胡家湾渡槽拱墩基础灌注桩施工技术研究.pdf

年第 期 水电与新能源 第 卷.:././.收稿日期:作者简介:郑传飞男高级工程师主要从事水利水电工程建设管理工作胡家湾渡槽拱墩基础灌注桩施工技术研究郑传飞李赵琴杨 建刘 庆严 奇(湖北省漳河工程管理局湖北 荆门)摘要:胡家湾渡槽为连拱支撑结构进出口拱座各设 根桩径为.、桩孔深 的抗滑桩 号中墩下设计 根长 不等的支撑桩桩基为不完整灰岩且溶沟溶槽发育局部还夹杂孤石和充填型溶洞岩体含量低于土体含量 针对强烈发育的地质情况确定了旋挖钻和冲击钻组合的灌注桩施工方案编制了详细的施工方案和实施措施顺利解决了灌注桩的施工难题取得了良好的工程质量可供同类工程借鉴关键词:灌注桩溶岩强烈发育施工技术渡槽拱墩基础中图分类号:.文献标志码:文章编号:()():.:胡家湾渡槽位于湖北省漳河灌区四干渠北干渠槽身段总长.设计过流能力./渡槽下部采用六跨连拱支撑结构 号拱墩下面布置有 根桩桩长 号桩墩下设计有 根桩桩长 不等进出口拱座各 根桩径为.的抗滑桩进口拱座抗滑桩孔深 左右出口拱座抗滑桩孔深 左右 桩径均为.混凝土强度指标 桩底深入完整基岩不小于.工程区表层两岸分布二叠系栖霞组和茅口组灰岩左岸局部为白垩系泥质粉砂岩上覆第四系上更新统残坡积层沿河分布全新统冲洪积层和上更新统冲积坡积层再下面为灰岩 根据地质勘探及开挖揭露桩基基础为不完整灰岩且溶沟溶槽发育局部还夹杂孤石和充填型溶洞岩体含量低于土体含量 针对复杂岩溶地质条件制定了旋挖钻机、冲击钻挖孔的灌注桩施工方案取得了较好的施工效果满足了施工质量和进度的要求拱墩基础钢筋混凝土灌注桩施工方案 施工前根据胡家湾渡槽工程特点、地质资料、设计要求、试验环境、施工设备等情况合理选用成孔试验郑传飞等:胡家湾渡槽拱墩基础灌注桩施工技术研究 年 月工艺试验孔 个为 号拱墩第 根桩(编号 )试验孔成孔后进行孔壁静态稳定试验采集施工参数并调整施工工艺报监理机构审批 根据地勘孔探孔资料结合设计要求拟对覆盖层厚度小基岩相对比较完整的桩采用 旋挖钻机成孔对于覆盖层较厚孔深较深、基岩中存在溶洞、溶沟溶槽、斜岩、缩孔、孤石等复杂地质条件的桩采用冲击钻成孔 为避免相邻灌注桩之间造孔穿孔本工程要求跳桩施工相邻桩净间距低于 的成桩时间间隔不低于 旋挖钻造孔速度快、精度高便于控制灌注桩的深度和垂直度可在桩位之间快速转场能有效提高施工效率 且旋挖钻机采用筒式钻头能将破碎岩土提运至地面有利于地质人员直观判断岩性和入岩深度等情况 不足之处是旋挖钻机自重较大对场地要求较严格在软土、回填土等地层钻进时筒式钻头提升过程中容易产生负压导致缩孔或者塌孔需配备较长护筒冲击钻设备简单、操作较方便挤土桩对四周孔壁有挤压夯实的作用加上泥浆液对孔壁也有保护作用不易塌孔同时在孔内泥浆循环的作用下能有效排出岩屑 缺点是冲击钻成孔速度较慢岩石硬度越高造孔越慢遇到不均匀地层时易出现孔斜和卡锤现象还易出现桩孔不圆的情况导致扩孔率较高混凝土充盈系数较高的现象桩位之间转场较慢最后经参建各方研究讨论现场实际进场冲击钻 台、旋挖钻 台.旋挖钻机灌注桩施工方案.旋挖成孔方案选择对于地质条件较好的桩采用旋挖钻机干法成孔当遇到岩溶裂隙(溶沟溶槽)发育、容易塌孔的桩时采用长护筒固璧、混凝土回填待凝 后继续钻进至设计深度.施工工艺流程旋挖钻能适应大部分地质条件特别是覆盖层为单一性状的粘土层、泥岩或者砂岩层时造孔速度快且质量好对于硬度较大的灰岩层旋挖钻造孔速度和质量仍优于其他方案 但是旋挖钻造孔属于非挤土成桩工艺对孔壁四周没有固璧作用因此对于地质结构复杂的孔一般采用护筒跟进的措施通过护筒给周围土体提供相对稳定的作业空间直至完整基岩面.施工方法)地质勘察孔 在旋挖钻机进场前对所有灌注桩基逐桩补充地质勘察孔孔深按照灌注桩设计桩底以下 完整岩层控制)施工准备 主要是平整场地、测量放样(包括护桩)、旋挖设备就位、修整出渣道路、设置孔口护圈等)测量定位 根据施工进展用全站仪分批测放桩位中心采用 钢筋做标识入土深度不少于 桩位测放误差在规范和设计要求之内)埋设护筒护筒用 厚钢板卷制而成内径比桩径大 顶部切割出浆口供水下混凝土灌注时泥浆溢出切割吊孔供提拔护筒时使用短护筒长度 长护筒长度 护筒埋设前先根据桩位引出四角控制桩控制桩用 钢筋制作打入土中至少 护筒埋设偏差不大于 并保证护筒垂直、水平护筒采用挖掘机与旋挖钻配合人工进行挖埋入土深度 以上护筒埋设完成后高出地面.埋设护筒时先用大直径钻头开孔至预埋深度再将护筒下沉至孔内护筒中心应与桩中心重合倾斜度偏差小于 遇到不良土层时护筒加深埋设 护筒有少量偏差时用钻进辅助纠偏偏差超过允许值的应回填后重新定位开孔)钻机就位 平整场地后用厚钢板或者路基箱铺设于旋挖钻机行走通道上确保钻机就位时平正、稳固钻杆垂直以免造成桩孔的偏斜钻进时注意钻机的自动调控装置以保证钻孔质量 由于钻机重量大()、桅杆重心高在钻机行走时要有熟悉场地情况人员指挥避免发生安全事故)旋挖成孔对覆盖层相对稳定的地层用.直径钻头扩挖短护筒固璧再用.直径钻头钻进至设计深度对于有塌孔等不良地质情况的地层 先用.直径钻头扩挖至塌孔段再行下沉护筒再换.直径钻头钻进胡家湾渡槽灌注桩护筒最大应用深度为.超过该深度后护筒难以拔出因此护筒二次跟进的方法也没有采用 如长护筒底部以下存在塌孔现象需洗孔确保孔壁有一定的支撑厚度采用 混凝土回填至护筒底部待凝 后继续钻进再次钻进仍有塌孔的则再次钻进洗孔回填 混凝土如此反复直至设计深度在钻进过程中对照岩土工程勘察报告和补充地勘孔地质编录情况进行验证当进入中风化灰岩层时技术人员要跟踪检查岩样是否有变化设代地质人员全程旁站检查并判断入完整基岩层的深度是否达到水 电 与 新 能 源 年第 期设计要求当钻进深度已达设计值但入完整岩层深度与补充地勘孔所反应的情况不符且达不到设计要求时则地质人员需现场制定增加桩长的方案根据成桩时间间隔需要采用跳桩法施工防止在钻进过程中对相邻桩基造成扰动)第一次清孔 胡家湾渡槽 号拱墩灌注桩部分桩基为干孔桩进出口拱座桩基均为干孔桩 入完整岩层 时钻机更换清孔钻头完成扫孔和清渣工作成孔后桩底基岩平整通过探照灯可见桩底无掉落泥块和石渣 部分桩基旋挖钻进过程中出现渗水经过塌孔回填混凝土后孔壁周边相对稳定清孔后桩底有渗水但含泥量少沉渣厚度满足规范要求)吊装钢筋笼钢筋笼的加工 胡家湾渡槽灌注桩钢筋笼长度多根据成孔深度现场制作因为地勘孔确定的孔深只能作为制作钢筋笼的参照值在造孔过程中须根据实际入完整基岩深度进行调整以确定桩长 胡家湾渡槽灌注桩的钢筋笼长度只有少量能和设计孔深吻合多数孔深都要比补充地勘孔确定的桩长长 根灌注桩累计增加桩长.钢筋笼的主筋长度在制作时一般做加长处理待成孔深度确定后割掉下部多余的主筋和箍筋 钢筋笼为一次制作完成主筋采用套筒连接加劲箍搭接采取电弧焊焊接定位筋采用电弧焊与主筋焊接螺旋筋采用梅花式绑扎为主配合少量点焊绑扎搭接长度不小于 钢筋笼制作允许偏差及检验方法见表 表 钢筋笼制作允许偏差及检验方法序号项目允许偏差/检验方法钢筋骨架在承台底以下长度尺量检查钢筋笼直径尺量检查主筋间距.尺量检查不少于 处加强筋间距尺量检查不少于 处箍筋间距或螺旋筋间距尺量检查不少于 处钢筋骨架垂直度吊线尺量定位筋尺量检查钢筋笼设置 个起吊点第一吊点设在骨架的下部第二吊点设在骨架长度的中点到上/点之间并采取措施对起吊点予以加强保证钢筋笼在起吊时不变形 钢筋笼吊放时需吊直、扶稳对准孔位后缓慢下沉 下放到位后以护筒周边土面为基准面复核钢筋笼顶端到达设计标高随后立即固定吊放钢筋笼入孔时实行 人指挥、人扶钢筋笼的吊放原则 钢筋笼安装入孔时应保持垂直状态避免碰撞孔壁慢慢下入不得左右旋转 若遇阻碍应停止下放查明原因并进行处理严禁高提猛落和强制下入放钢筋笼时技术人员现场控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题 钢筋笼按确认长度下入后应保证笼顶在孔内居中吊筋均匀受力牢靠固定)安装导管 采用直径 无缝钢管导管连接方式采用丝扣连接确保连接密封不得漏水漏浆)第二次清孔 干孔桩如掉落泥块和石渣较多时则要求提起钢筋笼重新清孔 对有渗水的孔底沉渣再次测定如果沉渣厚度超过设计及规范要求也要提起钢筋笼重新清孔 成孔质量控制标准见表 表 成孔质量控制标准序号项目允许偏差孔径偏差 孔深偏差不小于设计孔深桩位中心允许偏差 垂直度允许偏差浇筑混凝土前桩底沉渣厚度 桩长不小于设计桩长)灌注混凝土灌注过程要连续进行不得中断尽量缩短灌注时间以防止孔内混凝土顶面流动性降低发生埋管事故首批混凝土灌入孔底后水下灌注混凝土需立即测探孔内混凝土顶面高度计算出导管在混凝土内的埋置深度如符合要求即可正常灌注水下灌注混凝土过程中注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况及时测量孔内混凝土顶面高度正确指挥导管的提升和拆除 干孔桩可目测混凝土顶面高度根据导管埋深情况及时拆卸导管郑传飞等:胡家湾渡槽拱墩基础灌注桩施工技术研究 年 月为确保桩顶质量水下灌注混凝土的桩顶标高要比设计高出.干孔灌注混凝土的桩顶标高比设计高出.同时根据护筒埋深和塌孔情况适当增加超灌量确保护筒拔除后的桩顶标高仍有足够的富余量 干孔桩在接近设计桩顶标高的 范围内进行振捣作业确保桩头凿除后桩顶混凝土强度混凝土质量标准见表 表 混凝土质量标准序号项目质量标准检验方法坍落度 坍落度筒混凝土强度指标混凝土试块检测)提导管 当导管提升到丝扣接头露出孔口以上一定高度后拆除 节或 节导管 此时暂停灌注待吊走被拆除的全部螺栓、导管后将混凝土漏斗重新接到井口的导管上校正并固定位置继续灌注拆除导管时间控制在 内 防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中已拆下的管节要立即清洗干净堆放整齐)起拔护筒 起拔过程中要注意对桩身及钢筋笼的损伤 混凝土浇筑完成后应及时将护筒从桩身周围拔出完成整个桩基施工 护筒提升过程中应注意缓慢上拔减少对桩体的扰动.冲击钻灌注桩施工方案根据旋挖桩在靠近上游侧 号拱墩和跨河处的 号拱墩桩基钻进情况来看这 处拱墩的 根灌注桩下部存在贯通的充填溶洞且压力较大、缩孔严重旋挖钻反复洗孔仍不能解决缩孔问题故安排 个拱墩的 根灌注桩由冲击钻完成造孔 因冲击钻造孔工艺较常见在此就不做介绍.工程的重点、难点分析与主要控制措施.工程的难点、重点分析)特殊地段开挖 主要是在钻进或开挖过程中遭遇到地下水、流砂、涌水、溶洞及裂隙等不良地质段)施工中常出现孔壁坍陷、缩径、桩底沉渣量过多、钻孔偏斜、堵管、钢筋笼位置偏差过大、钢筋笼下放不到位等质量通病)施工用电 因冲击钻从大电网接电施工用电稍有不慎可能造成人员伤亡事故)施工作业环境 主要是施工机械伤害、高处坠落与物体打击、噪声、粉尘危害、潮湿等不良施工作业环境导致意外出现)焊接作业 焊接作业易发生触电、火灾、爆炸与灼烫事故焊接电弧光辐射会引起眼睛和皮肤疾病焊接中产生的烟尘与有毒气体会产生急性中毒或造成尘肺职业病)重点 孔、坑等洞口的防护措施起重吊装的安全保证措施灌注桩施工作业风险识别与风险管控措施等.主要控制措施)质量控制措施 包括建立健全质量控制体系、组织管理措施、质量控制技术措施等)安全控制措施 包括建立健全安全控制体系编制安全控制、安全技术、安全防护、安全监督检查、安全用电、文明施工控制、雨季施工等措施)针对可能出现的各种不良地质情况分别编制应急预案准备必要的设备、材料组织相关人员培训、演练 当出现哪种不良地质情况时即实施哪种应急预案)针对工程地质、施工环境等条件以及施工中所积累的经验教训对质量通病造成的原因逐一分析并编制质量通病预防和处理措施)编写灌注桩施工作业风险识别评价和灌注桩施工作业风险管控措施并组织宣贯、交底落实到位 结 语实践证明胡家湾渡槽地质条件复杂其拱墩灌注桩分别采用旋挖钻和冲击钻成孔其成孔方式符合工程特点和实际情况 同时参与建设的各单位组织专家对施工方案多次讨论研究编制了详细的施工方案和实施措施把质量、安全始终放在重要的位置上圆满地完成了渡槽的建设任务其经济效益、社会效益十分明显对于同类型地质情况的灌注桩施工具有一定的借鉴和指导作用参考文献:王琦凯 王知晓 陈崇德.关门岩水库大坝软岩基础渗漏处理技术研究.水利建设与管理 ():申明平.湿陷性坝基强夯法处理效果分析与评价.人民长江 ():易柏生 王知晓 陈崇德.永圣渡槽三维有限元分析.小水电():缑斌 蒲晓琪.双塔水库渗漏分析及处理.小水电():曹武 罗平 陈崇德.永圣渡槽拆除重建工程施工组织评价研究.小水电():