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鋼筋混凝土灌注樁在水利工程中應(yīng)用

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鋼筋混凝土灌注樁在水利工程中應(yīng)用

摘要:結(jié)合蓮塘布河河道冶理工程實(shí)例,立足旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工的工藝流程,分析了此項(xiàng)技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用要點(diǎn)。水利工程基礎(chǔ)規(guī)模大,換填法、拋石擠淤法工程量大,而且無法保證基礎(chǔ)施工質(zhì)量。而采取旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工技術(shù),可很好的適應(yīng)水利工程基礎(chǔ)規(guī)模大,處理質(zhì)量高的要求,從而保證水利工程施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:旋挖法;鋼筋混凝土灌注樁;水利工程;鋼筋籠

0引言

旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工技術(shù)和沖擊鉆孔、沖抓鉆孔等施工技術(shù)相比,具有工作效率更高、施工質(zhì)量更好、對環(huán)境污染輕等優(yōu)勢,是一種綠色施工技術(shù),契合現(xiàn)代化水利工程施工的要求。該技術(shù)主要是利用先進(jìn)的旋挖鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)對樁位的自動(dòng)定位,實(shí)現(xiàn)垂直旋轉(zhuǎn)鉆孔,具有很高的自動(dòng)化水平,且成孔質(zhì)量比較好,能夠輕松快速穿過多種復(fù)雜底層,非常契合水利工程施工要求。故此,開展此項(xiàng)技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用分析就顯得尤為必要。

1工程概述

蓮塘布河位于惠州市惠城區(qū)三棟、河南岸街道兩個(gè)街道(鎮(zhèn))境內(nèi),治理河道長約9.2km。起點(diǎn)位于蓮塘布水庫,流經(jīng)惠大鐵路、商貿(mào)技校及衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院、穿過惠南大道、后流經(jīng)田心村、河村,穿過奧林匹克體育場館,最后匯入金山湖?;菽洗蟮馈⑺沫h(huán)路橫跨河道,沿河附近有體育南路及金山大道等市政道路,河道周邊鄉(xiāng)村道路四通八達(dá),且沿河分布有較多鄉(xiāng)村道路。工程施工場地的附近地勢平坦,場地寬闊,障礙物較少,施工條件極佳,雖然有幾處村民點(diǎn),只要征地拆遷工作順利,不影響工程的施工場地布置。工程區(qū)施工營造區(qū)場地寬闊,地勢起伏較小,地形平坦,施工條件良好。工程所在地氣候溫和,空氣濕潤,雨量充沛。多年平均降雨量1665mm,多年平均相對濕度80%,多年平均蒸發(fā)量為1740mm,汛期4月至9月降雨量占全年的80%,10月至3月降雨量占全年的20%;多年平均氣溫21.5℃,最高氣溫為七月份31.2℃,最低氣溫為1月份14.1℃;冬季半年盛行偏北風(fēng),夏季半年盛行偏南風(fēng),10月下旬至次年3月為枯水期,是合適的施工期。

2施工工藝流程

雖然旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工技術(shù)在施工效率、施工質(zhì)量、施工成本等方面有很多優(yōu)勢,但涉及到的工序也比較多,若某一環(huán)節(jié)控制不當(dāng),將會(huì)影響總體施工質(zhì)量,故此需要按照相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工,具體的旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工工藝流程如圖1所示。

3施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1測量放線

測量放線是旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工的第一步,主要目的是為后期施工提供精確的參考和標(biāo)準(zhǔn),按照樁位平面布置圖和施工現(xiàn)場提供的軸線,利用全站儀和經(jīng)緯儀相互結(jié)合的方法,確定好每根旋挖鋼筋混凝土灌注樁的具體位置,并打入木樁,控制樁位測量放線的誤差不超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的±5mm。

3.2護(hù)筒制作和埋設(shè)

在案例工程旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工中護(hù)筒直徑為2.3m,長度為6m,由厚度為12mm的鋼板分節(jié)制作而成,通過焊接的方法連接成一個(gè)整體,保證焊接接頭相對圓順[1]。按照放樣的標(biāo)準(zhǔn)提前埋設(shè)護(hù)筒,案例工程所在區(qū)域地質(zhì)條件為泥質(zhì)黏土和松散的雜填土,在護(hù)筒安裝時(shí)采用了振動(dòng)錘聯(lián)合動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)器的方法打設(shè)護(hù)筒,護(hù)筒埋設(shè)完成之后,需要高出施工水位2.0m,且高出施工地面0.5m,頂面誤差控制在50mm以內(nèi),傾斜度允許偏差控制在1%以內(nèi)。

3.3制備泥漿和設(shè)置泥漿池

在制備旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工泥漿時(shí),最好選擇膨潤土,在材料缺乏時(shí),也可以選擇略差的黏土增加30%的塑性指數(shù)>25的黏土,但需要保證黏土中不含有石膏、石灰、鈣鹽類等化合物,在制備泥漿時(shí)黏土量可按照以下公式進(jìn)行計(jì)算:q=vρ1=ρ2-ρ3ρ1-ρ3×ρ1(1)式中:q為每m3泥漿中所需黏土的質(zhì)量,kg;v為泥漿體積,m3;ρ1為黏土的密度,kg/m3;ρ2為泥漿的密度,kg/m3;ρ3為水的密度,1000kg/m3。在泥漿制備中泥漿技術(shù)指標(biāo)需要結(jié)合地層條件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,就案例工程而言,泥漿比重控制在1.1-1.2之間,黏度控制在18s-24s之間效果最佳。合理布設(shè)泥漿池也是旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工的主要工序,需要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況,在適當(dāng)?shù)奈恢貌荚O(shè)制漿池、儲漿池、沉淀池、循環(huán)槽、泥漿分離器等。并保證泥漿池的容積≥旋挖鋼筋混凝土灌注樁體積的2.5倍。

3.4鉆機(jī)就位和鉆進(jìn)施工樁機(jī)就位就位前需由施工員對樁位偏差、鉆桿垂直度進(jìn)行檢查,確認(rèn)無誤后,樁機(jī)才可按施工順序就位,確保對中偏差5mm以下[2]。在案例工程鉆孔時(shí),為保證鉆孔質(zhì)量和速度,采取了旋挖鉆進(jìn)的方法,當(dāng)取土量達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,提升鉆頭倒出鉆土后再繼續(xù)鉆進(jìn),反復(fù)循環(huán),直到鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,提出鉆頭。對孔徑、孔深及垂直度檢查,在鉆進(jìn)前先對鉆頭直徑進(jìn)行檢查,確保滿足孔徑要求,鉆進(jìn)中采用測繩法對孔深隨時(shí)檢查,并用垂球?qū)︺@桿的垂直度隨時(shí)觀測,發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正。

3.5檢孔和一次清孔

旋挖鋼筋混凝土灌注樁成孔之后,清孔之前,需要用專業(yè)的檢孔器,對鉆孔進(jìn)行全面檢查,保證檢孔器的長度為鉆孔孔徑的4-6倍,直徑不能超過鉆孔孔徑5-10cm[3]。如果采用檢孔器無法下沉到實(shí)際的鉆孔深度位置,可能是孔徑傾斜度過大,或者發(fā)生了塌孔問題和縮徑問題,需要及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行處理。本工程選擇用鉆頭上下掃孔,掃孔完成之后,再進(jìn)行檢查,循環(huán)此項(xiàng)工作,直到達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行清孔操作。檢孔達(dá)標(biāo)之后要及時(shí)跟進(jìn)清孔,清孔質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

3.6鋼筋籠制作和安裝

鋼筋籠的制作精度對整個(gè)工程的總體質(zhì)量有很大影響,在案例工程施工中,為最大限度上保證施工質(zhì)量,鋼筋籠嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求制作,鋼筋籠在地面制作完成之后,再通過吊裝的方法安裝到鉆孔中。凡是用于鋼筋籠制作的鋼材,必須進(jìn)行全方位檢驗(yàn),保證鋼筋的材質(zhì)、性能、直徑、規(guī)格等指標(biāo)都符合其制作要求。每根鋼筋在使用之前,需要進(jìn)行表面去銹處理和調(diào)直處理,尤其是焊接位置,要打磨出金屬光澤,以保證焊接質(zhì)量。由于案例工程的鉆孔深度比較深,鋼筋籠分段制作。通過焊接的方法將每根主筋和加勁筋焊接成一個(gè)整體,以提上鋼筋籠的穩(wěn)定性。在鋼筋籠安裝之前,需要有工程監(jiān)理師對鋼筋籠制作質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)通過之后,再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行吊裝。在鋼筋籠運(yùn)輸時(shí)需要做好保護(hù)工作,避免碰撞損壞。運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后,采用三點(diǎn)式起吊方法進(jìn)行吊裝,將鋼筋籠吊起,對中鉆孔中心,緩慢下方。鋼筋籠下放時(shí)要保證下放的垂直度,避免碰觸孔壁,下放到指定位置后,用鋼筋連接,以免在后期混凝土澆筑時(shí)發(fā)生鋼筋籠上浮問題,影響澆筑質(zhì)量[4]。

3.7導(dǎo)管配制和吊裝

旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工時(shí)灌注混凝土用的導(dǎo)管要盡量選擇無縫鋼管,并保證導(dǎo)管的壁厚不超過3mm,直徑控制在200-300mm之間,最大的直徑偏差不能超過2mm,分節(jié)安裝,每節(jié)長度控制在2.0-30m之間,底管長度不能低于4.0m。每節(jié)導(dǎo)管通過法蘭連接,至少需要擰上6顆連接螺栓,在連接處需要用4-5mm的橡膠墊圈充分密封,以免發(fā)生滲漏問題[5]。導(dǎo)管安裝連接完成之后需要保證導(dǎo)管的軸線偏差不超過20mm,下孔之前要進(jìn)行水密承壓試驗(yàn),試驗(yàn)壓力≥混凝土灌注時(shí)最大壓力的1.5倍,具體的試壓計(jì)算公式如下:P=γchc-γwhw(2)式中:P為導(dǎo)管可承受的最大壓力,kPa;γc為混凝土的重度,本工程施工中取值為24kN/m3;hc為導(dǎo)管中混凝土柱的最大高度,m;γw為孔內(nèi)水或者泥漿的重度,kN/m3;hw為孔中水或者是泥漿的高度,m。在案例工程旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工中試驗(yàn)壓力控制在0.6-10MPa之間,保證導(dǎo)管具有良好的密封性。3.8二次清孔和混凝土灌注當(dāng)導(dǎo)管安裝結(jié)束之后,需要再次進(jìn)行深度測量,如果孔底沉渣的厚度超過設(shè)計(jì)要求,則需要進(jìn)行二次清孔。但沉渣厚度、泥漿指標(biāo)等都達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后,及時(shí)上報(bào)給監(jiān)理工程師進(jìn)行混凝土灌注。在開始混凝土灌注之前,需要保證儲料斗中具有足夠的混凝土量,并且混凝土量需要滿足將導(dǎo)管底端一次性埋入混凝土80cm以上深度的要求,首次混凝土灌注深度≥1.0m[6]。邊灌注,邊測量混凝土上升的高度,保證導(dǎo)管在混凝土中的深度在2-6m之間,嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土面,在混凝土灌注時(shí),應(yīng)當(dāng)連續(xù)進(jìn)行。本工程混凝土灌注中,混凝土運(yùn)輸采用罐車運(yùn)入場內(nèi)。開始灌注時(shí),在料斗內(nèi)投入拌好的混凝土,并不斷緩慢的下移止水球,在止水球下移至計(jì)算位置時(shí),在保證首灌量能將導(dǎo)管埋入0.8m的混凝土,然后剪斷止水球,連續(xù)灌注。

4結(jié)語

綜上,文章結(jié)合蓮塘布河河道冶理工程實(shí)例,分析了旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用的全過程。水利工程規(guī)模比較大,地質(zhì)條件復(fù)雜多變,且存在很多影響施工質(zhì)量的安全因素。旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工技術(shù)具有很強(qiáng)的地層適應(yīng)能力,可在多種地質(zhì)條件下穩(wěn)定運(yùn)行。而且自動(dòng)化程度比較高,成孔速度快,質(zhì)量有保證,在施工中泥漿可實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用,排污降低,綠色環(huán)保,可很好的保護(hù)水利工程周圍的生態(tài)環(huán)境,符合現(xiàn)代化水利工程施工建設(shè)的要求,值得在類似工程中大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn):

[1]甘展孜.復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑超長嵌巖旋挖灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用與研究———以橫琴口岸交通樞紐工程樁基礎(chǔ)施工為例[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2020,712(14):39-41.

[2]石平.旋挖鉆機(jī)在灌注樁施工中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2019,408(10):50-51.

[3]陳海溶,李娟.鋼筋混凝土施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用淺析[J].水電水利,2021,4(12):129-130.

[4]顧青林.鉆孔灌注樁技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用[J].海河水利,2019,216(02):61-62.

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[6]王鐸,王曉麗,蔣豐,等.樁基智能化施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2019,48(07):42-43,88.

作者:黃科睿 單位:惠州市水務(wù)集團(tuán)有限公司