混凝土灌注桩在卧虎山供水工程中的应用

李金宝

（临沂市罗庄区水务局，山东 临沂 276000）

济南市卧虎山水库供水线路改造工程是南水北调续建配套工程的重要组成部分，建成后设计供水规模为5万m3/d。工程内容包括维修砧子山隧洞2.4km；新建砧子山隧洞出口～兴隆水库管道2.33km；新建兴隆水库～孟家水库隧洞6.38km。其中，新建管道工程为铺设DN1200螺旋钢管2.21km。但该地段地基条件较差，必须要进行加固处理。

1 工程段地质条件

砧子山隧洞出口至兴隆水库（2+400-4+730）段属山间凹地～山前平原地貌单元，地层主要为黄土状粉质壤土夹碎石土，局部见奥陶系灰岩。其土质物理力学指标如表1所示。该施工段存在较为明显的不均匀沉降现象，会对沿线管路工程造成影响。

表1 地基土物理力学指标（部分）

2 混凝土灌注桩技术的应用分析

2.1 加固方案选择

由于本项目管道铺设采用架空方式进行，因此需对沿线支墩位置地基进行加固处理。针对该工程特点，可选用的地基加固方案包括强夯法、振动沉管灌注桩、混凝土灌注桩、人工挖孔灌注桩等，各方案优缺点对比详见下表2所示。结合工程实际，本项目灌注桩长度小，直径大，施工容易，因此选择混凝土灌注桩作为最终施工方案。

2.2 混凝土灌注桩加固方案分析

混凝土灌注桩技术的施工步骤主要有：方案设计→场地平整→桩位放样→开挖浆池、浆沟→钻机就位、孔位校正→钻机钻进→清孔→下钢筋笼→设立导管→浇筑混凝土→拔出护筒→成桩养护，下面针对重要施工步骤进行分析。

1）桩体参数设计。桩体承载力R与桩体材料强度、配筋率、桩体直径和深度密切相关，其计算公式见（1）所示。根据上覆支墩、管道的重力，计算得桩体承载力R≥5500KN满足要求，由此设计本项目桩体参数如下：桩体（圆柱体）直径d=800mm，长度L=3500mm，材料为C25等级混凝土。此外，桩体内主筋Ф32mm，共16根；螺旋筋Ф10mm，共 36根。

式中：Ψ为桩体工艺系数，灌注桩取值0.8；fc为混凝土轴心抗压强度值，可试验确定；Aps为桩体横截面面积；fy为纵向主筋抗压强度值，试验确定；As为纵向主筋横截面面积。

2）钻孔施工。①准备工作：将施工场地清除干净，软弱地层需挖除后用粘土回填夯实。用挖掘机、推土机推平形成工作平台后，按照设计要求，确定并复核孔位；②护筒埋设：桩基位置确定后，标出护筒位置和开挖范围，之后人工开挖到确定标高并埋入护筒。为防止塌孔及漏水现象发生，四周用黏土回填夯实，护筒顶面应高出地面0.2m。本项目护筒长度2.0m，材质为Q235钢板，厚8mm；③泥浆制作：在钻孔中泥浆有护壁、携渣、冷却等作用。本项目泥浆材料选用塑性指数Ip≥17的黏性土，加入膨润土、分散剂、增黏剂拌合而成。技术指标如下：密度1.1～1.3g/cm3，含沙率≤4%，黏度 18～22s，胶体率大于 95%；④钻孔：根据不同地质情况，及时调节进尺，本项目要求下钻速度不大于20cm/min。钻进过程中技术人员应及时对孔径、孔深、斜度、泥浆稠度进行检查调整。如遇不良情况，果断采取相应措施，以保证成孔质量；⑤清孔：采用“换浆法”进行，利用泥浆泵进行泥浆循环，待孔内浮渣、泥浆稠度达到设计值后持续不少于5min方可结束。

表2 各个加固方案优缺点分析

3）钢筋笼安装。本项目要求主筋间距偏差不大于10mm；箍筋间距偏差不大于20mm，钢筋笼保护层厚度设计为50mm，采用双吊点法下放钢筋笼。

4）混凝土灌注。①灌注混凝土技术指标如下：坍落度18～22cm，水泥用量不少于360kg/m3，细骨料为中粗砂；粗骨料宜选用卵石或碎石，其最大粒径应不大于2.5cm，且不得大于钢筋最小净距的1/3和导管内径的1/6；②导管安装：本项目采用“导管法”灌注，导管为Ф30cm钢管，法兰盘连接，使用前进行密封和抗拉强度试验。导管安装时分段拼装，用起重设备逐步吊入孔内，下端吊入孔内后用井盘及夹板予以固定，然后吊起上端，与下端连接，完成后撤掉井盘及夹板，整体下入孔内；③导管安好后，在导管内安放一个导注塞。根据孔深设计要求，确定导管底部至孔底的高度，上部用井盘及夹板固定，然后在上部安设下料斗。混凝土浇筑过程中，随时检查混凝土深度，确保导管埋置深度，以控制拔管时间。混凝土浇筑必须连续进行，如遇卡管、漏水等现象，必须抓紧处理并报请监理工程师。灌注结束时，桩顶混凝土高程应比设计桩顶高出0.5～0.8m，以保证桩头质量，高出部分在支墩施工时进行凿除。④灌注桩施工完成后，桩顶混凝土未达到设计强度等级的40%时，采取覆盖草帘等养护措施。为防止因震动或土体侧向挤压而造成桩变形或裂断，灌注桩宜采取间隔施工。

5）桩体质量检测。桩体灌注完工后，对桩位、有效桩径、顶高程及有效长度进行抽样检查。本项目采用“低应变动力法”来检测桩身完整性，抽检数量不少于总量的20%。经检测，本项目桩体质量合格率达到100%。

3 结语

混凝土灌注桩对提高地基承载力作用显著，且施工工艺成熟，质量有所保证。卧虎山供水线路改造工程通过应用该技术，有效保证了输水管路的稳定和畅通，且本项目桩体长度小、直径大，施工速度也完全满足工期要求。钻孔和灌注施工对桩体质量影响最大，因此在应用时必须保证其质量。

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