鋼筋混凝土灌注樁在水利工程中應用

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摘要:結(jié)合蓮塘布河河道冶理工程實例，立足旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工的工藝流程，分析了此項技術在水利工程施工中的應用要點。水利工程基礎規(guī)模大，換填法、拋石擠淤法工程量大，而且無法保證基礎施工質(zhì)量。而采取旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工技術，可很好的適應水利工程基礎規(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和沖擊鉆孔、沖抓鉆孔等施工技術相比，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，契合現(xiàn)代化水利工程施工的要求。該技術主要是利用先進的旋挖鉆機實現(xiàn)對樁位的自動定位，實現(xiàn)垂直旋轉(zhuǎn)鉆孔，具有很高的自動化水平，且成孔質(zhì)量比較好，能夠輕松快速穿過多種復雜底層，非常契合水利工程施工要求。故此，開展此項技術在水利工程中的應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、河南岸街道兩個街道(鎮(zhèn))境內(nèi)，治理河道長約9.2km。起點位于蓮塘布水庫，流經(jīng)惠大鐵路、商貿(mào)技校及衛(wèi)生職業(yè)技術學院、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?、四環(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，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，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，夏季半年盛行偏南風，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，將會影響總體施工質(zhì)量，故此需要按照相關工藝標準進行施工，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施工技術的應用要點

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準，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計標準的±5mm。

3.2護筒制作和埋設

在案例工程旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工中護筒直徑為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整體，保證焊接接頭相對圓順［1］。按照放樣的標準提前埋設護筒，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，在護筒安裝時采用了振動錘聯(lián)合動力頭驅(qū)動器的方法打設護筒，護筒埋設完成之后，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制備泥漿和設置泥漿池

在制備旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工泥漿時，最好選擇膨潤土，在材料缺乏時，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，在制備泥漿時黏土量可按照以下公式進行計算: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指標需要結(jié)合地層條件進行適當調(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)場實際情況，在適當?shù)奈恢貌荚O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鉆機就位和鉆進施工樁機就位就位前需由施工員對樁位偏差、鉆桿垂直度進行檢查，確認無誤后，樁機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，為保證鉆孔質(zhì)量和速度，采取了旋挖鉆進的方法，當取土量達到設計要求后，提升鉆頭倒出鉆土后再繼續(xù)鉆進，反復循環(huán)，直到鉆孔深度達到設計要求后，提出鉆頭。對孔徑、孔深及垂直度檢查，在鉆進前先對鉆頭直徑進行檢查，確保滿足孔徑要求，鉆進中采用測繩法對孔深隨時檢查，并用垂球?qū)︺@桿的垂直度隨時觀測，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。

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，需要及時采取有效的措施進行處理。本工程選擇用鉆頭上下掃孔，掃孔完成之后，再進行檢查，循環(huán)此項工作，直到達到設計標準后再進行清孔操作。檢孔達標之后要及時跟進清孔，清孔質(zhì)量控制標準如表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，鋼筋籠嚴格按照設計標準和要求制作，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，必須進行全方位檢驗，保證鋼筋的材質(zhì)、性能、直徑、規(guī)格等指標都符合其制作要求。每根鋼筋在使用之前，需要進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)量進行檢驗，檢驗通過之后，再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行吊裝。在鋼筋籠運輸時需要做好保護工作，避免碰撞損壞。運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后，采用三點式起吊方法進行吊裝，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發(fā)生鋼筋籠上浮問題，影響澆筑質(zhì)量［4］。

3.7導管配制和吊裝

旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工時灌注混凝土用的導管要盡量選擇無縫鋼管，并保證導管的壁厚不超過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］。導管安裝連接完成之后需要保證導管的軸線偏差不超過20mm，下孔之前要進行水密承壓試驗，試驗壓力≥混凝土灌注時最大壓力的1.5倍，具體的試壓計算公式如下:P=γchc－γwhw(2)式中:P為導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壓力控制在0.6－10MPa之間，保證導管具有良好的密封性。3.8二次清孔和混凝土灌注當導管安裝結(jié)束之后，需要再次進行深度測量，如果孔底沉渣的厚度超過設計要求，則需要進行二次清孔。但沉渣厚度、泥漿指標等都達到設計要求之后，及時上報給監(jiān)理工程師進行混凝土灌注。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，保證導管在混凝土中的深度在2－6m之間，嚴禁將導管提出混凝土面，在混凝土灌注時，應當連續(xù)進行。本工程混凝土灌注中，混凝土運輸采用罐車運入場內(nèi)。開始灌注時，在料斗內(nèi)投入拌好的混凝土，并不斷緩慢的下移止水球，在止水球下移至計算位置時，在保證首灌量能將導管埋入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例，分析了旋挖鋼筋混凝土灌注樁施工技術應用的全過程。水利工程規(guī)模比較大，地質(zhì)條件復雜多變，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具有很強的地層適應能力，可在多種地質(zhì)條件下穩(wěn)定運行。而且自動化程度比較高，成孔速度快，質(zhì)量有保證，在施工中泥漿可實現(xiàn)循環(huán)再利用，排污降低，綠色環(huán)保，可很好的保護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的要求，值得在類似工程中大力推廣應用。

參考文獻:

［1］甘展孜.復雜地質(zhì)條件下大直徑超長嵌巖旋挖灌注樁施工技術應用與研究———以橫琴口岸交通樞紐工程樁基礎施工為例［J］.科技經(jīng)濟導刊，2020，712(14):39－41.

［2］石平.旋挖鉆機在灌注樁施工中的應用［J］.工程建設與設計，2019，408(10):50－51.

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

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

［5］吳明州.分析灌注樁施工工藝中的沖擊成孔和旋挖成孔技術［J］.建材與裝飾，2020，605(08):35－36.

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

作者:黃科睿 單位:惠州市水務集團有限公司