漆水河渡槽基礎工程中的應用研究

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１工程概況

漆水河倒虹吸是寶雞峽灌區塬下北干渠穿越漆水河的大型輸水建筑物，位于國家楊凌農業高新技術產業示范區東北３．５ｋｍ、寶雞峽塬下北干渠樁號２３＋５６７處，全長３８２ｍ，灌溉楊陵、武功、興平等８縣（市、區）７７．７萬畝農田。該工程已運行６０多年，混凝土碳化、附屬設施損毀嚴重，投運以來壅水、淤積、漏水、淤堵等問題嚴重。寶雞峽灌區２０１５年開始實施漆水河倒虹改建工程：在北干渠樁號２３＋４９３～２４＋４２８段，裁彎取直改線，新建跨漆水河的渡槽１座，長４５０ｍ，改造渡槽進出口明渠段２７３ｍ，并對原倒虹吸進行封堵。新建渡槽工程區位于渭河北岸一級黃土塬前部，地勢西北高，東南低，地貌單元由北向南依次劃分為一級黃土塬、渭河三級階地、二級階地及河漫灘。漆水河深切一級黃土臺源３０．０～５０．０ｍ，由北向南流經本區。漆水河河谷寬１８０～３００ｍ，發育有一級階地、二級階地及河漫灘，一級階地階面地形開闊平坦，臺面完整微傾漆水河谷，沖溝不發育，地面高程４５５．５０～４４６．００ｍ，二級階地階面地形平坦，寬度較窄，局部缺失。新建渡槽段基礎土層主要由第四系全新統人工堆積（Ｑ４）素填土、第四系上更新統風積（Ｑ３ｃｏｌ）黃土、第四系上全新統沖積堆積（Ｑ４２ａｌ）壤土及第四系上全新統沖積堆積（Ｑ４１ａｌ）粉質壤土等組成，承載力基本值在１５０～１６０ｋＰａ之間，土層厚度普遍在５～１４ｍ，從控制沉降變形和結構穩定性綜合考慮，渡槽下部結構選用低承臺灌注樁基礎。渡槽基礎設計由承臺和鉆孔灌注樁組成。承臺采用Ｃ２５Ｆ１００鋼筋混凝土，鉆孔灌注樁采用Ｃ２５鋼筋混凝土。兩端槽臺承臺１＃、１５＃橫槽向長９．６ｍ，順槽向寬２．４ｍ，高２．５ｍ。灌注樁采用１排３根樁，樁徑１．２ｍ，樁中距３．６ｍ，邊樁外緣與承臺邊緣距離０．６ｍ，進、出口槽臺樁長分別為４０ｍ、３２ｍ。中間槽墩承臺２＃～１４＃橫槽向長９．６ｍ，順槽向寬６ｍ，高２ｍ。灌注樁采用２排對稱布樁，每排３根，樁徑１．２ｍ，樁中距３．６ｍ，邊樁外緣與承臺邊緣距離０．６ｍ，樁長為２３～４０ｍ。

２鉆孔灌注樁施工技術要點

該工程梁式渡槽樁基根據地質情況采用沖擊鉆成孔。鋼筋籠在鋼筋加工場集中加工，鋼筋籠長度小于２０ｍ按一節綁扎，大于２０ｍ按兩節綁扎，焊接連接，吊車吊裝入孔，導管法灌注水下混凝土。風鎬鑿除樁頭，并逐根進行無破損檢測。

２．１修筑施工平臺

施工用鉆機等機械設備置于堅實穩固的填土上，工作平臺尺寸根據設備尺寸確定，以滿足施工要求和安全為主，且工作平臺標高一般宜高出施工水位１ｍ以上，該工程施工平臺面長２６ｍ，寬１２ｍ，平臺中心填筑河灘砂土，平臺面鋪０．３ｍ厚黃土。工作平臺為順利沖孔施工提供了保證。

２．２樁位施工順序

兩端槽臺１＃、１５＃承臺基礎灌注樁，單排３根樁布設，按先兩側后中間的順序施工；中間槽墩２＃～１４＃承臺基礎灌注樁，雙排對稱每排３根樁布設，按先打每排兩側的４根樁，后打中間２根樁的順序施工。為保證質量和進度，一般相鄰兩樁成樁與沖孔時間應間隔３ｄ以上。

２．３護筒埋設

鋼護筒的埋設必須頂部與工作平臺面持平；護筒的中心線與灌注樁中心偏差應小于５０ｍｍ；鋼護筒周圍一般要用粘土夯填密實，防止筒周滲漏或穿孔。

２．４泥漿制備

泥漿的作用：（１）泥漿在孔壁形成一層較厚的泥皮，阻隔孔內外滲流，保護孔壁；（２）具有懸浮鉆碴的作用；（３）具有很好的流動性，產生一定的上升流速。造漿粘土一般以水化快，造漿能力強，粘度大的膨潤土或地表凍融粘土為好，開孔泥漿采用膨潤土制作，當鉆孔至粘土層時也可使用原土造漿。泥漿主要性能包括比重、粘度、含砂率、膠體率、失水率、酸堿度等。該工程主要控制泥漿粘度和比重，粘度采用１９～２５ｓ，泥漿比重根據土層變化，介于１．２～１．５ｇ／ｃｍ３之間，且要求造壁時粘度高于正常鉆進粘度，并保持護筒內泥漿頂面始終高出筒外水位或地下水位１米以上。

２．５鉆孔

鉆孔施工首先在孔內注滿泥漿，如果是粘土層，直接注入清水，以小沖程反復沖擊以造漿，使泥膏充分擠入孔壁；在護筒刃腳以下２ｍ范圍內，泥漿比重控制在１．２～１．５ｇ／ｃｍ３之間，采用小沖程１ｍ左右反復沖擊，使護筒底部孔壁充分堅實，不出現坍漏現象；黏性土層采用中、小沖程１～２ｍ；粉砂及中粗砂層采用中沖程２～３ｍ，泥漿比重控制在１．２～１．５ｇ／ｃｍ３之間；砂卵石層采用中、高沖程３～４ｍ，泥漿比重控制在１．３ｇ／ｃｍ３左右；軟弱土層及塌孔回填重鉆，采用小沖程反復沖擊，并加黏土塊夾小片石，相應提高泥漿的比重至１．３～１．５ｇ／ｃｍ３之間。鉆進中應保持水位高出地下水位１．０ｍ以上，清空后再及時補水。

２．６鉆進中易發事故處理

鉆進中易發生塌孔、卡錐、掉錐、斜孔等事故，應立即停止鉆進，采取措施處理：塌孔一般是因為泥漿護壁處理不當，或泥漿粘度小、孔內漿面低、外水壓力大，或錐頭撞壁、外界振動等造成。因而要求嚴格按施工規范操作規程執行，消除外界各類因素影響，使泥漿始終起到足夠的固壁作用［１］。卡錐一般是因為發生塌孔未及時發現，鉆進中途掉入石頭，錐頭補強后未檢孔等造成。應切實注意避免誤操作，每班定期檢查錐頭磨損情況；錐頭補強后，必須先檢孔，發現孔底尺寸小于錐頭直徑現象，必須填孔后重新鉆孔。因故停鉆時，孔口應護蓋，嚴禁鉆錐留在孔內，以防埋鉆。掉錐問題，則要避免就須勤檢查鋼絲繩及卡環，一般每班至少檢查兩次，發現問題及時處理，同時備用打撈鉤。當發生斜孔、彎孔、縮頸現象時，可反復緩速上下掃孔進行修正，如修正無效，則須在孔內回填土及小片石至發生斜孔、彎孔、縮頸位置以上，重新鉆孔。

２．７清孔及二次清孔

鉆進孔深達到設計要求，要立即清孔，以保證孔底沉淀物厚度及泥漿的相對密度、含砂率、黏度符合規范要求。用測錘復測孔深及孔底沉渣厚度，符合要求方可準備灌注混凝土。按相關規范摩擦樁的孔底沉淀物厚度應小于１００ｍｍ。在鋼筋籠入孔及混凝土導管準備完畢，灌注混凝土前應測量孔深度，樁底沉渣厚度要滿足規范及設計要求，如不滿足則要二次清孔。二次清孔有換漿法、高壓射水、吹風等方法，使泥漿濃度降低后再灌注混凝土。

２．８鋼筋籠吊放

清孔并檢查質量合格后，應立即吊裝鋼筋籠。采用吊車吊裝，對準孔位，吊直扶穩，逐步下落，防止碰撞孔壁。鋼筋籠下到設計深度，必須在孔口拉十字線以檢查鋼筋籠中心偏位情況。鋼筋籠的頂面和底面標高應符合設計要求，誤差不得大于±５０ｍｍ。檢查符合質量要求后，應對鋼筋籠進行固定，一般采取加焊鋼筋吊環與護筒壁焊接，防止澆注混凝土中發生鋼筋籠上浮或移動現象。

２．９混凝土配合比確定

參考有關規范及本工程實踐證明：用配合比應通過試驗確定，塌落度以１８０～２２０ｍｍ左右為宜，水泥用量不少于３６０ｋｇ／ｍ３，混凝土含砂率應為４０％～５０％，石子最大粒徑應小于４０ｍｍ，且不大于鋼筋間距最小凈距的１／３。

２．１０混凝土灌注方法及注意事項

混凝土采用導管灌注法，導管直徑一般為０．２５～０．３ｍ，按１～２ｍ長度分節聯接，兩節之間采用法蘭盤聯接緊固。灌注前必須對導管進行氣密性試驗，經試驗無漏氣現象后才可使用。導管離孔底要求不大于０．３～０．５ｍ。導管上設置封底漏斗，漏斗與導管間設隔水蓋板。首批混凝土灌注：首批混凝土儲量指是保證一次連續灌注至導管下端埋入混凝土深度１ｍ以上的混凝土方量。灌注時應先以３０～４０Ｌ水灰比為０．５～０．６的水泥漿灌入導管內，然后將首批混凝土連續灌入漏斗內。當首批混凝土儲備足量時，剪斷隔水蓋板所拉鐵絲，連續快速灌入混凝土［２］。混凝土灌注中要注意：（１）灌注速度要快。因為約有１．０～１．５ｍ厚混凝土始終位于混凝土與泥漿接觸面，它被后期混凝土頂托上升，若表面混凝土因接近初凝時間失去流動性，將會阻礙混凝土面上升，影響混凝土正常灌注造成斷樁事故。因而必須綜合考慮環境溫度、設備配置等因素，采取一切必要措施加快灌注混凝土灌注速度。要做到隨時測量混凝土面高度，計算導管在混凝土中的埋深，上提并逐節拆除導管，要求導管在混凝土中的埋深控制在２～６ｍ。（２）混凝土灌注中易發生浮筋現象。主要是因為導管埋深太大，混凝土流動推動鋼筋籠上浮。這還是要求必須隨時測量并計算導管埋深，合理控制導管埋深，適時逐步提升導管［３］。

２．１１質量檢測

該工程樁基是渡槽的承重基礎，其施工質量直接關系到渡槽整體結構的安全性及使用年限。而灌注樁是隱蔽工程，其質量的判定需要采用專業的檢測方法。樁基工程一般按承載力分為摩擦樁、端承樁、摩擦端承樁，本工程采用混凝土摩擦樁。樁基礎質量檢測方法一般有低應變檢測、聲波透射法、靜荷載、鉆孔取芯、高應變檢測等。本項目分別采取了聲波透射法和單樁極限承載力試驗，檢測結果質量良好。

３結語

該工程鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎的施工，在地質復雜、外圍環境影響工期、施工難度大的條件下，順利完成８４根混凝土灌注樁，合計２５００余米，無斷樁事故發生。建成至今，質量完好，運行正常。通過該工程施工實踐，說明這種施工方法適應性廣、方便水中施工，可解決不適宜擴大明挖基礎施工問題，并有效降低勞動強度。目前，鉆孔灌注樁已廣泛用于各類道路、交通、橋梁、市政及水工建筑物的基礎處理工程中。

參考文獻

［１］黃永庫．鋼筋砼灌注樁基礎施工要點［Ｊ］．陜西水利．２００２（０２）：３８－３９．

［２］彭任香，羅奎．灌區渠道現澆混凝土主要施工技術［Ｊ］．湖南水利水電．２０１１（０２）：２０－２１．

［３］王文．東榮三礦主井井塔砼灌注樁的施工［Ｊ］．裝備制造．２０１０（０１）：１５＋２４１．

作者:黃悅 單位:陜西省寶雞峽引渭灌溉中心