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      洺河渡槽沖擊鉆成孔及鋼筋籠定位施工

      2012-04-14 18:11:38楊鎮(zhèn)生
      水科學與工程技術 2012年4期
      關鍵詞:沖擊鉆渡槽護筒

      楊鎮(zhèn)生

      (南水北調(diào)河北省建管局,石家莊 050035)

      樁基工程有著承載能力高、抗震性能好等優(yōu)點。隨著大直徑鉆孔灌注樁技術的發(fā)展和進步,其在水利工程的應用越來越普遍。由于樁基工程的不直觀性、地層巖性差異大及工序環(huán)節(jié)多的特點,工程實踐中常會由于樁孔位置、孔深、孔徑、垂直度、沉渣厚度、泥皮厚度、鋼筋籠保護層等方面的質(zhì)量偏差,造成灌注樁的完整性差和承載力不足等質(zhì)量問題。據(jù)有關資料統(tǒng)計顯示,我國樁基施工中出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的概率高達15%~20%,后期的補救處理不僅技術難度大且費用高。因此加強灌注樁施工工法和施工過程控制是保證質(zhì)量的關鍵,本文結(jié)合沖擊鉆成孔和鋼筋籠施工定位在洺河渡槽的施工實踐,介紹有關保證樁位、樁徑及鋼筋籠定位的措施和方法。

      1 工程概況

      洺河渡槽是南水北調(diào)中線總干渠渠道建筑物,設計流量230m3/s,加大流量250m3/s,槽身段長640m,單跨長度40m,共16跨。上部結(jié)構(gòu)為三槽一聯(lián)帶拉桿預應力鋼筋混凝土矩形槽結(jié)構(gòu),墩身為實體重力墩,除15#、16#槽墩為擴大基礎外,其余均采用灌注樁基礎,承臺下設兩排灌注樁,每排7根,樁距和排距均4.2m,樁徑1.7m(邊墩1.5m)其中樁徑1.7m的灌注樁182根,樁徑1.5m的灌注樁28根,樁長13.5~54.5m。

      洺河渡槽1#、2#槽墩上部壤土厚3.6~5.3m,中部卵石層厚約26.2m;3#~15#槽墩上部卵石層厚9.8~24.3m。1#~6#槽墩下伏基巖以二疊系砂巖為主,泥巖、砂巖交錯沉積,基巖風化較強烈,局部發(fā)育有節(jié)理密集帶,巖體較破碎,且強風化底界變化較大;7#~15#槽墩下伏基巖以二疊系泥巖為主,局部砂巖,弱風化巖芯多呈柱狀,較完整堅硬,節(jié)理不發(fā)育。

      2 沖擊鉆成孔

      洺河渡槽灌注樁采用CZ-9型沖擊鉆成孔,主要使用管型空芯沖擊鉆頭,孔底1.5m范圍內(nèi)采用十字型實芯沖擊鉆頭,膨潤土造漿護壁,二次清孔采用氣舉反循環(huán)工藝。根據(jù)《南水北調(diào)中線一期工程總干渠河北省邯邢段主體工程施工技術要求》(以下簡稱“施工技術要求”),鉆孔成孔質(zhì)量標準:孔中心位置允許偏差小于50mm,孔徑不小于設計樁徑,傾斜度不小于0.5%,沉渣厚度摩擦樁不大于150mm(端承樁不大于50mm)。

      2.1 保護樁埋設

      沖擊鉆成孔施工前,在完成樁孔中心線和孔徑放樣定位的基礎上,為了后續(xù)成孔和鋼筋籠定位需要,在樁基周邊埋設4根準28鋼釬保護樁,護樁位置不僅要考慮便于恢復樁位點,且盡量避免護樁遭到破壞。

      2.2 護筒埋設

      灌注樁埋設護筒具有樁孔定位、孔口保護、控制泥漿水位、樁頂標高控制以及防止沉渣回流等作用,同時也是保證鋼筋籠位置準確的屏障。

      洺河渡槽工程灌注樁護筒采用厚度10mm的A3鋼板卷制而成,內(nèi)徑比樁徑大40cm,單節(jié)高度2.0m,開設1個流溢口。護筒采用挖坑埋設,坑徑比護筒直徑大0.8~1m,埋置深度不小于2m,護筒底部和四周采用粘土夯打結(jié)實,護筒頂面高出地面40~60cm或高出施工時的河水位1m以上,護筒中心要保持與樁位中心重合(規(guī)范允許誤差50mm,實際操作中要控制在20mm內(nèi)),垂直線傾斜控制在0.5%埋置深度以內(nèi)。

      2.3 鉆機定位

      利用護樁檢查樁孔的中心位置是否正確,然后調(diào)整鉆架,使鉆架上的起吊滑輪線、沖擊錘中心和鉆孔中心三者在同一鉛垂線上,其偏差不得大于20mm。鉆機安裝要保證基礎平臺平整和結(jié)實,避免鉆機在施工作業(yè)過程中發(fā)生傾斜、移位及沉陷。

      成孔過程中,每鉆進1~2m利用十字引線護樁方式進行校驗,保持鋼絲繩中心與樁位中心重合,以避免不偏孔。

      2.4 鉆頭選擇和直徑控制

      目前沖擊鉆頭有管型空芯和“十字”實芯兩種鉆頭,管型空芯鉆頭的不封閉和階梯狀的結(jié)構(gòu)特點,不僅可減輕沖擊對孔壁的沖刷破壞,利于保護孔壁,防止坍塌;且起到先掏小孔,緊接著擴孔,實現(xiàn)分級擴成孔,使得成孔圓整度、垂直度較好。綜合工程區(qū)域砂卵石和中強風化地層巖性,及保證樁底平整的需要,除靠近孔底1.5m范圍內(nèi)采用十字型實芯沖擊鉆頭,以上均采用管型空芯鉆頭成孔。

      沖擊成孔直徑選取受鉆頭直徑、鉆機沖程、泥漿稠度和鉆頭擺動幅度等因素影響,洺河渡槽工程沖擊鉆采用管型空芯鉆頭,樁徑1.7m的導正圈外徑167cm,外加焊準28鋼筋,當鋼筋磨耗嚴重后及時進行補焊,從洺河渡槽210根灌注樁統(tǒng)計結(jié)果來看,充盈系數(shù)在1.16~1.25之間。

      2.5 沖程控制

      沖擊頻率38次/min,沖擊鉆鉆孔開始時,采用0.4~0.6m低沖程開孔,防止孔位偏心、孔口坍塌,待鉆進深度超過鉆頭全高加正常沖程后方可進行正常沖擊鉆孔。鉆進過程中經(jīng)常注意地層變化,砂礫地層使用0.8~0.85m沖程,巖石地層沖程可適當減少。遇到傾斜軟硬地層鉆進時,采取低沖程鉆進,及時填充塊石進行糾偏。

      3 鋼筋籠加固和吊裝

      洺河渡槽鋼筋籠長度14.6~55.6m不等,主筋采用準28,箍筋準10。施工技術要求鋼筋籠制作和吊放允許偏差:骨架傾斜度±0.5%,骨架外徑±10mm,骨架保護層±20mm,骨架中心位置20mm,骨架頂端高程±20mm,骨架底面高程±30mm。

      3.1 鋼筋籠加固

      鋼筋籠加工除符合設計要求外,應滿足在制作、運輸和吊裝過程中鋼筋籠順直和不變形的要求,因此必須采取適當?shù)募庸檀胧?/p>

      為便于起吊,對于較長鋼筋籠骨架采取分節(jié)制作,其中最長鋼筋籠分3節(jié)制作,單節(jié)長度18.5m。沿縱向自承臺底以上10cm向下間隔2m設置一道環(huán)形準25加強箍筋,加強箍筋接頭采用雙面焊接,同時加強筋處設置“十字”臨時內(nèi)支撐(吊放鋼筋籠過程中拆除),支撐采用準25鋼筋,下層鋼筋籠底端主筋對齊,收口并加焊加強箍筋,以防止?jié)仓Ч軖斓戒摻罨\引起鋼筋籠上浮。

      3.2 鋼筋籠吊裝固定

      在以往鋼筋籠吊裝實踐中,常會出現(xiàn)鋼筋籠擦碰樁孔孔壁、鋼筋嵌入孔壁及很難保證鋼筋籠整體順直現(xiàn)象,在洺河渡槽工程鋼筋籠吊裝環(huán)節(jié)采用了護筒內(nèi)掛“壁桿”措施。在鋼筋籠吊裝前,均勻沿護筒內(nèi)壁懸掛6根準48的鋼管,鋼管長6m,其上端通過焊接掛鉤固定到護筒上,從實踐效果來看,在壁桿擠靠加之“耳朵”型保護層定位鋼筋作用,控制住了鋼筋籠在鉆孔內(nèi)的位置并保持其垂直。另外,在鋼筋籠頂端設4根準28定位吊筋,其長度根據(jù)測定的孔口標高確定,端部彎制成吊環(huán),通過槽鋼和枕木固定到護筒上,可防止掉籠和上浮。

      鋼筋籠精確定位采用用吊線墜來實現(xiàn),在安裝完鋼筋籠后,抽孔內(nèi)泥漿漏出鋼筋籠頂面,在鋼筋籠頂端掛“十”字線,用線墜來校核鋼筋籠中心與樁位的中心是否重合,否則用大錘或鋼管撬動鋼筋籠。當鋼筋籠頂面至泥漿的上面距離較大時,采取在4根活吊筋上增設加強筋的方法,避免抽泥漿造成塌方。

      3.3 鋼筋籠保護層控制

      目前經(jīng)常使用綁扎混凝土方塊 (或塑料塊)、滾輪墊塊及鋼筋籠外焊“耳朵”定位鋼筋3種方法,前兩種存在吊裝期間脫落破損和固定困難的弊端,外焊“耳朵”型鋼筋易嵌入孔壁泥土中。

      工程采用主筋上外焊“耳朵”型鋼筋,用準25mm鋼筋彎制而成,長59cm,高4.95cm(混凝土保護層6.5cm),為防止保護層定位鋼筋進入孔壁泥土中,采取加密方式,沿鋼筋籠每2m設一道,橫截面上布置8個“耳朵”型鋼筋,相鄰兩道錯位布置(約22.5°),焊接到縱向主筋上。從試樁及外漏樁頭效果來看,鋼筋保護層基本能夠得到保證。

      4 混凝土澆筑

      灌注樁灌注過程中鋼筋籠上浮現(xiàn)象時有發(fā)生,除控制混凝土拌合物特性外,控制好鋼筋籠底端段澆筑速度及導管埋深是關鍵。灌注混凝土過程中,應隨時掌握混凝土澆筑標高及導管埋深,混凝土面接近和進入骨架時,保持埋管2~4m,徐徐灌入混凝土,以減少混凝土出導管口的向上沖擊力;當孔口混凝土面進入骨架4m后,提升導管高于骨架底部2m以上,以增加管口以下鋼筋骨架的埋深,從而增加混凝土對鋼筋的握裹力。

      5 結(jié)語

      樁基隱蔽性和成樁不易檢查給保證和判定混凝土灌注樁施工質(zhì)量帶來難度,因此,在加強施工工藝研究前提下,抓好施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理才是關鍵,盡量將問題解決在成樁之前,以此保證每根灌注樁的質(zhì)量。

      [1]河北省水利水電第二勘測設計研究院.南水北調(diào)中線一期工程總干渠河北省邯邢段主體工程施工技術要求[R].2010.

      [2]JGJ94—2008,建筑樁基技術規(guī)范[S].

      [3]JTG/T F50—2011,公路橋涵施工技術規(guī)范[S].

      [4]JTJ248—2001,港口工程灌注樁設計與施工規(guī)范[S].

      [5]王勝波.鉆孔灌注樁施工質(zhì)量與通?。跩].河南水利與南水北調(diào),2010(2).

      [6]辛寶成.沖擊鉆成孔灌注樁在水利工程基礎施工中的應用[J].山西水利科技,2009(4).

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