王慶峰

一、概述

安徽金寨縣史河上梅山電站附近新建一公路橋，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋共10孔，每個(gè)承臺(tái)兩根灌注樁，鉆孔灌注樁直徑1.4m，共有22根。根據(jù)地質(zhì)勘探，地面至巖層面約11m深,為砂夾卵石層，巖層面基本為新鮮基巖。灌注樁為端承樁，樁長(zhǎng)約為12m，混凝土等級(jí)為C30水下混凝土，混凝土灌注樁需穿過(guò)砂卵層，嵌入基巖不小于1.0m。河道水位較高，砂卵石地基含砂量約在60%～70%，成孔較困難，建設(shè)單位根據(jù)工程實(shí)際情況，采用在樁位筑粘土平臺(tái)，用沖擊鉆施工，增加護(hù)壁泥漿濃度，保證了工程質(zhì)量?，F(xiàn)就相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)作簡(jiǎn)要介紹。

二、灌注樁施工

1.施工機(jī)械的選用

砂卵石地基鉆孔通常采用反循環(huán)鉆機(jī)(GJD－1500型)，設(shè)計(jì)要求入巖不小于1.0m。河床砂層含有較大粒徑的卵石，旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)不能擠碎卵石，易造成泥漿護(hù)壁塌孔，同時(shí)鉆機(jī)入巖進(jìn)度慢，此方案不可取。采用沖擊鉆 (CZ－22型)，能在砂卵石及巖石地基成孔，成孔入巖施工進(jìn)度快，工程質(zhì)量有保障。經(jīng)比較，采用沖擊鉆成孔。

2.施工工藝流程

鋼筋混凝土灌注樁的施工工藝流程見(jiàn)圖1。

3.施工準(zhǔn)備

（1）材料的選用

依據(jù)規(guī)范要求的水下混凝土指標(biāo)和設(shè)計(jì)強(qiáng)度試配混凝土的配合比，混凝土配合比須從拌和現(xiàn)場(chǎng)的砂石水泥庫(kù)中現(xiàn)場(chǎng)取樣，送到水利試驗(yàn)單位進(jìn)行檢驗(yàn)及配合比試驗(yàn)，經(jīng)試配后方可使用?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)為C30，坍落度一般為16～22cm，砂率 40%～45%，細(xì)度模數(shù)在2.5～3.0的中砂，20～40mm碎石，水泥用量不小于350kg/m3。

依據(jù)樁身土層的性質(zhì)，采用黃粘土或采購(gòu)膨潤(rùn)土制漿，漿液的比重計(jì)劃控制在1.2～1.35，漿液粘度為20～26s，含砂率≤4%，膠體率不小于95%。

根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果，按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度在加工廠制作鋼筋籠，采用汽車吊入孔，樁長(zhǎng)在12m左右，不超過(guò)15m，制作成一個(gè)整體。

（2）施工測(cè)量

利用已建立的平面和高程控制網(wǎng)，精確定位每根樁的平面和高程位置，作為施工控制的依據(jù)，確保樁位的準(zhǔn)確無(wú)誤。

4.汛后水位修筑平臺(tái)及護(hù)筒埋設(shè)

灌注樁施工選在汛后枯水季節(jié)進(jìn)行，電站下游水位相對(duì)較低，約為高程67.0m，有利于施工，但仍需在施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)建造一個(gè)作業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)的頂高程68.5m，能滿足施工的需要。實(shí)際施工時(shí)在樁位處，采用粘土填筑一寬4m、長(zhǎng)6m、深3m的平臺(tái)，滿足了護(hù)筒埋設(shè)要求，鉆機(jī)就位及開(kāi)孔護(hù)壁效果均比較理想。

護(hù)筒埋設(shè)：鋼護(hù)筒直徑1.5m，通常護(hù)筒高度1.5m，內(nèi)外水位差保持在1m，為保證成孔順利，不易坍孔，水位差宜采用較大值，取1.5m，護(hù)筒高度采用2.5m。在粘土平臺(tái)用挖掘機(jī)開(kāi)挖埋設(shè)護(hù)筒，由測(cè)量人員和工程技術(shù)人員負(fù)責(zé)護(hù)筒埋設(shè)的精度控制，護(hù)筒底部低于地下水位，頂部高出地面0.3m，高出地下水位1.5m。其中心軸線與樁中心偏差<50mm，且四周用粘土回填并分層夯實(shí)。在回填土上成孔時(shí)，回填土要保證回填質(zhì)量，成孔時(shí)回填土不得漏水。

5.護(hù)壁泥漿

工程地層上部為松散的中粗礫砂層，地層造漿困難，孔壁不易穩(wěn)定可能出現(xiàn)漏漿，故施工中孔內(nèi)泥漿應(yīng)始終保持良好的性能。采用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁成孔是防止樁孔縮徑和坍塌的有效措施。工程采購(gòu)優(yōu)質(zhì)粘土制漿，就近設(shè)置泥漿池，架設(shè)泥漿泵，形成泥漿循環(huán)。為使孔壁穩(wěn)定性好，鉆進(jìn)成孔時(shí)針對(duì)地層變化進(jìn)行泥漿性能的適當(dāng)調(diào)整。鉆進(jìn)泥漿性能指針一般為：粘度20～26s，比重1.20～1.35，含砂率小于4%。根據(jù)該工程特點(diǎn)，砂卵石層含砂量較大，施工護(hù)壁泥漿比重采用1.40～1.6，護(hù)壁效果好，防止了坍孔。

6.鉆孔

鉆孔作業(yè)分班連續(xù)進(jìn)行。鉆機(jī)就位前，應(yīng)對(duì)鉆孔前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查，確保樁位準(zhǔn)確無(wú)誤。開(kāi)鉆前，向護(hù)筒內(nèi)注滿水，用沖擊錘小沖程（1.0～1.5m）反復(fù)沖擊造漿，必要時(shí)添加黃土或膨潤(rùn)土造漿，待護(hù)筒內(nèi)泥漿保持一定濃度后開(kāi)鉆。

在鉆孔過(guò)程中始終嚴(yán)格控制和保持孔內(nèi)水頭，高出地下水位或施工水位1.5m以上，并保持泥漿比重較大，以保持孔壁穩(wěn)固。

巖層中鉆進(jìn)時(shí)，盡量提高孔底的泥漿比重和額度，使孔底泥漿由一般的鉆渣托浮力變?yōu)槲展Γ广@頭沖擊下的巖塊裹于泥漿中，以減少巖石的重復(fù)破碎。施工中反復(fù)投粘土、沖擊和掏渣，以提高鉆進(jìn)速度。采用及時(shí)補(bǔ)漿、抽漿、掏渣的辦法始終保持與孔外水面有1.5m的固定高差，以保證孔內(nèi)水壓的穩(wěn)定和孔壁的安全。鉆孔過(guò)程中，通過(guò)對(duì)鉆孔泥漿中石渣判斷，并報(bào)告監(jiān)理部，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量確定開(kāi)始入巖，并記錄鉆入巖石內(nèi)1.0 m，即可確定該鉆孔完成，隨后進(jìn)行后續(xù)工序施工。施工記錄表明，在砂卵石層中鉆進(jìn)速度為0.3～0.4m/h，在巖石層中鉆進(jìn)速度為 0.08～0.1m/h。

7.驗(yàn)孔、清孔

孔底標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求后停鉆，對(duì)孔位中心、孔徑、孔深、垂直度、沉渣厚度等采用測(cè)量?jī)x器、測(cè)繩、驗(yàn)孔器等工具進(jìn)行檢查，經(jīng)業(yè)主簽認(rèn)后，換漿清孔。鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，稍提起鉆具，離孔底20cm處反復(fù)沖擊，采用正循環(huán)進(jìn)行換漿清孔。泥漿指標(biāo)1.20～1.45,黏度為19～28Pas,含砂率 4%～8%，并保持一定水頭高度，防止塌孔?；炷凉嘧⑶斑M(jìn)行二次清孔，確保孔底沉渣和泥漿參數(shù)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。清孔后的孔底沉渣應(yīng)小于5cm，泥漿指標(biāo)：相對(duì)密度為1.03～1.1，粘度為 17～20 Pas，含砂率小于2%。

8.安裝鋼筋籠及導(dǎo)管

驗(yàn)孔、清孔并經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后，安放鋼筋籠。鋼筋籠在鋼筋加工場(chǎng)按設(shè)計(jì)圖下料加工完成。采用樁架垂直緩慢下放，鋼筋籠安放至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用四根Φ25定位鋼筋將鋼筋籠焊在護(hù)筒或鉆孔平臺(tái)上，以防止鋼筋籠在灌注時(shí)上浮。

鋼筋籠安放完成后，安放混凝土灌注導(dǎo)管，導(dǎo)管采用內(nèi)徑為φ350mm內(nèi)壁光滑的鋼管，底節(jié)長(zhǎng)4m，普通節(jié)2m，加配1m、0.5m長(zhǎng)的調(diào)節(jié)導(dǎo)管。導(dǎo)管安放前先試拼，并進(jìn)行水密、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)。合格后緩慢分節(jié)下放拼裝，防止碰掛鋼筋籠。導(dǎo)管長(zhǎng)度根據(jù)孔深、漏斗高度等計(jì)算確定，導(dǎo)管底距孔底距離為25～40cm。

9.灌注水下混凝土

樁基混凝土采用商品混凝土拌和站集中拌和，攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，用吊車配吊斗進(jìn)行灌注。

導(dǎo)管下放完成后，二次清孔至孔底沉渣厚度小于5cm，滿足要求后，及時(shí)快速灌注首批混凝土，初灌漏斗的容量與首盤混凝土量必須滿足水下混凝土的灌注高度高出導(dǎo)管底≥1m。

儲(chǔ)存量的計(jì)算：

首次灌注時(shí)儲(chǔ)料斗內(nèi)混凝土儲(chǔ)存量應(yīng)滿足導(dǎo)管底部能一次埋入混凝土中1.0m。

V=л/4D2(H+h+0.5t)+л/4d2(0.5L-H-h)

=л/4×1.42（1+0.3+0.5×0.03）+л/4×0.352（0.5×11-1-0.3）=2.45m3

考慮1.1的充盈系數(shù)，初灌量應(yīng)為:2.45×1.1=2.7m3。

V：混凝土的初存量m3；

D：樁直徑，取1.4m；

d：導(dǎo)管內(nèi)徑，取0.35m；

L：鉆孔深度，取11m；

H：導(dǎo)管埋入混凝土深度，取1.0m；

h：導(dǎo)管下端距灌注前孔底的高程，取0.3m；

t：灌注前孔底沉渣厚度，取0.03m。

隨著混凝土的上升，相應(yīng)提升和拆卸導(dǎo)管，但要保證管底部埋入混凝土以下2～4m，也不宜大于6m。經(jīng)常檢測(cè)井孔內(nèi)混凝土面的位置及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管的埋深，采用錘重不小于4kg的錐形測(cè)深錘進(jìn)行檢測(cè)。樁頂高程下4.0m采用振搗器振搗，混凝土的充盈系數(shù)不小于1.0。混凝土澆筑高程比設(shè)計(jì)樁頂高程高出1.0m，以保證混凝土強(qiáng)度，多余部分接樁前鑿除。

三、結(jié)語(yǔ)

該工程灌注樁施工后，經(jīng)低應(yīng)變檢測(cè)，全部樁質(zhì)量?jī)?yōu)良，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐表明，在砂卵石地層且端部需要入巖的灌注樁施工，采用沖擊鉆施工能保證質(zhì)量與進(jìn)度。通過(guò)采取換填粘土平臺(tái)、采用加長(zhǎng)護(hù)筒增加內(nèi)外水位差、鉆進(jìn)過(guò)程中增加護(hù)壁泥漿濃度但清孔時(shí)需置換到正常濃度、沖擊鉆小沖程開(kāi)孔等施工措施，可防止坍孔，保證施工正常進(jìn)行，確保工程質(zhì)量。在灌注樁澆筑后也發(fā)現(xiàn)，混凝土充盈系數(shù)較大，約為1.3～1.4，與在粘土層中的灌注樁有較大區(qū)別。該工程施工經(jīng)驗(yàn)在以后類似工程中可以借鑒