施工准备

做好充分的前期准备是顺利展开施工任务的必要前提条件，因此需要从以下4个方面做好施工准备工作。

（1）熟悉施工图纸。这要求各级人员对图纸熟悉、熟知，并针对图纸中存在的问题进行确认，积极地组织各级人员对图纸进行会审。

（2）进行施工技术交底。工程开工前由项目总工组织施工人员、安质人员对班组长进行技术交底工作。针对施工的关键部位、施工难点、质量和安全要求、操作要点及注意事项等进行全面的交底，各个班组长接受交底后组织操作工人认真学习，并要求落实到各个施工环节。

（3）施工机械准备。根据工程需要，冲击钻机2台、泥浆泵2台，25t吊车1台、1.3m3挖机1台、泥浆运（自卸车）输车1台、套筒挤压设备1台、电焊机2台，混凝土罐车3台。

（4）物资材料准备。本标段工程所需材料主要有钢筋、膨润土、外加剂、钢护筒等，导管根据实际用量充足配置。混凝土采用拌合站拌和运输至施工现场。

3 钻孔灌注桩施工技术分析

3.1 护筒埋设

护筒采用的材质为钢制，利用10mm的钢板制作，钢板的内径需要大于200mm，钢板的上部开设1～2个溢浆孔，同时护筒的埋设深度需要大于等于1.5m。为了进一步增加护筒的刚度，防止护筒出现变形，护筒的上下端口需要焊接加劲肋板，同时在护筒的中部和外部也需要焊接加劲肋板，加劲肋板的宽度和厚度分别为20cm和10mm。在护筒的顶端装有两个吊环，其中一个吊环用于起吊，另一个吊环为绑扎钢筋笼吊杆，该吊杆用于压制钢筋笼的上浮，在护筒的顶端装有正交的4道槽用于悬挂十字线，出于验护筒以及验孔的作用[1]。

钢护筒在埋置时需高出施工地面0.3m且高出桩顶标高100cm。在埋设时需确保埋设得位置精确、四周稳固且周围黏土应夯实。桩顶中心与设计位置的误差不得大于10cm，桩顶实际中心与设计的桩顶中心之间误差应小于10cm，桩身的垂直度允许最大偏差不得大于1/200。

本工程护筒埋设采用反铲挖孔安装法，由吊车安放。护筒位置放样时，钻机钻头瞄准桩位的中心，挖孔的直径应当等于护筒的直径加40cm，挖空的深度应当等于护筒的长度。先利用护桩拉线绳定出桩位中心，再用线锤将桩位中心点引至孔底。用吊车吊放护筒至孔内，用线绳连接护筒顶部，吊垂线，用吊车挪动护筒，使护筒中心基本与桩位中心重合，其偏差不大于5cm。护筒位置确定后，吊垂线。在护筒的垂直度满足要求后再对护筒的周围填土确保其夯实。

3.2 泥浆制备

膨润土需要选择黏土性矿物，该矿物以蒙脱石为主，黏土选择时需要确保粘粒的塑形指数小于17，同时颗粒的直径小于0.005mm，该材料为泥浆的主材料。选择泥浆时需要充分考虑搅拌机的转速，该转速需要大于200r/min，该要求主要是为了使得膨润土与羧甲基纤维素可以完全溶解。在材料投放中，先注入规定数量的清水，一边搅拌一边投放膨润土，当膨润土完全溶解后，将羧甲基纤维素投入其中，并加入一定量的分散剂和增大比重剂以及渗水防止剂[2]。浇筑混凝土之前需确保泥浆的比重不大于1.25，同时确保含沙率小于或等于8%，确保黏度小于28s，需要在易渗漏的土层中进行固定，确保孔壁的稳定。在清孔的过程中，需要持续更换泥浆直至浇筑水下混凝土。

3.3 钻进成孔

3.3.1 钻进

钻孔施工严格按跳孔施钻的原则进行，以防止窜孔和坍孔。刚开始钻孔时应控制进尺，同时在护筒的刃脚处需利用短冲程钻进，在刃脚处有坚硬的泥浆护壁。当钻进的深度超过钻头高度与冲程后，钻头在土里即可正常钻进。在钻进过程中，第钻进2m即需要捞取钻渣样品，并记录土类，同时排出钻渣且及时更换泥浆。

钻进过程中应随时对孔位中心进行复查，复查时应将钻头提起绷紧钢丝绳，然后通过护桩对其观测，由一侧护桩看向另外一侧（护桩→钢丝绳→护桩），三点一线，如发现钢丝绳偏离，则按照十字进行拉线测量。本工程要求孔深、孔径不小于设计规定；钻孔倾斜度误差不大于1/200；沉渣厚度应不大于50mm。

3.3.2 清孔

经对孔深、孔径、竖直度检查合格后即为终孔，之后进行清孔，以防止孔内沉淀过多，导致清孔困难[3]。清孔采用二次换浆法，在第一次指终孔之后会采用泥浆泵清孔，在第二次安装完钢筋笼后需要利用导管进行清孔。

（1）第一次清孔：清孔需要使孔底的虚土厚度及泥浆中的含渣量以及孔壁的厚度满足总体质量的要求和设计要求，并为混凝土的灌注开创条件。在钻孔的高程达到指定高程后需要对孔径、孔深等大小进行反复确认，才可清孔。

换浆法清孔，当终孔不再进尺后，泥浆便可正常循环，把相对密度的范围控制在1.03～1.1的泥浆压入，然后将钻孔内悬浮渣含量多的泥浆换出，直至孔底钻碴清除干净。

清孔应达到以下标准：排除的泥浆中无2～3mm的颗粒，同时泥浆的比例需要小于1.15，含沙率需小于2%，黏度应在17～20s。另外需要保证水下混凝土灌注前的孔底的沉渣厚度需小于5cm。

（2）第二次清孔。由于钢筋笼及导管浇筑的混凝土的间隙较长，孔底产生新渣，在钢筋和导管准备就绪后，第二次清孔采用导管进行。在导管顶部设有弯头及皮笼，利用泥浆泵压入新泥浆，用于置换沉渣。施工中经常摇动导管，以确保沉渣全部置换。

在第二次清孔时，注入的泥浆相对密度约为1.1，黏度为18～22s，第二次清孔之后孔底的泥浆需要确保相对密度在1.15以内，沉渣的厚度在5cm以内即清孔成功。当清孔完成后，需要复测清孔是否完成，并报告监理工程师进行核实，之后浇筑混凝土，清孔完成到开始浇筑的时间间隔需小于30min。

第二次清孔注入泥浆相对密度为1.10左右，粘度18～22s，第二次清孔后，孔底50cm处泥浆的相对密度应控制在1.15以内。沉碴厚度在5cm以内，此时清孔完成，清孔结束后，复测清孔完成后报监理工程师检验完成后立即浇注水下混凝土，其间隔时间不能大于30min。

3.4 钢筋笼的制作与吊装

3.4.1 钢筋笼的制作

钢筋笼由钢筋加工场分段制作，对钢筋笼进行分别编号并标识。钢筋笼制作每节长度为9m，最后一节钢筋笼小于原材料长度时根据实施需要长度进行下料。主筋在钢筋场内的连接为机械连接，接头相互错开，以此确保截面内接头的数量少于主筋数量的一半，且相邻主筋接头间距错开不小于1m。对于直螺纹钢筋，将待连接钢筋丝头分别拧入连接套，用两把扳手分别卡住待连接钢筋将钢筋丝头拧紧。经拧紧后的直螺纹接头单侧外露螺纹宜不超过2p。钢筋笼进行加工时，需要确保主筋的位置无误，同时在钢筋外需要焊接“耳朵”用于使钢筋保护层厚度一致。钢筋“耳朵”用钢筋弯制而成，高度不小于50mm，焊接在主筋外。沿钻孔竖向每隔2m设置一道，每道沿圆周对称设置4个“耳朵”，竖向梅花型布置。

3.4.2 钢筋骨架的存放与现场吊装

存放钢筋骨架时，务必确保存放场地的整洁与干燥。存放时需要使得每个加劲筋与地面接触处都有高度相等的方木，以此避免受潮。在骨架中，需要保证节段按照顺序依次排好，并悬挂标志清晰的标志牌，以按照顺序装车运储，且应当采用钢筋笼专用运输车进行运输。运输时需要保证骨架始终保持不变形[4]。在采用钢筋运输车进行运输时需要保证加筋处存有支承点，同时其高度一致；在人工抬运时，需要多设置抬棍，保证其穿过骨架中心且受力一致。

在安装钢筋笼时通常采用两点起吊。第一个吊点位于骨架的下部，第二个吊点位于骨架的中部到上2/3之间。钢筋笼的直径需要大于1.2m，如果钢筋笼的长度大于6m，则需要采取一定的措施对起吊点加以固定，以此确保钢筋不发生变形。将吊放钢筋笼入孔时，需要保证缓慢入孔后慢慢下放，严禁旋转与碰壁，如果遇到阻碍，则停止下放并寻找原因。

将第一节骨架加入最后一节加劲筋的位置，并穿进型钢，并将钢筋骨架放入孔口的平台之中，之后将第一节骨架与第二节骨架相连，连接中采用套筒。连接时上、下主筋位置需确保位置对正，使得钢筋笼的轴线对齐；将钢筋里一个方向的接头连接，之后提起接头，使得钢筋垂直，之后连接该钢筋与其他的接头，接头的位置需要保证错开连接，即相邻接头的距离不得低于50cm，主筋接头及箍筋焊接的长度需满足图纸的要求。接头施工完成后将骨架吊高，之后将工字钢抽出，并将骨架下放。按照这种方法，可以使得骨架位于设计标高范围内。当钢筋笼安装完成后，需要对吊筋固定，以避免吊筋脱落，同时避免浇筑过程中吊筋上浮。

3.4.3 导管安装

导管采用直径为200～350mm的钢管，壁厚需要大于4mm，每节长2.5m，底部导管长4m，为配合灌注柱长度，上部导管各配置2节长分别为1m和0.5m的导管。导管端部为螺纹丝扣，以便连接，导管的接头需要进行密封以防水。

在导管使用之前需要进行导管的密封和抗拉试验以验证导管的密闭性和抗拉性。在进行密封试验时，需要运用水密试验法，该法要求压力不小于水深1.3倍压力；通过试验合格后可以使用，下导管需要防止钢筋碰撞，导管的支撑需要型钢作为基础，支撑架位于钻孔平台，以此支持悬吊导管。混凝土的灌注节段需要利用钻架吊放，并对导管予以拆卸。

在导管的顶部中设置了漏斗，该漏斗包括了溜槽及工作平台。漏斗利用钢板制成了圆锥形漏斗。另外在漏斗的上方焊接了两个吊环。在漏斗的上方存在直径为200cm，高度为100cm的漏斗口。同时为了确保圆锥漏斗的刚度满足要求，需要在漏斗的上方焊接满足口径要求的钢筋，并在漏斗的下方导管处安置阀门。

安装时应注意导管密封圈，确保完整无破损，以防止漏水，导管螺丝扣应连接牢靠。导管底部距孔低30～50cm。

3.5 混凝土浇筑

桩基混凝土采用自拌混凝土，根据设计要求使用C35水下混凝土进行灌注，灌注采用导管水下灌注法。混凝土应具有良好的和易性，在灌注的过程中需要使得混凝土具有一定的流动性，其坍落度根据本桩直径，应为16～22cm，同时需要考虑运输过程的气温，运输距离以及施工的时间对于灌注过程的影响。

在混凝土的灌注过程中需要一直保证孔内水头高度一致；在导管的埋置中，需要保证导管的埋置深度为2～6m，同时持续探测混凝土面所处的位置，一边调整导管深度，将孔内的泥浆的泥浆引流出泥浆池中，并确保泥浆无法随意排放。在灌注混凝土时，需要确保钢筋笼无法上浮，另外当灌注混凝土的高度距离底部为1m时，此时应降低灌注速度，混凝土面当上升至离底部为4m时，需要进一步提升导管的高度，使得底口的高度高于骨架的高度2m时再进行正常的灌注。当混凝土灌注到桩的顶部时，需要进行必要的措施以分散混凝土的压力，确保混凝土不会因为压力不均匀产生混凝土不紧实的现象；当灌注完成后，需要进一步确定混凝土的灌注高度是否满足要求，依据图纸设计的要求，灌注的混凝土的高度应该高于设计高度0.5m以上。同时，当遇到地质条件差的位置时，应当进一步提高灌注的高度。

4 结语

采用钻孔灌注桩技术应用效果较佳，但在实际应用过程中对施工技术有较高要求，所以在每个施工环节严格按照施工技术规范要求实施，并且通过合理有效的施工技术加强对施工各环节的质量控制。