羅慶松 郭 振

(中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 300000)

長(zhǎng)河壩水電站楓林溝大橋大孔徑灌注樁特殊施工

羅慶松 郭 振

(中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 300000)

結(jié)合長(zhǎng)河壩水電站楓林溝大橋工程概況，確定對(duì)2號(hào)墩樁基采用上部無(wú)水地帶人工挖孔后下設(shè)15 m長(zhǎng)鋼護(hù)筒、下部富水地帶機(jī)械成孔相結(jié)合的施工方法，并對(duì)人工挖孔、機(jī)械成孔造孔工藝、清孔、混凝土灌注等施工技術(shù)進(jìn)行了介紹，對(duì)類似地層鉆孔灌注樁的施工具有重要的參考意義。

灌注樁，人工挖孔，鋼護(hù)筒

1 工程概況

楓林溝大橋上部結(jié)構(gòu)為(48+80+48)m三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，橋全長(zhǎng)182 m。主墩為雙薄壁墩，基礎(chǔ)為承臺(tái)、φ2.0 m群樁基礎(chǔ)。2號(hào)墩共6根φ2.0 m C35混凝土灌注樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)50 m。1號(hào)、2號(hào)墩位于大渡河兩岸，該處河水湍急，沖刷力大，為更好的保護(hù)孔樁，在大橋1號(hào)墩、2號(hào)墩樁基施工時(shí)分別埋設(shè)鋼護(hù)筒。2號(hào)橋墩離河岸較近，水流將直接沖刷橋墩，因此下設(shè)較長(zhǎng)的鋼護(hù)筒以保護(hù)樁基不被水流直接沖刷，鋼護(hù)筒須插入原始地面下約2 m，從而提高樁基自身的剛度，滿足受力要求，故設(shè)置15 m長(zhǎng)的鋼護(hù)筒。因施工平臺(tái)為填渣料，空隙率大，自樁頂以下15 m均為洞渣回填層，在鉆機(jī)沖孔過(guò)程中孔內(nèi)漏漿十分嚴(yán)重，無(wú)法循漿，且由于地質(zhì)條件不穩(wěn)定極易塌孔，導(dǎo)致沖擊鉆進(jìn)護(hù)筒跟進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生偏孔、卡筒、護(hù)筒變形大等現(xiàn)象，難以成孔，鋼護(hù)筒無(wú)法埋設(shè)到位。為確保鋼護(hù)筒準(zhǔn)確安裝到位，采用人工挖孔方式處理。挖孔樁開口直徑為3.4 m，鎖口厚度為40 cm，再下挖長(zhǎng)15 m，直徑為2.7 m，每輪挖深1 m，四周采用混凝土護(hù)壁，如遇地下水無(wú)法抽退或挖至覆蓋層底部后則終止人工挖孔。待成孔后進(jìn)行鋼護(hù)筒安裝，再改用2 m直徑錘頭進(jìn)行造孔。

2 洞渣回填層人工挖孔施工

2.1 施工準(zhǔn)備

1)平整場(chǎng)地，清除坡面危石、浮土，鏟除松軟的土層并夯實(shí)。2)全站儀測(cè)量出各樁基中心精確位置，埋設(shè)中心樁，以中心樁為圓心，孔位應(yīng)比孔徑大60 cm，鎖口采用鋼筋混凝土護(hù)壁，厚度為40 cm～50 cm。再澆筑好鎖口，將十字護(hù)樁中線固定在孔口混凝土上，方便經(jīng)常檢查校核。3)井口四周圍欄防護(hù)，井口混凝土高出地面30 cm，防止土、石滾入孔內(nèi)傷人；孔口四周挖好排水溝，及時(shí)排除地表水，安裝提升設(shè)備。4)井內(nèi)作業(yè)必須戴安全帽，在孔內(nèi)搭設(shè)掩體，掩體用2 cm厚鋼板作頂蓋。出土渣用的吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷?yè)P(yáng)機(jī)等，經(jīng)常檢查更換。5)護(hù)壁混凝土鋼筋加工在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，在施工區(qū)黃土堆放點(diǎn)設(shè)置一個(gè)鋼筋加工點(diǎn)，鋼筋加工點(diǎn)配備鋼筋切割機(jī)1臺(tái)、鋼筋彎曲機(jī)1臺(tái)、交流電焊機(jī)1臺(tái)。

2.2 人工挖孔

鎖口施工形成后，開始人工開挖，自上而下逐層用鎬、鍬進(jìn)行，遇堅(jiān)硬土層及巖層用錘、釬，并加小型爆破破碎。在孔口上安裝支架，用2 t慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)提升，棄土裝入膠桶內(nèi)垂直起吊運(yùn)輸出井口外。

根據(jù)地質(zhì)穩(wěn)定及情況，每挖深1.0 m后支模澆筑一圈混凝土護(hù)壁，護(hù)壁采用內(nèi)齒式C25混凝土護(hù)壁，護(hù)壁下口直徑比上口直徑大10 cm，護(hù)壁厚度為25 cm，上下層護(hù)壁間保證10 cm的搭接長(zhǎng)度。護(hù)壁中加配光圓鋼筋，配置規(guī)格為：環(huán)向鋼筋φ6～φ12，間距200 mm；縱向鋼筋是φ10～φ14，間距300 mm～400 mm；上下護(hù)圈之間的連接鋼筋采用φ8～φ12，間距350 mm～410 mm。由于在冬季施工，為加快挖孔樁施工進(jìn)度，在混凝土中添加了水泥用量2%的早強(qiáng)劑。護(hù)壁過(guò)程中，經(jīng)常檢查樁孔尺寸，平面位置和豎軸線傾斜情況，如有偏差，及時(shí)修整糾正(護(hù)壁后孔徑不小于設(shè)計(jì)，傾斜度不大于0.5%)。

護(hù)壁鋼模采用組合鋼模板，用壁厚3.5 mm外徑48 mm的焊接鋼管做架管。每節(jié)開挖完畢后立即立模澆筑混凝土；澆筑采用吊桶運(yùn)輸，人工撮料入倉(cāng)，鋼釬搗實(shí)，混凝土坍落度控制在8 cm～10 cm范圍內(nèi)?；炷翝仓戤?4 h后，或強(qiáng)度達(dá)到1 MPa時(shí)進(jìn)行模板拆除，每節(jié)護(hù)壁均在當(dāng)日連續(xù)施工完畢。

為確保施工安全，開挖時(shí)采用間隔交錯(cuò)跳挖。人工挖孔工期歷時(shí)29 d，開挖至孔內(nèi)水位無(wú)法抽排后停止，平均單孔挖孔深度13.2 m，共完成人工挖孔79 m，襯砌護(hù)壁混凝土145 m3。開挖效果良好，保障了長(zhǎng)鋼護(hù)筒的順利下設(shè)。

2.3 長(zhǎng)護(hù)筒埋設(shè)

人工開挖結(jié)束后，開始下設(shè)長(zhǎng)鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒規(guī)格為外徑2.3 m、壁厚10 mm，單個(gè)長(zhǎng)度1.5 m。鋼護(hù)筒在加工廠焊接成型，運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)后在孔口對(duì)接焊接。焊接前先由鋼管搭設(shè)一操作平臺(tái)，下方護(hù)筒固定在操作架上，上下縫口對(duì)齊后先點(diǎn)焊幾點(diǎn)定位，再逐一焊制、下放。由于人工挖孔襯砌混凝土導(dǎo)向，長(zhǎng)鋼護(hù)筒下放過(guò)程順利、到位。

3 灌注樁沖擊鉆機(jī)造孔

3.1 鉆孔施工要求

1)鋼護(hù)筒下設(shè)后，開始沖擊鉆機(jī)成孔，為防止沖擊震動(dòng)使鄰孔孔壁坍塌或影響鄰孔已灌混凝土的凝固，灌注樁施工待鄰孔混凝土灌注完畢，并達(dá)到2.5 MPa抗壓強(qiáng)度后，才能開鉆。

2)施工平臺(tái)鋪設(shè)枕木和臺(tái)板，安裝鉆機(jī)保持穩(wěn)固、周正、水平。

3)開鉆前先校正孔位，經(jīng)檢驗(yàn)樁孔中心位置無(wú)偏差后開鉆。

4)造孔時(shí)，鉆具對(duì)準(zhǔn)孔中心開孔鉆進(jìn)。施工中常檢測(cè)孔徑、孔形和孔斜，嚴(yán)格控制鉆孔質(zhì)量。

5)護(hù)壁泥漿以粘土泥漿為主，為保證泥漿效果、提高泥漿濃度，鉆進(jìn)中向孔內(nèi)添加了適當(dāng)?shù)呐驖?rùn)土泥漿。出渣時(shí)，及時(shí)補(bǔ)給泥漿，保證鉆孔內(nèi)漿液面的泥漿穩(wěn)定，防止塌孔。

根據(jù)前期工程同地層條件泥漿的使用效果，使用了湖南澧縣生產(chǎn)的膨潤(rùn)土拌制泥漿，配合比如表1所示。

表1 正電膠膨潤(rùn)土泥漿配合比表 kg

6)鉆孔連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。正常鉆進(jìn)時(shí)注意及時(shí)松放鋼絲繩的長(zhǎng)度。沖擊鉆機(jī)為手動(dòng)式，鉆進(jìn)時(shí)起錘速度均勻，防止提速過(guò)快引起負(fù)壓造成塌孔，防止打空錘。

7)鉆孔時(shí)須及時(shí)填寫鉆孔記錄，在土層變化處撈取渣樣，判明土層，以便與地質(zhì)剖面圖相核對(duì)。當(dāng)與地質(zhì)剖面圖嚴(yán)重不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)向監(jiān)理工程師匯報(bào)，并按監(jiān)理工程師的指示處理。

8)根據(jù)地質(zhì)勘探資料、鉆進(jìn)速度、鉆具磨損程度及排出的鉆渣等情況，判斷換層孔深。如鉆孔進(jìn)入微風(fēng)化巖面4 m后，立即用樣管取樣。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員鑒定，重新確定終孔深度。

9)鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，對(duì)孔底巖樣、孔徑、孔深進(jìn)行四方聯(lián)檢，合格后進(jìn)行清孔，以確保孔底沉淀、泥漿指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

3.2 基巖鑒定

造孔過(guò)程中施工人員根據(jù)鉆孔施工情況，在鉆孔至微風(fēng)化巖面4 m后每鉆進(jìn)30 cm～50 cm對(duì)鉆渣取樣檢查，以便對(duì)巖樣進(jìn)行鑒定。樁孔深度控制標(biāo)準(zhǔn)：在確定微風(fēng)化巖面深度后，孔底嵌入微風(fēng)化巖層的深度為設(shè)計(jì)樁徑的2倍，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的嵌巖深度后方可終孔，終孔深度不得超過(guò)此深度0.5 m。

3.3 清孔及驗(yàn)收

1)清孔時(shí)，孔內(nèi)泥漿面應(yīng)保持在地下水位或河流水位以上1.0 m～1.5 m以上，并不得低于護(hù)筒頂下1.0 m，以避免上部孔壁垮塌。2)采用正循環(huán)、抽筒法進(jìn)行清孔。清孔時(shí)，將孔底鉆渣及泥砂等沉淀物清除。清孔次數(shù)和清孔后孔底鉆渣沉淀厚度應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。3)清孔換漿結(jié)束后，對(duì)清孔換漿工作進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收內(nèi)容主要包括：孔底淤積厚度和泥漿密度、含砂量與粘度三項(xiàng)性能指標(biāo)。

4 鋼筋籠制安

4.1 鋼筋籠制作

單樁鋼筋籠最大重量約為16.25 t，所有鋼筋籠均分6節(jié)制作，用4個(gè)10 t手拉葫蘆進(jìn)行安裝。

1)樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30水下混凝土，混凝土保護(hù)層厚度為55 mm。鋼筋籠主筋φ28。主筋接頭采用機(jī)械接頭，機(jī)械接頭的選用及施工應(yīng)保證鋼筋的可靠連接。接頭截面面積占總截面面積百分率不大于50%。

2)箍筋直徑為10 mm，按照螺旋形式布置，間距為150 mm，樁頭箍筋需要加強(qiáng)，即承臺(tái)底面以下10 m范圍內(nèi)箍筋間距為10 cm，箍筋保護(hù)層厚度55 mm。樁頭深入承臺(tái)內(nèi)，設(shè)置19圈箍筋，直徑為10 mm，每圈單面焊接，焊接長(zhǎng)度為12 cm。

3)鋼筋籠兩端及順長(zhǎng)度方向自上而下每隔2 m焊接一道直徑為28 mm的加勁箍筋，設(shè)置在主筋內(nèi)側(cè)，以增大鋼筋籠剛度，加勁箍筋為單面焊接，焊接長(zhǎng)度為28 cm；鋼筋籠定位鋼筋直徑為16 mm，每隔2 m沿鋼筋籠骨架四周等距離焊接4根。

4)樁頂主筋伸入承臺(tái)內(nèi)聯(lián)結(jié)，樁身伸入承臺(tái)板內(nèi)長(zhǎng)度15 cm，樁頂伸入承臺(tái)內(nèi)的主筋長(zhǎng)度為204 cm，垂直高度200 cm。

5)在樁頂兩道加勁箍筋間設(shè)置一道十字加勁鋼筋。加勁鋼筋采用雙面焊接與主筋連接。

6)為確保鋼筋籠均勻?qū)ΨQ于孔樁，鋼筋籠定位鋼筋N5每隔2 m沿鋼筋籠骨架四周等距離焊接4根。

7)每根樁沿主筋內(nèi)側(cè)等間接布置4根鋼管供超聲波檢測(cè)使用。檢測(cè)管采用規(guī)格為φ57×3。接管及上、下焊接密封質(zhì)量，順直度及就位安裝質(zhì)量須符合設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。

8)鋼筋籠加工過(guò)程中需持續(xù)清孔，防止孔內(nèi)沉渣厚度過(guò)大。

4.2 鋼筋籠安裝

1)清孔完畢，經(jīng)檢查孔深、孔徑和豎直度符合要求后，即進(jìn)行鋼筋籠下設(shè)。2)鋼筋籠的下放與其制作同步進(jìn)行及鋼筋籠每次按4 m加工，然后再下放相應(yīng)長(zhǎng)度，下放時(shí)鋼筋籠設(shè)兩處吊點(diǎn)，每處吊點(diǎn)用10 t手拉葫蘆固定，腳手架上設(shè)兩處吊點(diǎn)距離孔口約4 m高。3)下設(shè)時(shí)鋼筋籠中心應(yīng)與樁孔中心正對(duì)，鋼筋籠中心平面位置允許偏差20 mm；鋼筋籠頂端高程允許偏差±20 mm。4)手拉葫蘆將鋼筋籠吊起，對(duì)準(zhǔn)孔位、扶穩(wěn)、緩慢下入孔內(nèi)，避免碰撞孔壁，直至下到設(shè)計(jì)位置，采用鋼質(zhì)扁擔(dān)穩(wěn)固擱置。扁擔(dān)的荷載能力應(yīng)與鋼筋籠重量相適應(yīng)，一旦發(fā)生彎曲，應(yīng)立即加固或更換。5)為防止鋼筋籠上浮，安裝到位后，對(duì)孔口鋼筋籠進(jìn)行加筋固定。

5 混凝土灌注

5.1 澆筑方法

混凝土由混凝土拌和站生產(chǎn)，再經(jīng)混凝土罐車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，放到灌注料斗。使用拔球法灌注水下混凝土，開灌前灌注漏斗內(nèi)儲(chǔ)存的混凝土及吊斗內(nèi)的混凝土總量須滿足拔球后將導(dǎo)管底端埋入深度1.0 m以上。導(dǎo)管口距離孔底30 cm～50 cm。首批灌注的混凝土應(yīng)在漏斗裝滿后，快速下落，下落過(guò)程中，應(yīng)加速向漏斗傾倒混凝土。首批灌注的混凝土完畢后，應(yīng)及時(shí)測(cè)量管底埋深，埋深不得小于1.0 m。灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，灌注過(guò)程中應(yīng)不斷測(cè)量管口埋深，要保證灌注過(guò)程中導(dǎo)管下口埋深控制在2.0 m～6.0 m之間。拆除導(dǎo)管動(dòng)作要快，時(shí)間不超過(guò)15 min。防止螺栓、橡膠墊和工具等掉入孔中。已拆下的管節(jié)要立即清洗干凈，堆放整齊。灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出0.8 m～1.0 m，多余浮渣在承臺(tái)施工前予以鑿除。首批混凝土儲(chǔ)量充足，一旦拔球，混凝土將連續(xù)灌注，保證整樁在混凝土初凝期內(nèi)灌注完成。清除導(dǎo)管外一切阻礙物，以免提升時(shí)掛著鋼筋籠?；炷凉嘧⒌竭_(dá)鋼筋籠底部時(shí)，適當(dāng)放慢灌注速度，減少導(dǎo)管埋深，防止鋼筋籠上浮。在灌注過(guò)程中始終保持水頭差，控制導(dǎo)管在混凝土中的埋入深度，灌注時(shí)周圍避免過(guò)大的振動(dòng)。

5.2 開澆

開澆采用隔水膠球、壓球滿管法。

5.3 澆筑過(guò)程控制

澆筑過(guò)程中，導(dǎo)管埋入混凝土的深度宜控制在2 m～6 m，嚴(yán)禁將導(dǎo)管拔出混凝土面。

灌注時(shí)，混凝土置換出的泥漿通過(guò)泥漿泵引至泥漿主管路中供給其他正在施工的樁孔使用。

混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)高出0.5 m，以保證混凝土強(qiáng)度。

6 結(jié)語(yǔ)

鉆孔樁在洞渣回填等松散地層中成孔相當(dāng)困難，造孔中若按照正常的沖擊造孔工藝則對(duì)漿液與粘土質(zhì)量要求很高，而且沖擊鉆進(jìn)過(guò)程中若發(fā)生掉塊、塌孔等將會(huì)發(fā)生埋鉆等現(xiàn)象，造成工期拖延和成本的增加，此外存在部分地區(qū)粘土質(zhì)量較差不能保證護(hù)壁效果的情況將大大增加造孔風(fēng)險(xiǎn)。

本工程采取了上部松散地層人工挖孔成樁跟進(jìn)鋼護(hù)筒與下部密實(shí)地層沖擊鉆機(jī)成孔相結(jié)合方案，在工期、成本等方面保證了工程需要，降低了松散洞渣回填層中直接沖擊造孔的風(fēng)險(xiǎn)，為類似工程提供可以借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)。

On special construction of large-diameter bored piles at Fenlingou Bridge at Changhe Dam Hydropower Station

Luo Qingsong Guo Zhen

(SinohydroFoundationEngineeringCo.,Ltd,Tianjin300000,China)

Combining with the engineering survey of Fenglingou Bridge at Changhe Dam Hydropower Station, the paper identifies the construction methods combining with 15 m steel tube after the artificial excavation at upper waterless places and mechanic holing at lower water-rich places, and introduces some construction techniques, including manual excavation, mechanic holing craft, hole clearance, and concrete bored pile, so it is meaningful for the construction of bored pile with similar stratum.

bored pile, manual excavation, steel tube

1009-6825(2015)07-0185-03

2014-12-24

羅慶松(1981- )，男，工程師； 郭 振(1986- )，男，工程師

U445.551

A