钢筋混凝土钻孔灌注桩施工技术在漆水河渡槽基础工程中的应用研究

黄 悦

(陕西省宝鸡峡引渭灌溉中心，陕西 咸阳 712000)

1 工程概况

漆水河倒虹吸是宝鸡峡灌区塬下北干渠穿越漆水河的大型输水建筑物，位于国家杨凌农业高新技术产业示范区东北3.5 km、宝鸡峡塬下北干渠桩号23+567处，全长382 m，灌溉杨陵、武功、兴平等8县(市、区)77.7万亩农田。该工程已运行60多年，混凝土碳化、附属设施损毁严重，投运以来壅水、淤积、漏水、淤堵等问题严重。宝鸡峡灌区2015年开始实施漆水河倒虹改建工程：在北干渠桩号23+493～24+428段，裁弯取直改线，新建跨漆水河的渡槽1座，长450 m，改造渡槽进出口明渠段273 m，并对原倒虹吸进行封堵。

新建渡槽工程区位于渭河北岸一级黄土塬前部，地势西北高，东南低，地貌单元由北向南依次划分为一级黄土塬、渭河三级阶地、二级阶地及河漫滩。漆水河深切一级黄土台源30.0～50.0 m，由北向南流经本区。漆水河河谷宽180～300 m，发育有一级阶地、二级阶地及河漫滩，一级阶地阶面地形开阔平坦，台面完整微倾漆水河谷，冲沟不发育，地面高程455.50～446.00 m，二级阶地阶面地形平坦，宽度较窄，局部缺失。新建渡槽段基础土层主要由第四系全新统人工堆积(Q4)素填土、第四系上更新统风积(Q3col)黄土、第四系上全新统冲积堆积(Q42al)壤土及第四系上全新统冲积堆积(Q41al)粉质壤土等组成，承载力基本值在150～160 kPa之间，土层厚度普遍在5～14 m，从控制沉降变形和结构稳定性综合考虑，渡槽下部结构选用低承台灌注桩基础。

渡槽基础设计由承台和钻孔灌注桩组成。承台采用C25F100钢筋混凝土，钻孔灌注桩采用C25钢筋混凝土。两端槽台承台1#、15#横槽向长9.6 m，顺槽向宽2.4 m，高2.5 m。灌注桩采用1排3根桩，桩径1.2m，桩中距3.6m，边桩外缘与承台边缘距离0.6 m，进、出口槽台桩长分别为40 m、32 m。中间槽墩承台2#～14#横槽向长9.6 m，顺槽向宽6 m，高2 m。灌注桩采用2排对称布桩，每排3根，桩径1.2 m，桩中距3.6 m，边桩外缘与承台边缘距离0.6 m，桩长为23～40 m。

2 钻孔灌注桩施工技术要点

该工程梁式渡槽桩基根据地质情况采用冲击钻成孔。钢筋笼在钢筋加工场集中加工，钢筋笼长度小于20 m按一节绑扎，大于20 m按两节绑扎，焊接连接，吊车吊装入孔，导管法灌注水下混凝土。风镐凿除桩头，并逐根进行无破损检测。

2.1 修筑施工平台

施工用钻机等机械设备置于坚实稳固的填土上，工作平台尺寸根据设备尺寸确定，以满足施工要求和安全为主，且工作平台标高一般宜高出施工水位1 m以上，该工程施工平台面长26 m，宽12 m，平台中心填筑河滩砂土，平台面铺0.3 m厚黄土。工作平台为顺利冲孔施工提供了保证。

2.2 桩位施工顺序

两端槽台1#、15#承台基础灌注桩，单排3根桩布设，按先两侧后中间的顺序施工；中间槽墩2#～14#承台基础灌注桩，双排对称每排3根桩布设，按先打每排两侧的4根桩，后打中间2根桩的顺序施工。为保证质量和进度，一般相邻两桩成桩与冲孔时间应间隔3 d以上。

2.3 护筒埋设

钢护筒的埋设必须顶部与工作平台面持平；护筒的中心线与灌注桩中心偏差应小于50 mm；钢护筒周围一般要用粘土夯填密实，防止筒周渗漏或穿孔。

2.4 泥浆制备

泥浆的作用：(1)泥浆在孔壁形成一层较厚的泥皮，阻隔孔内外渗流，保护孔壁；(2)具有悬浮钻碴的作用；(3)具有很好的流动性，产生一定的上升流速。

造浆粘土一般以水化快，造浆能力强，粘度大的膨润土或地表冻融粘土为好，开孔泥浆采用膨润土制作，当钻孔至粘土层时也可使用原土造浆。泥浆主要性能包括比重、粘度、含砂率、胶体率、失水率、酸碱度等。该工程主要控制泥浆粘度和比重，粘度采用19～25 s，泥浆比重根据土层变化，介于1.2～1.5 g/cm3之间，且要求造壁时粘度高于正常钻进粘度，并保持护筒内泥浆顶面始终高出筒外水位或地下水位1米以上。

2.5 钻孔

钻孔施工首先在孔内注满泥浆，如果是粘土层，直接注入清水，以小冲程反复冲击以造浆，使泥膏充分挤入孔壁；在护筒刃脚以下2 m范围内，泥浆比重控制在1.2～1.5 g/cm3之间，采用小冲程1 m左右反复冲击，使护筒底部孔壁充分坚实，不出现坍漏现象；黏性土层采用中、小冲程1～2 m；粉砂及中粗砂层采用中冲程2～3 m，泥浆比重控制在1.2～1.5 g/cm3之间；砂卵石层采用中、高冲程3～4 m，泥浆比重控制在1.3 g/cm3左右；软弱土层及塌孔回填重钻，采用小冲程反复冲击，并加黏土块夹小片石，相应提高泥浆的比重至1.3～1.5 g/cm3之间。钻进中应保持水位高出地下水位1.0 m以上，清空后再及时补水。

2.6 钻进中易发事故处理

钻进中易发生塌孔、卡锥、掉锥、斜孔等事故，应立即停止钻进，采取措施处理：

塌孔一般是因为泥浆护壁处理不当，或泥浆粘度小、孔内浆面低、外水压力大，或锥头撞壁、外界振动等造成。因而要求严格按施工规范操作规程执行，消除外界各类因素影响，使泥浆始终起到足够的固壁作用[1]。

卡锥一般是因为发生塌孔未及时发现，钻进中途掉入石头，锥头补强后未检孔等造成。应切实注意避免误操作，每班定期检查锥头磨损情况；锥头补强后，必须先检孔，发现孔底尺寸小于锥头直径现象，必须填孔后重新钻孔。因故停钻时，孔口应护盖，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。

掉锥问题，则要避免就须勤检查钢丝绳及卡环，一般每班至少检查两次，发现问题及时处理，同时备用打捞钩。当发生斜孔、弯孔、缩颈现象时，可反复缓速上下扫孔进行修正，如修正无效，则须在孔内回填土及小片石至发生斜孔、弯孔、缩颈位置以上，重新钻孔。

2.7 清孔及二次清孔

钻进孔深达到设计要求，要立即清孔，以保证孔底沉淀物厚度及泥浆的相对密度、含砂率、黏度符合规范要求。用测锤复测孔深及孔底沉渣厚度，符合要求方可准备灌注混凝土。按相关规范摩擦桩的孔底沉淀物厚度应小于100 mm。在钢筋笼入孔及混凝土导管准备完毕，灌注混凝土前应测量孔深度，桩底沉渣厚度要满足规范及设计要求，如不满足则要二次清孔。二次清孔有换浆法、高压射水、吹风等方法，使泥浆浓度降低后再灌注混凝土。

2.8 钢筋笼吊放

清孔并检查质量合格后，应立即吊装钢筋笼。采用吊车吊装，对准孔位，吊直扶稳，逐步下落，防止碰撞孔壁。钢筋笼下到设计深度，必须在孔口拉十字线以检查钢筋笼中心偏位情况。钢筋笼的顶面和底面标高应符合设计要求，误差不得大于±50 mm。检查符合质量要求后，应对钢筋笼进行固定，一般采取加焊钢筋吊环与护筒壁焊接，防止浇注混凝土中发生钢筋笼上浮或移动现象。

2.9 混凝土配合比确定

参考有关规范及本工程实践证明：用配合比应通过试验确定，塌落度以180～220 mm左右为宜，水泥用量不少于360 kg/m3，混凝土含砂率应为40%～50%，石子最大粒径应小于40 mm，且不大于钢筋间距最小净距的1/3。

2.10 混凝土灌注方法及注意事项

混凝土采用导管灌注法，导管直径一般为0.25～0.3 m，按1～2 m长度分节联接，两节之间采用法兰盘联接紧固。灌注前必须对导管进行气密性试验，经试验无漏气现象后才可使用。导管离孔底要求不大于0.3～0.5 m。导管上设置封底漏斗，漏斗与导管间设隔水盖板。

首批混凝土灌注：首批混凝土储量指是保证一次连续灌注至导管下端埋入混凝土深度1 m以上的混凝土方量。灌注时应先以30～40 L水灰比为0.5～0.6的水泥浆灌入导管内，然后将首批混凝土连续灌入漏斗内。当首批混凝土储备足量时，剪断隔水盖板所拉铁丝，连续快速灌入混凝土[2]。

混凝土灌注中要注意：(1)灌注速度要快。因为约有1.0～1.5 m厚混凝土始终位于混凝土与泥浆接触面，它被后期混凝土顶托上升，若表面混凝土因接近初凝时间失去流动性，将会阻碍混凝土面上升，影响混凝土正常灌注造成断桩事故。因而必须综合考虑环境温度、设备配置等因素，采取一切必要措施加快灌注混凝土灌注速度。要做到随时测量混凝土面高度，计算导管在混凝土中的埋深，上提并逐节拆除导管，要求导管在混凝土中的埋深控制在2～6 m。(2)混凝土灌注中易发生浮筋现象。主要是因为导管埋深太大，混凝土流动推动钢筋笼上浮。这还是要求必须随时测量并计算导管埋深，合理控制导管埋深，适时逐步提升导管[3]。

2.11 质量检测

该工程桩基是渡槽的承重基础，其施工质量直接关系到渡槽整体结构的安全性及使用年限。而灌注桩是隐蔽工程，其质量的判定需要采用专业的检测方法。桩基工程一般按承载力分为摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩，本工程采用混凝土摩擦桩。桩基础质量检测方法一般有低应变检测、声波透射法、静荷载、钻孔取芯、高应变检测等。本项目分别采取了声波透射法和单桩极限承载力试验，检测结果质量良好。

3 结语

该工程钢筋混凝土钻孔灌注桩基础的施工，在地质复杂、外围环境影响工期、施工难度大的条件下，顺利完成84根混凝土灌注桩，合计2500余米，无断桩事故发生。建成至今，质量完好，运行正常。通过该工程施工实践，说明这种施工方法适应性广、方便水中施工，可解决不适宜扩大明挖基础施工问题，并有效降低劳动强度。目前，钻孔灌注桩已广泛用于各类道路、交通、桥梁、市政及水工建筑物的基础处理工程中。