硬切割咬合桩防渗墙施工技术研究与应用

鲁四海

摘 要 平桥水库防渗加固工程，由于工期紧、地质复杂，传统的咬合灌注桩采用套管钻机软切割施工，在有坚硬岩石夹层的地层中难以钻进、易产生相邻孔砼管涌等，且对施工设备要求较高，文章结合在本项目的应用介绍其施工工艺原理与关键技术控制，并对其实际防渗效果进行验证，并与传统全套管软切割法工艺进行对比。

关键词 咬合排桩;硬切削法;防渗

引言

咬合灌注防渗桩一般多用于基坑围护结构，起到基坑支护以及帷幕止水的作用，以往大坝防渗加固一般以灌浆为主，随着大坝建设对于工期要求、经济效益等越来越高的要求，我们尝试使用硬切割咬合灌注桩防渗墙工艺进行大坝防渗加固。本项目硬切割咬合灌注桩防渗墙的成功应用，为类似工程案例提供参考。

1工程概况

平桥水库工程位于安龙县普坪镇境龙新村鲁沟河上游平桥河河段，属于鲁沟河流域，枢纽主要建筑物由混凝土面板堆石坝、溢洪道、引水系统等组成。总库容7898万m3，为中型水库，工程等别为Ⅲ等。

2加固方案选择

根据前期阶段地勘报告以及现场开挖后实际开挖的地质情况，河床及右岸存在大范围煤层地基，煤层的变形模量远低于左岸的弱风化岩体，强度低、压缩量大，遇水易软化，且其层位多、厚度较大，不良工程特性突出。由于常用的基础固结灌浆加固方式难以确保加固地基具有足够的承载力，且如要满足设计的防渗要求还需单独设置帷幕灌浆。从安全、经济以及可操作性出发，本项目采用咬合灌注桩防渗墙加固处理。

针对本工程煤层地基的特殊性，在坝趾板范围内上、下游各布置一排咬合灌注桩防渗墙，桩径1.2m，桩间距0.9m;中间布置一排灌注桩，桩径1.2m，桩间距1.8m。

3咬合桩施工工艺

3.1 施工工艺流程

场平→放样→导槽浇筑→钻机定位→钻Ⅰ序孔→成孔检测→钻Ⅱ序孔→钢筋笼制安→安装水下砼灌注导管→灌注→验收。

硬切割咬合灌注桩防渗墙采用旋挖机钻孔施工，在桩与桩之间形成相互咬合排列的一种围护结构。桩为一根Ⅰ序桩一根Ⅱ序桩间隔布置。施工时先施Ⅰ序桩后施工Ⅱ序桩，Ⅰ序桩灌注素混凝土。Ⅰ序桩施工待终凝后，相邻两Ⅱ序桩采用旋挖机切割掉相邻Ⅰ序桩与Ⅱ序桩相交部分的混凝土，并完成下钢筋笼，实现相邻两桩咬合。实际施工过程中，将Ⅰ序桩和Ⅱ序桩分段计划好施工顺序，采取跳打的方式施工一段Ⅰ序后再施工Ⅱ序桩[1]。

4重要工艺

4.1 桩位放样

根据施工图及测量控制资资料，按图进行桩位放样。钻机施工前放出准确的桩位线，根据设计图纸使用全站仪定桩位，在桩位点打木桩或钢筋桩，埋深300mm，桩上定出桩位中心，并用“十字栓桩法”做好标识，并加以保护。对轴线、桩位进行测量复核，并做出复核记录，经复核确认桩位正确无误后，方可下钻。

4.2 钻孔

旋挖钻机通过自行履带就位，钻头对准放样点，误差控制在2cm以内，调整钻杆垂直度后钻进，其工作循环为：对准→下钻→钻进→提钻→反转锁定→提升钻机回转解锁泄土→再对准。

4.3 灌注水下混凝土

（1）在混凝土灌注过程中要充分考虑温度、运距、外加剂等对混凝土坍落度的影响。混凝土的灌注在二次清孔后，完成沉渣厚度检验和泥浆比重试验合格后的半个小时内进行，并连续灌注完成。

（2）第一车混凝土的量应满足导管埋入混凝土1.0m以上，灌注方量由现场计算确定。

（3）水下混凝土连续施工，不许间断，灌注过程须详细记录。对浇筑过程中的一切故障都要记录备案，注意：

①在各项试验、测试合格后方可进行混凝土浇筑，在建筑过程中需全过程进行各项试验、测试;②混凝土初灌使用的料斗容量必须满足初灌导管埋深大于1m;③浇筑过程中时刻注意混凝土面高度，确保导管埋深处于2～6米范围内;④当导管埋深超过允许范围时，及时拔出导管，拔出的导管应当及时冲洗干净码放整齐。

5对比软切割咬合桩的优势

（1）硬切割咬合桩未使用超缓凝混凝土，不需要在施工完两个相邻两个Ⅰ序桩后立即施工Ⅱ序桩，便于组织设备、人员，减少交叉作业，所以可以分段分序有组织施工;

（2）全护筒软切割咬合桩使用缓凝混凝土，需要对缓凝时间进行精确控制，如果Ⅰ序缓凝剂缓凝时间过段，早于Ⅰ 序桩成桩时间，将导致施工Ⅱ序桩咬合成桩失败;如果缓凝时间过长，则很容易造成相邻桩灌注砼管涌事故，造成工期损失以及经济损失;

（3）全护筒软切割咬合桩使用全护筒钻机，当遇到较坚硬的大面积地下障碍物时将束手无策，此时只能先进行清除障碍的工作，随后回填土方后再进行施工，严重影响施工进度，并造成经济损失。

6关键工序质量控制

6.1 桩位偏差及垂直度控制

在施工前由两个不同的人进行坐标复核，经确认无异议后引出控制点。在场周围布设控制网，桩孔坐标必须严格遵照下列程序：计算→复核→测量→复测。每道工序由专人负责检查，实行签字负责制度。桩的垂直度标准为3‰，在施工中注意套管的顺直度检查和校正，成孔过程中桩的垂直度监测和检查等，在成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时进行纠偏调整，有利用钻机油缸纠偏及A桩、B桩纠偏。

6.2 预防堵管事故

根据本工程实际情况结合类似施工经验，造成堵管原因可能会有如下几种。

（1）导管内壁残留混凝土，造成混凝土通过受阻力增大，或由于导管密封不严漏气，造成管内进水而使混凝土局部离析。

（2）混凝土质量不合格。混凝土和易性差，导致混凝土在导管内离析，或在运输中未充分搅拌离析。

（3）埋管过深或过浅，埋管过深造成导管孔口压力过大，造成混凝土下料不暢，埋管过浅在浇筑过程中，导致脱管，使泥浆与砂浆混合物反压管内。

6.3 浮笼事故

下料过快、导管埋深过深是浮笼的主要原因，应按照规范要求埋置导管，同时泥浆过浓或泥浆含砂率大同样也会导致浮笼。

7结束语

通过实践证明，咬合灌注桩防渗墙采用旋挖硬切割工艺咬合效果和止水效果良好，成桩质量优良，旋挖硬切割法施工防渗咬合桩满足设计要求，工艺合理可行，适用于多种复杂地层防渗咬合排桩成孔施工，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1] 咬合式排桩技术标准：JGJT 396-2018.[S].中国：中国标准出版社，2018.