張 劍

(江西省水利水電建設(shè)集團(tuán)有限公司，南昌 330000)

0 引 言

在供水工程渡槽施工中，經(jīng)常會遇到強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件，此種地質(zhì)條件比較很復(fù)雜，處理不當(dāng)容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，影響渡槽的總體質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。常用的處理方法有換填法、水泥攪拌樁、沖孔灌注樁等。換填法換填的深度有限，難以滿大深度強(qiáng)濕陷性地質(zhì)的處理要求。水泥攪拌樁需要大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)場，進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件比較復(fù)雜，大型設(shè)備通常難以達(dá)到指定的位置。因此，采用沖孔灌注樁施工技術(shù)，具有更強(qiáng)的適應(yīng)性、施工難度比較大、施工速度快、施工質(zhì)量好、施工成本低等優(yōu)勢。非常契合強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件的要求?；诖耍斜匾Y(jié)合工程實例，來分析強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件下沖孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用要點。

1 工程概述

甘肅省引洮二期主體工程五干渠1#渡槽是一座連接五干渠1#隧洞與1#暗渠，引流灌溉水的工程，防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計洪水為20a一遇(P=5%)；校核洪水為50a一遇(P=2%),相應(yīng)洪峰流量分別為79.5m3/s和116m3/s。1#渡槽跨越高家河，渡槽全長84m。溝道左岸上部為馬蘭黃土，結(jié)構(gòu)疏松，具有中強(qiáng)濕陷性，厚約10m；下部為黃土狀土，中實-密實，厚10-30m,下伏粉砂質(zhì)泥巖；溝底洪積砂礫石厚約4m,下伏黃土狀土；溝道右岸上部為黃土狀土，結(jié)構(gòu)疏松，具有中強(qiáng)濕陷性，屬于中高壓縮性、弱透水性土，厚約8m左右；下部為黃土狀土，中密-密實，其上部6m具有輕微濕陷性，厚10-30m，下伏粉砂質(zhì)泥巖，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，成巖程度底，巖性軟弱，巖中天然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度0.5-2MPa，屬于極軟巖。

2 沖孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用

2.1 設(shè)計參數(shù)和工藝流程

甘肅省引洮二期主體工程五干渠1#渡槽的地質(zhì)條件為強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件，在施工中采用了鉆孔灌注樁，樁端持力層為粉砂質(zhì)泥巖；樁身混凝土強(qiáng)度為混凝土C35(F150，抗酸)，坍落度控制在180-220mm，水泥用量≥360kg/m3。在具體施工中選擇了CZ-8型沖擊鉆機(jī)進(jìn)行施工，具體的工藝流程如圖1所示：

2.2 合理選擇施工材料和水下混凝土

在沖孔灌注樁施工中為保證施工質(zhì)量，需要嚴(yán)格控制水泥、細(xì)集料、粗集料、外加劑、水等原材料的性能、規(guī)格、使用條件滿足強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件的需求。此外，還要保證混凝土的質(zhì)量、性能等都能滿足強(qiáng)濕陷性地質(zhì)基礎(chǔ)加固的需求，尤其是混凝土的級別需要符合設(shè)計規(guī)定。

圖1 沖孔灌注樁施工流程圖

2.3 保證灌注樁鉆孔質(zhì)量

在強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件下沖孔灌注樁施工中鉆孔是主要工序，鉆孔時需要采取長度適中的護(hù)筒，以保護(hù)孔口，并保證鉆孔中的泥漿高度始終在設(shè)計允許的范圍中[1]。護(hù)筒埋設(shè)要符合以下條件：其一是護(hù)筒的頂部要高出鉆孔孔外水位1-2m之間；其二是護(hù)筒中心的豎直線需要和沖孔灌注樁的中心相互重合，控制平面允許誤差在50mm左右，豎直線傾斜度不能超過1%。具體情況如圖2所示：

圖2 護(hù)筒和鉆頭對準(zhǔn)示意圖

在護(hù)筒上拉十字線，是使鉆機(jī)的鉆頭對準(zhǔn)樁的中心線，等鉆機(jī)對準(zhǔn)后往護(hù)筒里放水，采用泥漿護(hù)壁進(jìn)行鉆孔。在鉆孔排渣、提升鉆頭或者引發(fā)故障需要停鉆時，需要保證孔內(nèi)具有規(guī)定的水位和要求的泥漿相對密度及黏度。

2.4 沖孔灌注樁固孔

在強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件下沖孔灌注樁施工需要做好泥漿護(hù)壁工作，以免在鉆進(jìn)過程中發(fā)生坍塌。要盡量選擇質(zhì)量和各項性能達(dá)標(biāo)的黏土懸浮泥漿。按照所選擇的鉆孔方法進(jìn)行適用性論證，達(dá)到要求后才能使用。鉆孔泥漿液面的高度必須始終高于孔外水位1.0-1.5m之間。

2.5 鉆孔工序和清孔

鉆孔時需要在間距4m內(nèi)的任何混凝土灌注樁完成24h之后才能開始，以免影響相鄰沖孔灌注樁的混凝土凝固效果。盡快完成鉆孔工作，本工程在鉆孔時，選擇了6臺CZ-8型沖擊鉆機(jī)同時鉆進(jìn)的方法，有效保證了鉆孔效率。在鉆孔施工中要盡量連續(xù)進(jìn)行，避免中斷[2]。因工程地質(zhì)條件為強(qiáng)濕陷性地質(zhì)，承載力比較低，含水量比較大，為保證鉆孔質(zhì)量，先對其地基進(jìn)行加固處理，以保證強(qiáng)濕陷性地質(zhì)具有良好的強(qiáng)度，確保能夠承受鉆進(jìn)時形成的壓力及柱鉆孔設(shè)備的自身重力；然后調(diào)整鉆進(jìn)和放樣位置的精度，保證鉆頭和放樣點位的誤差在允許范圍中；最后要做好鉆進(jìn)記錄，及時勘查地質(zhì)并和設(shè)計方案進(jìn)行對比，精確掌握地質(zhì)條件數(shù)據(jù)，調(diào)整鉆孔壓力和鉆進(jìn)速度，以控制鉆孔質(zhì)量。

當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計要求之后，要由現(xiàn)場工程監(jiān)理師進(jìn)行檢驗，驗收合格之后，及時清孔。本工程在清孔時孔內(nèi)水位始終保持在地下水位以上1.5-2.0m之間，以免發(fā)生孔壁塌陷問題。本工程鉆孔清孔選擇了正循環(huán)排渣法，取得了良好效果，具體的清孔示意圖如圖3所示：

圖3 鉆孔清孔示意圖

圖3中1表示鉆桿；2表示送水管；3表示主機(jī)；4表示鉆頭；5表示沉淀池；6表示潛水泥漿泵；7表示泥漿池。

2.6 鋼筋骨架

鉆孔清孔完成之后，混凝土灌注之前需要將樁的鋼筋骨架整體放到鉆孔中，如果鋼筋骨架安裝完成之后，受到現(xiàn)場條件或者其他因素的限制，無法及時澆筑混凝土，要及時將其移出，待混凝土澆筑時，再重新下放，以免鋼筋骨架破壞孔壁，影響最終的施工質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。在鋼筋骨架上需要布設(shè)內(nèi)支撐架，以免在運(yùn)輸和吊放時發(fā)生變形，在頂面做好加固措施，避免鋼筋骨架上浮，本工程施工中，通過安裝混凝土墊塊的方法，避免了鋼筋骨架發(fā)生上浮問題，混凝土墊塊沿著樁長的間距不能超過2m，橫向周圍不能<4處[3]。

2.7 灌注混凝土

混凝土灌注之前，需要檢查坍落度和均勻性，不符合要求的混凝土不能使用?；炷凉嘧⒁B續(xù)進(jìn)行，避免中途停止，灌注時也不能發(fā)生離析現(xiàn)象。水下混凝土灌注示意圖如圖4所示：

開始灌注之前，要檢查導(dǎo)管進(jìn)入鉆孔的深度，保證導(dǎo)管頭到孔底的距離在250mm-400mm之間。首批灌注的混凝土數(shù)量，要滿足導(dǎo)管初次埋設(shè)深度和填充導(dǎo)管底部間隙的需求[4]。以免泥漿或者是水進(jìn)入管內(nèi)，且不能超過6m，逐步完成混凝土灌注。

3 施工中常見的問題和處理措施

3.1 塌孔問題和處理措施

塌孔是沖孔灌注樁施工中比較常見的問題，主要表現(xiàn)為鉆孔內(nèi)部水位突然下降，且孔口不斷有密集的水泡冒出，鉆機(jī)運(yùn)行負(fù)荷明顯增大等。引發(fā)塌孔的主要原因是：泥漿密度不足，無法起到護(hù)壁的作用；在鉆孔時沒有及時補(bǔ)充泥漿；護(hù)筒埋設(shè)深度不足，下端孔口漏水等。

塌孔問題的處理措施為：在強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件下應(yīng)用沖孔灌注樁施工技術(shù)時，需要嚴(yán)格控制進(jìn)尺的速度，盡量選擇密度、黏土、膠體率比較大的高質(zhì)量、高品質(zhì)泥漿；在鉆孔時可適當(dāng)提升護(hù)筒的高度，以達(dá)到提高水頭的效果；孔口發(fā)生塌陷之后，要及時拆除護(hù)筒回填鉆孔，重新埋設(shè)新護(hù)筒后再繼續(xù)鉆孔[5]。

圖4 水下混凝土灌注示意圖

圖4中1表示上料斗；2表示貯料斗；3表示滑動；4表示卷揚(yáng)機(jī)；5表示漏斗；6表示導(dǎo)管；7表示護(hù)筒；8表示隔水栓。

3.2 斜孔問題和處理措施

本工程所在區(qū)域為典型的強(qiáng)濕陷性地質(zhì)，地質(zhì)條件復(fù)雜，部分標(biāo)段有較大的孤石和探頭石，在有傾斜的軟硬地層交界位置施工鉆孔時，就極易發(fā)生斜孔問題。此外，鉆機(jī)底座穩(wěn)定不足，基礎(chǔ)平整度不夠，會影響鉆桿的垂直度，從而引起斜孔問題。

斜孔問題的處理措施為：在安裝鉆孔設(shè)備時，要先進(jìn)行基礎(chǔ)和基座的找平及調(diào)整工作，起重滑輪和護(hù)筒中心要盡量在一條直線上，邊鉆進(jìn)，邊校驗，發(fā)現(xiàn)傾斜及時停止鉆孔，處理之后再繼續(xù)鉆進(jìn)[6]。在容易發(fā)生斜孔的軟硬地層交界處鉆進(jìn)時，需要嚴(yán)格控制進(jìn)尺深度，低速鉆進(jìn)。

4 結(jié) 語

綜上，結(jié)合工程實例，分析了基于強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件下的沖孔灌注樁施工技術(shù)，分析得出，強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件是供水工程渡槽施工中比較常見的地質(zhì)條件，質(zhì)地松軟，承載力差，無法滿足渡槽施工的需求，需要采取一系列行之有效的方法和技術(shù)措施進(jìn)行全面處理，才能滿足渡槽施工的需求。沖孔灌注樁施工技術(shù)在施工質(zhì)量和適應(yīng)性等方面有明顯的優(yōu)勢，能夠有效處理和加固強(qiáng)濕陷性地質(zhì)條件，滿足渡槽施工的需求，值得在類似工程中推廣借鑒。