任超，萬霞

(中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司，湖北宜昌443002)

1 概述

某水電站1#堆積體坡腳設(shè)計采用抗滑樁加固，共87根，樁長18～32 m，開挖尺寸為3.1 m×4.1 m，樁井凈尺寸2.5 m×3.5 m，采用30 cm厚C20混凝土全樁護(hù)壁，樁身為C30二級配混凝土。

抗滑樁樁頂高程603.5 m，樁底分布在高程571.5～589.5 m，距離大渡河水平距離不足20 m。施工期間，大渡河常水位維持在高程591～593 m，即樁底位于水位線以下最大深度約20 m。隨河水位漲落，井內(nèi)水位也隨之發(fā)生變化。因井內(nèi)巖體裂隙較發(fā)育，透水率大，單根樁最大滲水量為118 m3/h，給施工造成較大影響。

2 施工風(fēng)險、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險分析

大口徑、深孔抗滑樁水下混凝土澆筑施工工藝較復(fù)雜，風(fēng)險高，特別是在施工過程中出現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水、堵管等情況，若處理不及時或不當(dāng)，將形成斷樁或整個樁全部報廢，不僅處理費(fèi)用昂貴，還會造成工期延誤，從而加重項(xiàng)目管理工作負(fù)擔(dān)。

3 關(guān)鍵工藝控制

抗滑樁屬隱蔽工程，故在施工過程中，除了要有一個組織嚴(yán)密、運(yùn)行高效、信息反饋及時的組織管理體系和嚴(yán)格的配合比設(shè)計、現(xiàn)場配合比試驗(yàn)外，通過該工程的實(shí)踐得知，控制好首批封底混凝土、導(dǎo)管埋深探測及提升等關(guān)鍵施工工藝，才能實(shí)現(xiàn)水下混凝土“一條龍”正常、連續(xù)、快速灌注，其關(guān)鍵施工工藝控制情況如下(圖1)。

(1)導(dǎo)管安裝。

導(dǎo)管選用壁厚4 mm、φ250的插入式絲扣快速連接導(dǎo)管，其上端接澆筑漏斗，由吊車懸吊，以便灌注及起拔時導(dǎo)管可作上下垂直移動。

導(dǎo)管使用前，在地面應(yīng)進(jìn)行水密性、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)。試水壓力為0.6～1 MPa，同時檢查導(dǎo)管是否彎曲，連接件是否牢固可靠，并丈量導(dǎo)管組裝后的實(shí)際長度。灌注混凝土開始時，導(dǎo)管底部至孔底一般預(yù)留0.25～0.5 m空間。

該工程抗滑樁結(jié)構(gòu)尺寸較大，考慮到混凝土擴(kuò)散半徑一般為1.5 m，導(dǎo)管應(yīng)居中布置，以便混凝土向四周流動、擴(kuò)散和向上頂升。

(2)導(dǎo)管孔口鎖定裝置。

井口滿鋪20 cm×20 cm方木，在井中心垂直于方木放置工字鋼梁，將導(dǎo)管固定在工字鋼梁鎖定板上。最上面一節(jié)導(dǎo)管采用配套的卡環(huán)卡緊，卡環(huán)與提升設(shè)備采用鋼筋繩連接。

(3)確定首批封底混凝土。

首批封底混凝土在水下混凝土施工中是最關(guān)鍵的，直接關(guān)系到整樁質(zhì)量。一般情況下，導(dǎo)管下口至孔底取0.25～0.5 m，導(dǎo)管初次埋置深度應(yīng)滿足0.8 m以上，以便有足夠的超壓力能使管內(nèi)混凝土順利下落并將管外混凝土頂升，首批混凝土數(shù)量V按下式計算:

式中A為樁長度;B為樁寬度;d為導(dǎo)管直徑;Hc(首批混凝土面至孔底高度)=導(dǎo)管初次埋置深度(0.8 m)+導(dǎo)管下口至孔底高度;Hd為混凝土面到水面高度，即導(dǎo)管內(nèi)混凝土所必須保持的最小高度(m)，根據(jù)下式計算:Hd=γw×Hw/γd;式中γw為水容重(kg/m3)，取1 000 kg/m3;Hw為水深(m)，取21.5 m;γd為混凝土容重(kg/m3)，取2 450 kg/m3。

圖1 抗滑樁水下混凝土關(guān)鍵工藝控制圖

(4)封底混凝土。

封底混凝土澆筑前，采用“籃球”作隔水栓(籃球稍微放一點(diǎn)氣，使籃球直徑變小，略小于導(dǎo)管直徑2 mm左右即可)，先將“籃球”丟入導(dǎo)管內(nèi)，導(dǎo)管頂部管口采用薄鐵板覆蓋并用鐵絲拉住，待漏斗內(nèi)盛滿混凝土后，兩人同時、快速拉出薄鐵板，即實(shí)現(xiàn)“剪球”。首批混凝土入孔底后，測探井內(nèi)混凝土面高度，計算出導(dǎo)管埋置深度，如滿足首批灌注混凝土的數(shù)量并使導(dǎo)管初次埋置深度≥0.8 m和填充導(dǎo)管底部間隙的需要，即可正常灌注。

(5)混凝土灌注。

封底混凝土完成后開始正常澆筑，要求施工連續(xù)、緊湊，不得中斷，否則先灌入的混凝土達(dá)到初凝將阻止后灌入的混凝土從導(dǎo)管中流出，從而造成斷樁。同一根樁的混凝土持續(xù)灌注時間應(yīng)不大于混凝土初凝時間。盡量縮短拆除導(dǎo)管的時間，下料掌握好速度，不宜太快太猛，以免造成氣堵。

混凝土在導(dǎo)管內(nèi)自由下落，和易性變差，阻力變大，易發(fā)生導(dǎo)管現(xiàn)象。啟用吊車上下小幅度抖動導(dǎo)管，可以使混凝土順利下降至孔底，也有利于混凝土頂升。

灌注過程中，應(yīng)經(jīng)常探測混凝土面的上升高度，并適時提升、逐級拆卸導(dǎo)管，保持導(dǎo)管的合理埋深。力求導(dǎo)管下口埋深在2～3 m，但不得小于0.8 m，應(yīng)由專人測探導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外混凝土面的高差，填寫水下混凝土澆筑記錄。

(6)導(dǎo)管拆除。

導(dǎo)管拆除工作非常重要，應(yīng)保持軸線豎直和位置居中，且導(dǎo)管下口不能露出混凝土面。

首批混凝土(12 m3)灌注完成后再澆筑3車(3×9 m3)混凝土，經(jīng)精確測探，滿足導(dǎo)管下口埋深為2 m，此時，暫停灌注，先取走漏斗，采用吊車掛上最頂端導(dǎo)管，打開井口鎖定板，吊車緩緩起升，待倒數(shù)第2節(jié)與第3節(jié)連接處露出鎖定板位置約30 cm后，立即關(guān)閉鎖定板，吊車緩緩回落，將第3節(jié)導(dǎo)管鎖定后，人工輔助快速拆除導(dǎo)管，最后將漏斗重新置于導(dǎo)管內(nèi)，繼續(xù)灌注(其余各節(jié)導(dǎo)管拆除方法同上)。導(dǎo)管拆除動作要快，時間一般不宜大于10 min。

(7)灌注混凝土探測和導(dǎo)管埋深控制。

①探測:探測水面以下的孔深和灌注混凝土面的高度，以控制導(dǎo)管埋深和樁頂高度。多采用繩系重錘吊入孔內(nèi)，可根據(jù)錘的沉入深度作為混凝土灌注深度。為防止上述量測有誤，根據(jù)記錄的每車混凝土方量，推算混凝土澆筑高度和導(dǎo)管埋深情況，當(dāng)與測探數(shù)值基本吻合時，方可進(jìn)行導(dǎo)管提升。

②導(dǎo)管埋深控制。

水下混凝土灌注過程中必須嚴(yán)格控制導(dǎo)管下口埋入混凝土的深度。規(guī)范要求埋置深度為2～6 m。導(dǎo)管埋深過淺，導(dǎo)管容易進(jìn)水，發(fā)生斷樁事故;導(dǎo)管埋置過深，會因混凝土的凝結(jié)而無法拔出導(dǎo)管。所以，在混凝土灌注過程中，需時刻測量已灌混凝土厚度及導(dǎo)管埋深。其測量計算方法可參照表1進(jìn)行。

4 其他要求

表1 水下混凝土灌注探測及計算表

(1)由于樁深較深、口徑較大，混凝土初凝時間宜為8 h。為使混凝土有足夠的和易性和流動性，混凝土細(xì)骨料采用河砂，混凝土攪拌時間規(guī)定為90 s。

(2)為提高水下混凝土施工的可靠性和保證率，本項(xiàng)目采用一根導(dǎo)管灌注水下混凝土，另一根導(dǎo)管備用。

5 配套設(shè)備

(1)攪拌設(shè)備。生產(chǎn)能力必須能滿足連續(xù)澆筑要求，并要滿足最長樁澆筑水下混凝土?xí)r間少于首批混凝土的初凝時間(加緩凝高效減水劑)。

(2)水下混凝土運(yùn)輸設(shè)備。首批封底混凝土選用4臺，封底完成后，其余混凝土選用2臺澆筑即可。

(3)漏斗。導(dǎo)管頂部應(yīng)設(shè)置漏斗，漏斗為棱錐形，其上方直接接混凝土攪拌車輸料斗;攪拌車無法靠近時，漏斗與攪拌車之間用溜槽接力。

(4)起吊設(shè)備。用于拆、裝和提升導(dǎo)管，澆筑過程中用于抖動導(dǎo)管用，選用16 t以上吊車。

(5)其它設(shè)備及備用設(shè)備。①發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)為備用，防止停電而造成斷樁，要求發(fā)電機(jī)的輸出功率不得小于配料機(jī)、攪拌機(jī)等的工作功率。②應(yīng)急備用拌和站。出現(xiàn)機(jī)械故障時，從其他承包人處購買商品混凝土予以補(bǔ)就。

6 應(yīng)用效果

因抗滑樁受澆筑工藝的影響，易出現(xiàn)質(zhì)量問題，危及結(jié)構(gòu)的正常使用功能與安全，因此，關(guān)鍵施工工藝的控制十分必要。通過本工程對水下混凝土施工工藝進(jìn)行控制，經(jīng)鉆芯法和超聲波投射法方式進(jìn)行混凝土質(zhì)量檢查，波速均勻，芯樣連續(xù)完整，抗壓強(qiáng)度符合設(shè)計要求。