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水闸地基处理中钻孔灌注桩施工技术

更新时间:2009-03-28

1 某水闸工程概况

水闸工程的闸板底高程达到-0.50 m,其中闸和南闸建筑物涵括了闸室、消力池、格梁、护坦、抛石防冲槽、上游翼墙和下游翼墙。这一工程中,中闸和南闸的地基都为软基,需要在施工的过程中为其修筑临时的挡水围堰,并做好软基处理工作。

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在工程中,主要采用混凝土钻孔灌注桩对中闸、南闸和上下游翼墙的软基进行处理。其中闸室、护坦外侧齿槽底部的软基处理中,主要采用预制板桩,其桩长达到5 m;消力池、护坦底部都采用松木桩,桩径为φ160,且桩长达到4 m;在上下游翼墙方面,采用桩长为18~28 cm的钻孔灌注桩,而且上下游连接段底部的灌注桩桩径为φ600,桩长则为20 m。

2 水闸钻孔灌注桩施工的软基处理方案

在工程中,钻孔灌注桩主要应用在滩涂上,施工地质条件不良,因此需要采取以下施工方案:第一,根据上报而获得批复的导线点和水准点,采样全站仪和水准仪将桩位确定好,结合工程设计提供的控制点,通过全站仪而在桩基中心点进行放样,并且将标桩打进去。注意中心线的放样误差需≤1 cm,并且设置一个十字形控制桩,以便后期校核,该控制桩需明确标示桩号。第二,在钻孔灌注桩施工中,需将围堰内的积水进行有效排除,进行钢木组合平台的搭设,并做好场地平整和钻机就位的工作。尤其是在钻机就位时,需使其和平面间的倾角≤4°,且钻机平台处需要予以密实性的碾压施工。在桩位放样后,将钻机精准移至孔位,将桅杆角度调整好,并将卷扬机操作对准孔中心和钻头中心。另外,要调整钻机垂直度相关参数来保证钻杆的准确垂直度。第三,在闸室与翼墙的软基处理方面,先进行闸室软基处理,再进行翼墙软基处理。在闸室方面,需从闸中心线朝着左右岸的方向进行软基处理施工。而在翼墙方面,开展混凝土灌注桩施工,以跳打的方式来进行。第四,在灌注桩施工过程中,通过穿插式的方法进行混凝土预制板桩施工,并通过柴油打桩机将该板桩打进软基内部。第五,从工程实际情况出发,使用潜水钻机对基础灌注桩进行成孔施工(如图1所示),配备好四台潜水钻机和一台冲抓钻,若是钻孔时出现抛石问题,则可采用备用机械继续施工。

  

图1 潜水钻机示意图

3 水闸工程中的钻孔灌注桩施工工艺

对工程的软基进行钻孔灌注桩施工,其施工工艺流程具体如图2所示。

  

图2 钻孔灌注桩施工工艺流程示意图

3.1 护筒埋设

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在水闸工程中采用了钢护筒进行埋设,该护筒是厚度为3 mm的钢板制作而成,其直径较之桩径更大,范围在20~30 cm,而护筒埋设深度需达到1.50~2.00 m,护筒顶高程与地面距离保持在0.40~0.60 m,且应该设置1~2个溢浆孔,利于多余的泥浆流至泥浆池(如图3)。在钢护筒的上端、下端与中间外侧都需要焊上加劲肋,以增强刚度,避免变形。在上桩护筒埋设中,主要使用型钢导架进行定位,对护筒采用震动击打法而使其下沉到位,保证其良好的竖直度。在护筒埋设结束后,需采用十字线对桩位进行复测,保证中心偏差≤5 cm。

  

图3 护筒埋设示意图

3.2 成孔

在钻机施工之前,需排干围堰内的积水,并设置泥浆系统与排水系统。在造孔施工时,以泥浆固壁法进行施工。在本水闸工程中主要采用的是潜水钻机钻孔施工,若地层不同,则需要使用不同性能指标的泥浆固壁法,避免采用清水钻孔法。在实际的钻孔施工中,要对钻机垂直度进行随时认真的检查,从而保证钻孔斜率≤2%。若钻孔的深度满足了设计值,则要由监理人员和设计人员对钻孔的孔深、位置、斜度等等进行全面的检查,确保上述内容均与设计要求相符后,再开展清孔施工。

3.3 清孔

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在钻孔施工结束后,一般需要将钻头提高至孔底以上10~20 cm的位置,保持不进尺的状态并继续循环,同时将比重为1.05~1.15的泥浆注进孔内,将孔内原有的较稠的泥浆置换出来,从而实现初次清孔。而第二次清孔则需要在下好钢筋笼与导管之后,即通过导管将清泥浆注进去,让孔底的沉淀物和稠泥浆得以排出孔外,在这个过程中,需要让孔内泥浆的各项指标都满足标准要求,从而保证混凝土和钢筋之间的良好粘结强度。在做好清孔工作后,需要通过监理工程师的验收,才可以做好相关记录,结束这一环节的施工。

3.4 钢筋笼的制作及安装

在浇筑前,需对混凝土配合比进行室内试验,确保其质量完全合格。通过拌和系统将混凝土出料之后,运输到浇筑桩周围,采用料斗导管将其送至孔内。水下混凝土浇筑施工需保持连续性,在开始浇筑时,确保导管内泥浆被一次排清,并进行一次封底。在连续灌注时,需及时对孔内的混凝土高程进行测量,从而根据混凝土和泥浆液面的具体情况而为导管的提升与拆除提供正确的指导。要求导管埋入混凝土的深度在2~6 m范围内。而要保障混凝土质量,还需要在桩顶设计标高以上的位置加灌混凝土,高度≥0.50 m。在浇筑桩承台混凝土之前将其凿除,并采用吊机将护筒拔出。

3.5 水下混凝土的浇筑

在钢筋骨架方面,通过钻机滑轮对其进行分节吊放,同时对节间进行电焊,实现密实的搭接,搭接长度则达到10 d。而要减少焊接施工,可采用2台电焊机一起焊接,提高钢筋吊放速度,并且减少孔底回淤情况。搭接部位的接头需要焊平,防止出现卡挂导管的情况。对于底面与顶面的标高,需要达到设计值,确保误差≤±5 cm。在钢筋笼骨架的下放过程中,要注意避免对孔壁造成碰撞。在钢筋笼下插时,也要随时对水位的变化进行观察,及时找到钢筋笼骨架下插遭遇阻碍问题的原因,从而改进下插方法,比如采用正反旋转和试探性渐进下放的方式,避免强行下插施工。

4 水闸钻孔灌注施工的技术措施

4.1 成孔的技术措施

保证成孔施工质量的技术措施可包括以下几点:首先,保证桩位误差。在钻机就位的时候,需要采用悬锤对钻机钻头和孔位中心的吻合位置进行校准,保证其定位的精准性。在这个方面,可派遣具有丰富的放样经验的测量工程师为这个环节提供协助与指导。其次,保证钻孔垂直度。钻孔垂直度偏差需<1%,既要求钻机就位时处于相同的铅垂线上,又要保证取土器结构能够结合地层实际情况进行合理设计,在精心加工的基础上,确保切削面的受力具有均衡性,从而确保钻孔的垂直度符合设计要求。最后,要保证桩径与桩形符合要求,这就需要在实际钻孔操作过程中,结合不同地层的钻机钻机特点而选择不同的操作技术参数来进行施工。

4.2 成桩的技术措施

为保障成桩质量,要注意以下技术措施:第一,严格管理混凝土原材料,落实复验步骤,根据所设计的科学混凝土配比,保障灌注桩桩身的混凝土强度等级。第二,在灌注之前,严格检查起吊设备与拌和系统的状态,确保其可在灌注施工中正常运行。第三,各桩混凝土灌注的施工时间应该≤2 h,在浇筑时要确保提拆导管操作遵循技术规定,使得拆管后的埋管深度>2 m。第四,待成孔质量检查合格后,立即进行混凝土浇筑施工,且桩身混凝土需备有试件。第五,若在冬季进行灌注施工,需做好保温措施,确保灌注温度≥3℃。而桩顶混凝土在满足50%强度设计值之前,保证其不受冻,以确保混凝土质量。

“就因为我是记者。”曾真掏出记者证递给张仲平,张仲平接过去,眯着眼睛看着上面笑得阳光灿烂的照片,又抬起头来看着对面的曾真,好像要审查一下她是不是假冒伪劣产品似的。曾真见他那样,一把夺过自己的记者证。

5 结语

总而言之,当前钻孔灌注桩施工被广泛应用于水闸工程的软基处理中,实践证明,其施工效果比较理想,值得推广钻孔灌注桩在水闸工程中的施工工艺与技术措施。

 
曾义恩
《河南水利与南水北调》2018年第04期文献

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