基于古学水电站厂房基础处理的大直径冲孔灌注桩施工技术探讨

2014-12-25潘大飞中国水利水电第十一工程局有限公司第七分局河南郑州450000

江西建材 2014年20期

关键词：桩位冲孔清孔

■潘大飞 ■中国水利水电第十一工程局有限公司第七分局，河南郑州 450000

1 工程概况

1.1 工程概况

古学水电站位于四川甘孜藏族自治州得荣县境内定曲河上，电站装机两台，单机容量45MW，总装机容量90MW。岸边地面厂房位于卡日共村上游约350m处定曲河左岸一级阶地上，厂区建筑物主要由主副厂房、GIS楼和尾水建筑物等组成。

1.2 地质情况

厂房阶地长291m，宽19.0m～35.0m，高于河水面3.0m～6.0m，呈条带状。场地内上部地层为第四系冲洪积砂卵砾石层，地表4.0m～5.0m为耕植砂土层。砂卵砾石层厚约17.0m，结构较密实，其中5.0m～13.7m段主要为砂卵石、碎石夹漂块石，卵砾石含量55%，砂含量45%，透水性强，稳定性好，承载力较高；下部13.7m～42.0m主要由粗砾砂、中、细砂组成，夹有少量卵砾石，结构中密～密实，承载力较高，经过适当的工程措施处理后作为厂基的持力层。

1.3 桩基参数

地面发电厂房基础采用冲击成孔灌注桩，设计为20根直径为1.5m的大直径钢筋混凝土冲孔灌注桩；基础持力层为弱风化岩石，桩端进入持力层≥1.0m，相邻桩桩底高差不大于相应的桩间净距的二分之一；桩身混凝土等级为C30。桩基设计技术参数如下表：

表1 桩基设计技术参数表

2 冲孔灌注桩施工工艺流程

施工顺序为：测量放线及施工准备→桩机就位→护筒埋设→冲孔及终孔检查→清孔→钢筋笼制安→导管安装与二次清孔→水下砼灌注→破桩头及成桩检测。

3 施工工艺

3.1 测量放线及施工准备

由测量工程师用全站仪准确测量出每根桩的桩位，用钢筋埋入土中作好标记并固定，在施工前注意保护未施工桩的桩位标不受扰动破坏。在平台桩位空档处布置泥浆池、排水沟，道路填筑厚度不小于30cm。

3.2 桩机就位

采用CZ-60型冲击钻机钻孔，移机对准桩位，使钻机天车前缘、桩位中心在同一铅垂线上，并将机台垫平，垫实。

3.3 护筒埋设

护筒采用δ=5～7mm钢板卷制而成，护筒内直径为1700mm，护筒长度单节1.0m。护筒中心线与桩中心线垂合埋设，深度0.7～1.0m，埋好后复核校正，中心偏差控制在20mm以内，其倾斜度控制在0.5%以内，护筒顶高出地面20～30cm，顶部开设1～2个溢浆口，使孔内溢流泥浆流入排浆沟，减少污染。

3.4 冲孔及终孔检查

冲孔前，需经监理工程师同意后方可开钻。钻机安装就位后，底座和顶端要平稳，不得产生位移和沉陷。进入正常钻进后，采用4～5m中、大冲程，但最大冲程不超过6m。当冲进至基岩面时，必须放慢冲进速度，避免斜孔；钻孔达到要求深度后，对孔深、孔位、孔径、孔形和倾斜度进行检查，并将检查结果填入终孔检查表。

3.5 清孔

清孔采用换浆法，不得用加深孔深来代替清孔。钢筋笼下放完毕，须进行二次清孔。清孔后，从孔底提取的泥浆指标要符合规范要求，即比重应小于1.25，含砂率不得大于8%，黏度不得大于28s。在灌注水下混凝土前，孔底沉淀物厚度不超过设计图纸的规定值50mm，提前做好灌注水下混凝土准备工作，缩短清孔至灌注水下混凝土间隔时间。

3.6 钢筋笼制安

在冲孔的同时，按照设计要求，接头要错开，同一截面接头数不大于钢筋总数的50%。本工程灌注桩设计为钢筋混凝土端承桩，钢筋笼加工在加工区内成型，采用分节制作，桩顶首节采用批量制作，桩身桩底段根据孔深情况单节制作；单节最大笼长不超过9m，便于吊车吊装入孔，安装固定。

钻孔一次清孔完成后采用25t吊车将钻机吊离孔口，然后将单节验收合格的钢筋笼人工抬至孔口，25t吊车起吊，孔口搭接焊连接安装。

3.7 导管安装与二次清孔

钢筋笼安装验收合格后，立即安装浇筑导管，导管底管口距孔底小于50cm。安装完毕后进行二次清孔，二清采用反循环方式，清孔泥浆为新鲜泥浆，其输入比重应小于1.25，含砂率不得大于8%，黏度不得大于28s。清孔后，采用标准测绳，上拴钢制园锥形测锤，测定孔底沉碴厚度小于5cm，且有明显触底手感后结束；结束反循环二次清孔后，改用正循环，保持孔内泥浆处于流动状态，直到开始浇注混凝土。

3.8 水下砼灌注

水下砼浇筑采用预拌商品砼。开始浇注前，应先检查孔底沉渣厚度，不满足要求时应通过重新掏孔；浇注时，应保证导管底部距孔底0.3～0.5m，且应保证砼的初灌量，使导管第一次埋入砼面以下0.8m以上；严防导管拔出砼面，造成断桩；砼浇注结束后，最终导管起拔应缓缓上提。

3.9 破桩头及成桩检测

在破桩前，测量人员根据施工图测量出需破除桩高，并在桩顶位置设置10～15CM的切割线。加钻顶断，钻头水平或稍向上，位置在桩顶线以上10～15CM。成桩检测，采用超声波和小应变检测对所有桩身完整性进行检验；采用静载荷试验来进行竖向承载力检验。

4 施工过程中质量控制要点

4.1 施工机具的选择

综合考虑本工程的场地和地质条件，确定采用CZ-60型冲击钻机，空心冲锤。CZ-60型冲击钻钻进效率较高，钻渣量也较大。分离钻渣不及时还会使循环液变成废液，使钻渣废液量剧增，加大施工现场钻渣液的处理工作量，而且易造成废液在施工现场的漫流，影响文明施工。

4.2 桩机就位的控制

在灌注桩施工中的桩位控制必须引起高度重视，一旦发生错误将难以弥补。在冲孔过程中应定时或不定时的复核钢丝绳是否与桩位中心重合，这样桩的垂直度和桩位才有保证。

4.3 泥浆制备

冲孔灌注桩是靠泥浆护壁，防止坍孔，运用泥浆循环清孔掏渣，泥浆比重和粘度是两项最直观、最重要的指标，泥浆比重太小则难以护壁，容易坍孔；泥浆比重太大则会影响冲孔进度且壁膜太厚，因此，正确控制泥浆比重是成孔施工顺利及保证质量的一个重要环节。

4.4 冲击成孔

冲击成孔的原理是通过卷场机悬吊起冲锤形成一定的势能，以冲锤的自由落体运动产生的的冲击力把岩层破碎成孔，一部分渣石挤入孔壁，一部分用泥浆浮起排除。开始应低锤密击，至孔深超过护筒底以下3m～4m后，可加快速度。当在粘土和亚粘土层中冲击时，应采用中小冲程0.5m～1.0m冲孔，并补充稀泥浆或清水，避免糊锤；地下水位低，要加水补充，发现漏水及时补充，始终保持孔内水位高于地下水位1.5m左右，以防坍孔；遇岩层表面不平或倾斜，应抛入20cm～30cm厚块石，使孔底表面略平，然后低锤快击使其成一紧密平台后，再进行正常冲击，同时泥浆比重可降到1.2左右，以减少冲锤阻力，但又不能过低，避免渣粒浮不上来，排渣困难。

4.5 清孔

通常运用两次清孔来达到混凝土灌注前对泥浆的技术性能要求。第一次清孔是冲孔至持力层并进入持力层达到设计深度要求时进行的泥浆循环清孔工作，第二次清孔是在下完钢筋笼和导管后，利用导管进行清孔。在清孔过程中必须保持孔内水头，防止坍孔，清孔完毕后孔底500mm以内的泥浆应达到以下技术性能要求：孔底沉渣厚度≤50mm，泥浆比重≤1.25，含砂率≤8，粘度≤28S。

4.6 水下混凝土的灌注

首先，混凝土的强度等级必须满足设计要求；此外，水下混凝土还需控制初凝时间及良好的和易性。水下混凝土在灌注过程中应控制以下几个点：(1)水下混凝土灌注前应检查桩底的沉渣厚度与泥浆技术性能指标，不符合要求则应再次清孔。(2)灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，要防止砼拌和物从漏斗处掉入孔中，使泥浆内含有水泥而变稠凝结；当导管内砼不满含有空气时，后续砼要徐徐灌入。(3)当砼面升到钢筋骨架下端时，尽量缩短砼总的灌注时间，防止顶层砼进入钢筋骨架时，砼的流动性过小。(4)在灌注将近结束时，如出现砼顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀物，使灌注顺利进行。(5)控制好最后一次的灌注量，桩顶不得偏低，必须保证凿除泛浆高度后的桩顶混凝土达到强度设计值。