插花船閘除險加固工程鉆孔灌注樁施工技術探討

張 梁

(安徽三洲水利建設有限公司，安徽 宿州 234000)

1 引言

樁基礎是一種常見的基礎型式，在房建、市政、交通、水利工程中使用較多[1-3]?；炷凉嘧队捎谶m應性強，在較多的工程樁得到了使用。影響這種樁基礎施工質量的因素主要包括：成孔質量、鋼筋籠安裝質量、混凝土灌注質量等[4-6]。同時，在臨時河流地區(qū)，水下混凝土灌注施工難度較高，因此，研究水下混凝土灌注施工工藝是十分必要的[7-9]。結插花樞紐加固工程，對其鉆孔灌注樁施工方案進行分析。

2 工程概況

插花樞紐工程位于茨淮新河，由于多年運行，部分部位老化，需要加固處理。插花樞紐加固工程內(nèi)容為上下閘首及閘室段砼磨損及老化部位進行防碳化處理；更換上下閘首人字門及啟閉機、上下閘首輸水洞門及啟閉機，同時拆除重建上閘首啟閉機房；護坡維修加固、新建靠船墩等。

新建上下游靠船墩基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑1.4 m，鉆孔灌注樁基礎采用旋挖鉆、沖擊鉆或循環(huán)鉆機成孔，樁基鋼筋籠由鋼筋加工廠集中制作，運至現(xiàn)場下放；混凝土由拌合站集中攪拌后運輸至現(xiàn)場，采用導管法灌注。

3 灌注樁施工方案

3.1 施工準備

泥漿采用粘土或膨潤土制備，體積應為2倍樁基混凝土體積。漿液要求見表1。施工中隨時檢測泥漿各項指標，避免發(fā)生事故。

表1 漿液要求表

鉆孔護筒選用厚度為1 cm的鋼板護筒，護筒內(nèi)徑比鉆孔孔徑大約20 cm，根據(jù)地勘報告，護筒高度設置為3.5 m。為防止護筒受地應力影響發(fā)生變形，在鋼板護筒的上下端部以及護筒中部設置加筋肋，護筒埋設位置需測量準確，護筒需要保持穩(wěn)固。

泥漿比例按照設計要求配比進行配置，泥漿配置過程中，膨潤土攪拌時間以3 min左右為宜，為保證護壁治理，泥漿配置各材料質量誤差不能大于5%。

制漿主要材料選擇如下：①膨潤土，選用優(yōu)質的膨潤土；②水，用新鮮潔凈的淡水；③分散劑，選用工業(yè)用純堿；④絮凝劑，選用聚丙烯酰胺。

在使用之前，應當將泥漿處理劑配置成水溶液。其中：純堿、CMC、聚丙烯酰胺溶液濃度分別為20%、1.5%、1.5%。

膨潤土漿需存放12 h后方能使用。在施工過程中，泥漿受到巖土體碎屑等的影響，其性能將逐漸惡化，須進行處理后方可再次利用。

泥漿檢測和控制要求見表2。

表2 新制膨潤土泥漿性能現(xiàn)場檢測指標表

3.2 鋼筋籠制作及吊裝

(1)鋼筋制作與焊接

1)鋼筋籠制作采用整體制作或者分段制作均可。采用分段制作鋼筋籠時，各個鋼筋籠之間的連接質量需要滿足相關技術規(guī)范要求。

2)鋼筋籠應在專用臺架上制造。加強筋與主筋之間需要采用焊接方式連接。

3)鋼筋籠吊裝時，需要均勻布設鋼筋籠的吊點位置，吊點設置需具有一定的強度、剛度，保證鋼筋籠吊裝過程中不發(fā)生變形。

4)鋼筋籠外側應對稱設置保護層墊塊(與樁體同等級混凝土材料)。鋼筋籠檢驗允許偏差見表3。

表3 鋼筋籠檢驗允許偏差表

(2)鋼筋籠運輸與安裝

鉆孔完成且第一次清孔后，即可進行鋼筋籠吊裝作業(yè)。鋼筋籠起吊、運輸、安裝過程中應保證骨架的整體性。

起吊鋼筋籠時，吊點的安裝位置需精確。鋼筋籠設置吊點兩處，其中：第一吊點位于鋼筋籠頂部的加強箍筋或者吊環(huán)處；第二吊點位于距鋼筋籠底部約1/3鋼筋籠長度處。

(3)鋼筋籠的拼裝焊接

在進行鋼筋籠拼裝焊接作業(yè)前，需要仔細檢查鋼筋籠每根主筋的焊接成果。在鋼筋籠拼接過程中，使用楔形卡固定焊接位置以避免鋼筋籠局部出現(xiàn)變形。

(4)聲測管制造和安裝

管內(nèi)應光滑不漏漿，高度應基本一致，采用綁扎方式固定。

(5)鋼筋籠固定

鋼筋籠拼裝焊接完成后，將其吊放至設計標高。之后再一次校正鋼筋籠中心位置，并在護筒兩側放置枕木，防止偏位和上浮。鋼筋籠安裝檢查項目見表4。

表4 鋼筋籠安裝檢查項目

3.3 水下混凝土灌注

(1)準備工作

鉆孔灌注樁水下混凝土采用導管法進行灌注。導管選用Φ300 mm卡口接頭導管。在灌注作業(yè)之前，需對導管進行編號并檢測每根導管的水密承壓性、接頭抗拉成果。

再實施混凝土灌注前，需再一次復核鋼筋籠情況，檢測合格后，方可開始混凝土灌注作業(yè)。

鉆孔灌注樁混凝土灌注作業(yè)需要在第二次清孔作業(yè)完成后進行。開始時間距離沉渣厚度檢測合格時間間隔不應超過30 min。樁身混凝土灌注需亂序進行，采用水下灌注方式，混凝土選用為C30。

(2)首批封底砼的灌注量計算

初灌量應超過導管底部1.0 m以上，采用下式計算：

V≥(1/4)πD2(H1+H2)+(1/4)πd2h1

(1)

h1=Hwγw/γc

(2)

式中：V為初灌量；D為樁孔直徑；H1為孔底至管底距；H2為導管初次埋深；D為導管內(nèi)徑；h1為管內(nèi)混凝土平衡導管外壓力所需高度；Hw為泥漿深度；γw泥漿重度；γc混凝土重度。

(3)灌注水下砼

導管法灌注水下混凝土施工工序，見圖1。

1.安設導管，導管底部與孔底之間留出30～50 cm空隙；

2.料斗底用鐵塞堵塞；

3.料斗及導管灌注首批封底砼；

4.吊車拔出料斗鐵塞，砼下至孔底，封埋導管；

5.連續(xù)灌注混凝土，上提導管；

6.混凝土灌注完畢，拔出護筒。

準備工作完成后，使用罐車將混凝土運送至井口，出料口應當正對導管漏斗，當混凝土開始下漏時，開始向漏斗內(nèi)均、不斷的放料。

首次混凝土澆筑采用投球法，在麻袋內(nèi)裝上混凝土，使用8#鐵絲系在吊車上。開始灌注時，剪斷鐵絲，此時混凝土可排走導管內(nèi)部的水，有利于提高水下混凝土灌注質量。之后，一次性灌入首批混凝土，達到設計高度。隨后施工中，應當技術測量灌注高度和導管埋深，及時拆除導管。埋管深度需要控制在2.0 m～6.0 m之間。

水下混凝土灌注作業(yè)需要保持混凝土連續(xù)灌注，混凝土灌注速度應當盡量維持快速，以縮短混凝土灌注作業(yè)時間。此舉是為了避免上一批次混凝土達到初凝狀態(tài)，導致混凝土灌注作業(yè)的順暢性，同時也降低了灌注樁斷樁的可能性。灌注樁混凝土在灌注過程中，需要保證混凝土位于漏斗內(nèi)，若導管內(nèi)含有空氣時，則需要降低混凝土灌注速度，以免在導管內(nèi)形成高壓氣囊，從而擠出導管內(nèi)的橡膠圈，造成導管出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

導管提升過程中應保證軸線豎直和位置居中。導管拆除應當快速進行，時間需控制在15 min內(nèi)。已拆除部分應當立即清洗干凈。

為防止鋼筋籠上浮，需采取以下措施：①縮短混凝土灌注時間；②當混凝土面接近和初進入鋼筋骨架時，應降低灌注混凝土；③當混凝土頂面進入鋼筋籠骨架4 m～5 m時，需要提升導管，減少導管埋深。為提高混凝土與鋼筋籠骨架的粘結強度，應增大骨架在導管口下的埋深。

4 結論

結合插花船閘除險加固工程從施工準備、鋼筋籠制作及吊裝、水下混凝土灌注3個方面對鉆孔灌注樁施工方案進行分析。在施工過程中應當嚴格按照施工工藝進行，以保證灌注樁施工質量。