□劉天祥 范庭梧

小塘水電站位于云南省南盤江中上游河段，河床式開發(fā)，壩型為混凝土重力壩。樞紐工程主要由攔河大壩及河床式地面廠房組成，總裝機(jī)容量52MW。由于前期地質(zhì)勘探遺漏，經(jīng)后期進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘，發(fā)現(xiàn)小塘水電站基礎(chǔ)底部全部為炭質(zhì)泥巖層與砂巖互層交錯(cuò)，經(jīng)邀請(qǐng)專家組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)論證討論后，確定在廠房基礎(chǔ)底部增加257根灌注樁，以提高廠房基礎(chǔ)地基承載力?；炷凉嘧恫贾糜谛购闆_沙閘壩段位置間排距為2.4m×2.49m，灌注樁為D=1.2m圓形斷面，深度為15m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25。

現(xiàn)基于云南小塘水電站廠房基礎(chǔ)炭質(zhì)泥巖軟弱地層灌注樁塌孔和成孔系數(shù)偏高問題，采用一般處理措施控制難度大，降低擴(kuò)孔系數(shù)有較大難度，參考相關(guān)實(shí)際案例，對(duì)鉆孔灌注樁施工存在問題進(jìn)行分析，并研究相應(yīng)的對(duì)策以期解決上述問題。

1.現(xiàn)狀調(diào)查

對(duì)導(dǎo)致廠房基礎(chǔ)鉆孔灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)大的原因進(jìn)行調(diào)查分析統(tǒng)計(jì)，影響鉆孔灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)過大因素調(diào)查統(tǒng)計(jì)表見表1，并繪制灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)過大因素排列圖，灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)過大因素排列圖見圖1。

圖1 灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)過大因素排列圖

表1 影響鉆孔灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)過大因素調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

2.存在問題與原因分析

表6 可行性措施表

2.1 存在問題

根據(jù)《水電建筑工程預(yù)算定額》（水電規(guī)造價(jià)〔2004〕0028號(hào)）規(guī)定，灌注樁混凝土澆筑中規(guī)定混凝土數(shù)量是130m3（單位100m3），即定額擴(kuò)孔系數(shù)為1.3。小塘水電站廠房基礎(chǔ)灌注施工鉆孔的合同約定擴(kuò)孔系數(shù)為1.15，從灌注樁澆筑數(shù)據(jù)來看，擴(kuò)孔系數(shù)平均值為1.40，大于定額及合同約定的擴(kuò)孔系數(shù)，導(dǎo)致施工成本增加，在保證設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)與樁徑的情況下擴(kuò)孔系數(shù)越小，施工成本越低。灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)統(tǒng)計(jì)表見表2，灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)統(tǒng)計(jì)直方圖見圖2。

表2 灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖2 灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)統(tǒng)計(jì)直方圖

2.2 原因分析

由圖2可得出，在已澆筑的灌注樁中，平均值擴(kuò)孔系數(shù)為1.40，擴(kuò)孔系數(shù)全部遠(yuǎn)大于合同約定擴(kuò)孔系數(shù)。此外，根據(jù)圖1結(jié)果，從成孔灌注樁易塌孔頻率達(dá)到88%，因此確定影響鉆孔灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)過大因素為成孔灌注樁易塌孔。再分別從“人員、設(shè)備、物料、方法”等方面進(jìn)行認(rèn)真分析研究，并做成魚刺圖，魚刺圖見圖3。

圖3 魚刺圖

2.3 要因確認(rèn)

為找到成孔灌注樁易塌孔這一癥結(jié)的主要原因，制定了要因確認(rèn)表，要因確認(rèn)表見表3。

表3 要因確認(rèn)表

針對(duì)末端因素展開確認(rèn)工作，確認(rèn)情況如下：

要因確認(rèn)（一）：技術(shù)交底不到位，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，技術(shù)交底覆蓋率100%，且考核合格。經(jīng)調(diào)查廠房基礎(chǔ)灌注樁施工技術(shù)交底記錄，現(xiàn)場(chǎng)施工人員均進(jìn)行技術(shù)交底，并進(jìn)行考核，考核合格率為100%。經(jīng)檢查所有參加施工的人員均進(jìn)行交底，且施工人員有豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。

要因確認(rèn)（二）：旋挖機(jī)操作手經(jīng)驗(yàn)不足，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，操作手具有多年的施工經(jīng)驗(yàn)。四名旋挖機(jī)操作人員都具有豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。

要因確認(rèn)（三）：機(jī)械設(shè)備缺乏保養(yǎng)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，設(shè)備保養(yǎng)到位率達(dá)100%，多次隨機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)旋挖機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行良好，庫房備足配件，同時(shí)對(duì)旋挖機(jī)保養(yǎng)及維修記錄進(jìn)行查看，結(jié)果發(fā)現(xiàn)油箱、減速機(jī)、鋼絲繩、提引器、膠管、潤(rùn)滑和鉆桿均正常，各項(xiàng)指標(biāo)符合操作規(guī)范要求。

要因確認(rèn)（四）：炭質(zhì)泥巖地質(zhì)缺陷，通過查閱資料并現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，炭質(zhì)泥巖性能穩(wěn)定，利于施工，但炭質(zhì)泥巖遇水易軟化崩解，強(qiáng)度低，易造成塌孔。確認(rèn)結(jié)果：地質(zhì)原因?qū)俨豢煽沽σ蛩?，無法改變。

要因確認(rèn)（五）：泥漿黏度不足，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)泥漿黏度進(jìn)行測(cè)量，最終確定成孔灌注樁易塌孔的主要原因?yàn)槟酀{黏度不足。

3.對(duì)策及效果分析

3.1 對(duì)策

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)護(hù)壁泥漿進(jìn)行工藝改造，同時(shí)嚴(yán)格控制泥漿黏稠度，擴(kuò)孔系數(shù)可以控制在1.05～1.10之間。若解決成孔灌注樁易塌孔問題的93%，則未施工的灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)可根據(jù)下式計(jì)算：1.40-88%×93%×0.40=1.07；通過查閱資料使用同類設(shè)備，發(fā)現(xiàn)擴(kuò)孔系數(shù)可以控制在1.08以內(nèi)。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和已有工程經(jīng)驗(yàn)，可將擴(kuò)孔系數(shù)降低至1.08。

針對(duì)要因泥漿黏度不足，初步制定3套可供選擇方案，對(duì)策方案一覽表見表4。

表4 對(duì)策方案一覽表

現(xiàn)針對(duì)表4的4種方案綜合比較其優(yōu)劣，從經(jīng)濟(jì)性、含砂量、黏度3方面進(jìn)行評(píng)價(jià)以選取最佳方案，對(duì)策方案?jìng)€(gè)人喜評(píng)價(jià)打分表見表5。

表5 對(duì)策方案?jìng)€(gè)人喜評(píng)價(jià)打分表

對(duì)策實(shí)施：解決泥漿黏度不足。在實(shí)驗(yàn)室采用黃土+羧甲基纖維素鈉對(duì)泥漿進(jìn)行配制。通過反復(fù)試驗(yàn)最終取得配合比見表7，同時(shí)采用該試驗(yàn)成果，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)拌制的泥漿進(jìn)行檢測(cè)，泥漿性能符合預(yù)期要求。

表7 護(hù)壁泥漿試驗(yàn)最終配合比

3.2 效果分析

實(shí)施效果驗(yàn)證：在旋挖機(jī)鉆孔過程中，泥漿護(hù)壁效果良好，且擴(kuò)孔系數(shù)達(dá)到預(yù)期效果。對(duì)已澆筑灌注樁進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，共統(tǒng)計(jì)20組，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示平均擴(kuò)孔系數(shù)為1.05，結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)統(tǒng)計(jì)表見表8，灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)對(duì)比柱狀圖見圖4。

表8 灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖4 灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)對(duì)比柱狀圖

在施工期，對(duì)泥漿堅(jiān)持采用表8配合比進(jìn)行制備，并對(duì)后續(xù)30根灌注樁進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明施工期灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)平均值為1.06，低于目標(biāo)值1.08，擴(kuò)孔系數(shù)降低并得到控制，選取對(duì)策措施有效。通過本次研究，降低了鉆孔灌注樁的擴(kuò)孔系數(shù)，完成了預(yù)期的目標(biāo)，節(jié)約成本數(shù)十萬元，取得較大經(jīng)濟(jì)效益。

4.結(jié)論與建議

通過調(diào)查小塘水電站廠房基礎(chǔ)灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)現(xiàn)狀，分析影響鉆孔灌注樁擴(kuò)孔系數(shù)的原因，找出影響擴(kuò)孔系數(shù)的主因，采取相應(yīng)的對(duì)策進(jìn)行解決，并在施工期對(duì)對(duì)策進(jìn)行驗(yàn)證。為鞏固此次研究成果，團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目組正在編制《護(hù)壁泥漿制備作業(yè)指導(dǎo)書》，經(jīng)批準(zhǔn)后發(fā)布實(shí)施。作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)范了泥漿的制備方法，明確了質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)的泥漿加工具有指導(dǎo)性作用，為今后同類施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)?！?/p>