灌注樁施工工藝在海南紅嶺灌區(qū)工程渡槽基礎(chǔ)中的應(yīng)用獲獎科研報告關(guān)鍵詞：灌注樁;工藝;海南;渡槽;應(yīng)用

一、工程概述

海南紅嶺灌區(qū)工程37#渡槽位于東干渠樁號111+584～112+199，全長615米，其中進(jìn)口漸變段長20米，出口漸變段30米，渡槽身長565米（12.5+15*36+12.5）。槽墩為方形柱排架結(jié)構(gòu)，灌注樁基礎(chǔ)，2#～38#墩共74根樁基。灌注樁樁徑1.0米，樁長7.6米～15.6米。地質(zhì)情況上層基本是粉質(zhì)粘土層，下層為強(qiáng)風(fēng)化玄武巖和弱風(fēng)化玄武巖，灌注樁底要求嵌入弱風(fēng)化玄武巖0.5m。樁基總長866.84米，鋼筋籠制做安裝68噸。

二、準(zhǔn)備工作

1、場地準(zhǔn)備

施工前應(yīng)將場地平整好，以便安裝鉆架進(jìn)行鉆孔。當(dāng)墩臺位于無水岸灘時鉆架位置處應(yīng)整平夯實(shí)，清除雜物、挖換軟土。

2、測放樁位

樁位測放的準(zhǔn)確與否關(guān)系重大，對樁中心點(diǎn)的測放應(yīng)多次校核確保無誤。

3、埋置護(hù)筒

（1）護(hù)筒的作用：固定樁位，并作鉆孔導(dǎo)向;保護(hù)孔口，防止孔口土層坍塌;隔離孔內(nèi)、外表層水，并保持鉆孔內(nèi)水位高處施工水位，以穩(wěn)固孔壁。因此埋置護(hù)筒要求穩(wěn)固、準(zhǔn)確。

（2）埋置護(hù)筒時應(yīng)注意的事項(xiàng)：護(hù)筒平面位置應(yīng)埋設(shè)正確，偏差不宜大于50㎜;在無水地層鉆孔時，因護(hù)壁頂部沒有溢漿口，因此筒頂要高出地面0.2～0.3m;埋置護(hù)筒挖坑不宜太大，一般比護(hù)筒直徑大0.6～1.0m。護(hù)筒應(yīng)埋置在穩(wěn)定的粘土層中，否則也應(yīng)換填粘土并夯密實(shí)，其厚度一般為0.5m。

（3）護(hù)筒在灌漿結(jié)束，混凝土初凝前拔出。

4、制備泥漿

（1）泥漿在鉆孔中的作用：在孔內(nèi)產(chǎn)生較大的懸浮液壓力，可防止坍孔;泥漿向孔外土層滲漏，在鉆進(jìn)過程中由于鉆頭活動孔壁表面形成一層膠泥，具有護(hù)壁作用;泥漿比重大，具有浮渣作用，利于鉆渣的排除。

（2）泥漿的配置：在鉆孔過程中，孔內(nèi)應(yīng)保持一定稠度的泥漿，一般比重以1.1～1.3為宜，在沖擊鉆進(jìn)大卵石層時可用1.4以上，粘度為10～25s，含砂率小于6%。如在較好的粘土層中鉆孔，可灌入清水使鉆孔時孔內(nèi)自造泥漿，達(dá)到固壁效果。調(diào)制泥漿的粘土塑性指數(shù)不宜小于15。

5、安裝鉆機(jī)或鉆架

鉆架是鉆孔、吊放鋼筋籠的支架，在鉆孔過程中，成孔中心須對準(zhǔn)樁徑中心，一般樁的中心位置誤差不宜超過50mm。鉆機(jī)必須保持平穩(wěn)，不發(fā)生位移、傾斜和沉陷。對于成孔中心的對中一般用垂球來定位。鉆盤水平度和鉆架的垂直度一般用水平尺來確定，并在鉆孔過程中經(jīng)常檢查。

三、鉆孔

1、鉆孔方法和鉆具

旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔是利用鉆具的旋轉(zhuǎn)切削土體鉆進(jìn)，并在鉆進(jìn)的同時常采用循環(huán)泥漿的方法護(hù)壁排渣，繼續(xù)鉆進(jìn)成孔。旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)按泥漿循環(huán)的程度不同分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種。所謂正循環(huán)即在鉆進(jìn)的同時，泥漿泵將泥漿壓進(jìn)泥漿籠頭，通過鉆桿中心從鉆頭噴入鉆孔內(nèi)，泥漿挾帶鉆渣沿鉆孔上升，從護(hù)筒頂部排漿孔排出至沉淀池，鉆渣在此沉淀而泥漿仍進(jìn)入泥漿池循環(huán)使用。

反循環(huán)與上述正循環(huán)程序相反，將泥漿用泥漿泵送至鉆孔內(nèi)，然后從鉆頭的鉆桿下口吸進(jìn)，通過鉆桿中心排出到沉淀池，泥漿沉淀后在循環(huán)使用。反循環(huán)鉆機(jī)的鉆進(jìn)及排渣效率高，但在接長鉆桿是裝卸較麻煩。

我國定型生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)在轉(zhuǎn)盤、鉆架、動力設(shè)備等均配置定型，正循環(huán)旋轉(zhuǎn)機(jī)當(dāng)用的鉆頭有魚尾錐、圓筒型鉆頭、刺猬鉆頭;常用的反循環(huán)鉆頭有三翼空心鉆。

由于旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔的施工方法受到機(jī)具和動力的限制，一般適用于較細(xì)、軟的土層，對于堅硬土層或巖石，目前也有采用牙輪旋轉(zhuǎn)鉆頭。

2、鉆孔的注意事項(xiàng)

在鉆孔過程中應(yīng)防止坍孔、孔型扭歪或孔偏斜，甚至把鉆頭埋住或掉進(jìn)孔內(nèi)等事故。因此，在鉆孔時應(yīng)注意下列個點(diǎn)：

（1）在鉆孔過程中，始終要保持鉆孔護(hù)筒內(nèi)水位高出筒外1～1.5m的水位差，護(hù)壁泥漿要達(dá)到要求，以起到護(hù)壁、固壁作用，防止坍孔;

（2）鉆孔宜一氣呵成，不宜中途停鉆以避免坍孔，若坍孔嚴(yán)重應(yīng)回填重鉆;

（3）鉆孔過程中應(yīng)加強(qiáng)對樁位成孔情況的檢查工作，終孔時應(yīng)對樁徑、孔徑、形狀、深度、傾斜度及孔底土質(zhì)等情況進(jìn)行檢測，其中傾斜度偏差要小于1%。

四、清孔及裝吊鋼筋骨架

1、清孔

（1）清孔的目的：其目的就是除去孔底沉淀的鉆渣和泥漿，以保證灌注的混凝土質(zhì)量，保證樁的承載力。

（2）清孔的方法：正、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)機(jī)可在鉆孔完成后不停鉆、不進(jìn)尺，繼續(xù)循環(huán)換漿清渣，直至達(dá)到清理泥漿的要求。它適用于各類土層的摩擦樁。

（3）清孔要求：澆注混凝土前孔底500mm以內(nèi)的泥漿比重應(yīng)小于1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。

2、裝吊鋼筋骨架

鉆孔樁的鋼筋應(yīng)按設(shè)計要求預(yù)先焊成鋼筋籠骨架，整體或分段就位，吊入鉆孔。在起吊骨架時采用兩點(diǎn)吊，第一點(diǎn)設(shè)在骨架下部，第二點(diǎn)設(shè)在中點(diǎn)到三分點(diǎn)之間，以保證骨架不變形。

鋼筋籠骨架吊放前應(yīng)檢查孔底深度是否符合要求;孔架有無妨礙骨架吊放的情況?，F(xiàn)在大多數(shù)用起重機(jī)進(jìn)行吊裝，吊放時應(yīng)避免骨架碰撞孔壁，并保證骨架外混凝土保護(hù)層厚度，應(yīng)隨時校正骨架位置。鋼筋骨架安置完畢后，須再次進(jìn)行孔底檢查，有時須進(jìn)行二次清孔，達(dá)到要求后可灌注水下混凝土。

五、灌注水下混凝土

目前我國多采用直升導(dǎo)管法灌注水下混凝土。

1、灌注方法

將導(dǎo)管居中插入到離孔底0.3～0.4m處，不能插入孔底沉淀的泥漿中，導(dǎo)管上口接漏斗，在接口處設(shè)隔水栓，以隔絕混凝土與導(dǎo)管內(nèi)水的接觸。在漏斗內(nèi)存?zhèn)渥銐驍?shù)量的混凝土后斷開隔水栓，使漏斗中存?zhèn)涞幕炷吝B同隔水栓向孔底墜落，將導(dǎo)管內(nèi)的水?dāng)D出，混凝土從導(dǎo)管下落至孔底堆積，并使導(dǎo)管埋在混凝土內(nèi)。此后，向?qū)Ч苓B續(xù)灌注混凝土，導(dǎo)管下口埋入孔內(nèi)混凝土1～1.5m，保證鉆孔內(nèi)的水不可能重新流入導(dǎo)管，隨著混凝土不斷由漏斗導(dǎo)管灌入鉆孔，鉆孔內(nèi)初期灌注的混凝土及其上面的水或泥漿不斷被頂托升高，相應(yīng)的不斷提升導(dǎo)管和拆除導(dǎo)管，直至鉆孔灌注混凝土完畢。

2、有關(guān)設(shè)備

導(dǎo)管是內(nèi)經(jīng)0.2～0.4m的鋼管，壁厚3～4mm，每節(jié)長度1～2m，最下面一節(jié)導(dǎo)管應(yīng)較長，一般為2.5～4m。導(dǎo)管兩端用法蘭盤及螺栓連接，并墊橡皮圈以保證接頭不漏水。

隔水栓常用直徑較導(dǎo)管內(nèi)徑小20～30mm的木球，以粗鐵絲懸掛在導(dǎo)管上口或近導(dǎo)管內(nèi)水面處，要求隔水栓能在導(dǎo)管內(nèi)滑動自如不致卡管。目前也有采用在漏斗與導(dǎo)管接頭處設(shè)置活門來代替隔水球，它是利用混凝土下落排出導(dǎo)管內(nèi)的水，施工較簡單，但需有豐富的操作經(jīng)驗(yàn)。

3、首批灌注的混凝土數(shù)量

首批灌注的混凝土數(shù)量要保證將導(dǎo)管內(nèi)的水全部壓出，并能將導(dǎo)管初次埋入1～1.5m深。按照這個要求計算第一斗連續(xù)澆灌混凝土的最小用量，從而確定漏斗的尺寸大小及儲料罐的大小。漏斗和儲料罐的最小容量為

V=h1×πd2/4+Hc×πD2/4

Hc——導(dǎo)管初次埋深加開始時導(dǎo)管離孔底的間距（m）

h1——孔內(nèi)混凝土高度Hc時，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱與導(dǎo)管外水壓平衡所需高度（m）

h1=Hwrw/rc

其中：Hw——孔內(nèi)水面到混凝土面的水柱高（m）

rw、rc——孔內(nèi)水及混凝土的容重

d、D——導(dǎo)管及樁孔直徑

4、對混凝土材料的要求

為保證水下混凝土的質(zhì)量，設(shè)計混凝土配合比時，要將混凝土標(biāo)號提高20%，混凝土應(yīng)有的流動性，以坍落度表示，坍落度宜在180～220mm范圍內(nèi);每m3混凝土水泥用量不少于360Kg;水灰比宜用0.5～0.6，并可適當(dāng)提高砂率，宜采用40%～50%，使混凝土有較好的和易性。為防止卡管，石料盡可能用卵石，適宜直徑為5～30mm，最大粒徑不應(yīng)超過40mm。

5、灌注水下混凝土注意事項(xiàng)

（1）灌注前應(yīng)對孔底沉淀厚度進(jìn)行測定，如厚度超過規(guī)定，采用噴射法向孔底噴射3～5分鐘，使沉渣懸浮;

（2）混凝土拌合必須均勻，盡可能縮短運(yùn)輸距離和減小顛簸，防止混凝土離析而發(fā)生卡管事故;

（3）導(dǎo)管提升保持軸線豎直和位置居中，逐步提升，拆除導(dǎo)管時動作要快，一般不超過15min;

（4）灌注混凝土必須連續(xù)作業(yè)，避免任何原因的中斷灌注。如果中斷，不能超過45min。因此，混凝土的攪拌和運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)滿足連續(xù)作業(yè)的要求。孔內(nèi)混凝土上升到接近鋼筋骨架底處時應(yīng)放緩灌注速度，防止鋼筋骨架被混凝土頂起;

（5）在灌注過程中，要隨時測量和記錄孔內(nèi)混凝土灌注標(biāo)高和導(dǎo)管入孔長度，提管時控制和保證導(dǎo)管埋入混凝土面內(nèi)2～6m深度，防止導(dǎo)管提升過快，管底提離混凝土面或埋入過淺，而使導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水造成斷樁夾泥。另一方面，也要防止導(dǎo)管埋入過深，而造成導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓不出或?qū)Ч鼙换炷谅褡∧Y(jié)不能提升，導(dǎo)致中止?jié)补喽蓴鄻?

（6）灌注的樁標(biāo)高度應(yīng)比設(shè)計值預(yù)加一定的高度，