岸坡修复工程建设中钻孔灌注桩护岸的应用

2022-12-25王彩云

大科技 2022年48期

关键词：护岸护筒灌注桩

王彩云

（惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司，广东惠州 516000）

0 引言

在现阶段的岸坡修复工程中，钻孔灌注桩属于常见的方式，因具有施工占地面积小、机械设备配置简单、操作便捷、成桩质量可靠、对环境适应能力强等优势而取得广泛的应用。在不稳定岸坡中设置钻孔灌注桩有利于提升坡脚基础的稳定性，属于岸坡加固的优质方法。

1 工程概况

2021 年8 月7 日，惠州市惠阳区淡水河因当地普降大暴雨而迫使河水位异常上涨，引发洪水灾害，洪水冲刷作用强烈，导致淡水河左岸失稳塌陷。从该河道的既有建设状况来看，未建设堤防建筑物，因此洪水引发的灾害属于自然岸坡塌陷，该部分长度约为60m。针对该状况，需加强对岸坡的修复，切实提升岸坡的稳定性。

2 岸坡修复方案的提出、对比分析及选择

以复式断面的形式为宜，基本组成为下部矩形断面和上部梯形断面。此处着重以下部断面的护岸施工为例，初步提出护岸方案，经对比分析后予以选择。具体如下。

（1）方案一：灌注桩护岸。机械设备配套简单，主要涉及平整设备、打桩平台，无基坑开挖作业，工作量较少，能够避免因护岸施工而导致的大范围开挖、征地拆迁问题；不足之处在于周期较长，建设成本较高。

（2）方案二：重力式挡墙护岸。结构完整性和稳定性均较好，即便由于外部因素作用而导致局部受损，也依然可高效修复，同时建设成本相对较低；不足之处在于对地基承载力提出较高的要求，可能由于地基性质较差而影响到护岸施工效果，若局部存在软基，需安排针对性的处理，同时需满足干地作业施工的要求。

初步提出两种护岸方案后，做对比分析，确定适宜的方案。

若采用重力式挡墙的方案，需根据项目现场的河床特点修建围堰结构，在此前提下才可实现干地作业施工。并且，此类挡墙施工中涉及较大规模的基坑开挖作业。而现场基岩埋藏较浅，河床以砂卵石层居多，基坑防渗和边坡防护均属于重难点施工内容。从经济效益的角度来看，本项目的投资较少，需要尽可能精简作业方案，以便以较少的成本进行施工。为此，提出水上挖除砂卵石、回填粘土的方案，按照该思路施工后，可达到截渗的效果。但根据实际施工状况可知，边坡处有厚度较大的粉砂层，基坑开挖期间伴随较强的扰动作用，易导致原地下水流动状态受到影响，在水文条件的干扰下，该土层产生流砂，因此钢板桩截渗支护的方案缺乏可行性[1]。

对于灌注桩护岸方案，其具有更突出的应用优势，具体体现在如下两方面。

（1）现场基岩埋藏较浅，此地质条件能够对灌注桩提供较强的水平支撑作用，该桩体结构下部可直接嵌岩。

（2）未涉及基坑开挖作业，可规避围岩截渗及各类作业难点。现场施工条件得到优化，可直接向坡脚顺势推动现状松填土方，高效建成尺寸适宜且稳定可靠的作业平台，以满足打桩作业的空间要求。

综合考虑操作便捷性、质量可控性、经济效益性等因素，经过对比分析后，最终选择的是灌注桩护岸的方案。

3 钻孔灌注桩护岸施工工艺分析

施工工艺流程，如图1 所示。

图1 钻孔灌注桩施工流程

3.1 护筒的制作与埋设

钻孔桩施工中，用3～5mm 厚的钢板制作钢护筒。于护筒的上、中、下三处的外侧焊加劲肋，用于提高钢护筒的刚度，防止变形。根据钻孔桩直径，在该值的基础上增加25cm，作为护筒外径的控制要求。护筒埋设环节，精细化调整护筒的姿态，使其对准桩位中心，位置偏差不超过5cm，倾斜度不超过1%。

3.2 泥浆的拌制

取优质黏土，做打碎处理，以便降低成浆难度、保证成浆质量、缩短作业时间。向护筒内投加打碎的粘土，用冲击锥冲击制浆，得到均匀性较好的泥浆。浆液制作后若存在多余的泥浆，则借助管子导入泥浆池，现场存在需求时可及时取用[2]。

3.3 钻机就位

护筒埋设到位后，钻机就位，以便进入钻孔施工环节。钻锥中心对准测放的桩位，误差不超过5cm。钻机需维持平整、稳定的状态。

3.4 钻孔工艺

钻孔工艺如图2 所示。

图2 钻孔工艺

（1）钻进前，先向护筒内掺入适量的粘土。施工现场存在偏疏松的地表土时，有必要增加小片石，将制备好的泥浆以及适量的清水注入，启用钻机，随着钻头的运行，依托外力作用将材料挤向孔壁。冲击钻孔以小冲程的方式进行，钻孔桩上部淤泥段的施工可采用冲抓钻，目的在于维持孔壁的稳定性（避免坍孔）以及提高施工效率。冲击钻孔具有扰动性，因此在邻孔混凝土灌注完成且具备适宜的强度后方可进行施工，采取此方法避免邻孔坍塌问题[3]。

（2）钻孔期间，司钻人员加强对现场情况的观察，例如钢丝绳的回弹状态、钻锥运行时产生的冲击声，根据此类信息判断孔底情况，进而动态调节作业方案。严格控制孔内泥浆面的高度，适宜状态是高出护筒脚至少0.5m，此时可发挥出泥浆护壁的作用，维持孔壁的稳定性与完整性。为避免泥浆溢出，要求泥浆面低于护筒顶面0.3m。冲击钻孔时做到勤抽碴，现场作业人员加强对钻头和钢丝绳使用状态的检查，必要时安排换新。

3.5 钢筋笼的吊装

（1）起重机分段起吊钢筋笼，吊装作业缓慢进行，稳定钢筋笼各节段，避免因磕碰而导致局部变形、受损。

（2）钢筋笼以垂直的状态下放入孔，必须准确对准孔位，全程均维持稳定，不可与孔壁发生剐蹭。若钢筋笼下放期间遇障碍物，先查明原因，再妥善处理，禁止强制性下放。

（3）某钢筋笼节段下放到位后，用钢管将其临时置于钻机平台上，再以此为基准，吊装另一段，实现钢筋笼节段的精准对接。经过焊接后，使相邻两节段稳定结合。按照前述的思路逐段下放钢筋笼，最后用挂钩将上面一段挂在护筒上，以焊接的方法将挂钩与护筒内壁稳定结合至一体，提升钢护筒的稳定性，确保其在混凝土浇筑过程中无上浮、偏移的异常状况。

（4）主筋焊接部位应保持洁净，焊接时调整好上下各节主筋的位置，确认无误后两边对称焊接。焊接作业由具有资质的焊工进行，焊缝应饱满。

（5）按顺序依次将各节段钢筋笼下放入孔后，做全面的检查，若钢筋笼的位置、稳定性各方面均无误，将其吊筋与孔口板固定，此举有利于增强钢筋笼的稳定性。钢筋笼吊装如图3 所示。

图3 钢筋笼吊装

3.6 混凝土灌注施工

3.6.1 材料、导管、漏斗、储料斗的准备工作

（1）材料的准备。碎石、砂的级配应良好，保持洁净，根据结构尺寸控制材料的最大颗粒尺寸。集料中存在影响混凝土性能的杂物时，需安排清洗和过筛处理，剔除不利于施工的杂物，在此前提下方可投入使用。

（2）导管的准备。混凝土灌注采用到导管，以3mm厚的钢板为原材料卷制成型。导管分节制作，单节长度根据现场作业条件而定，满足便于拆装、搬运的要求，并对各节段的长度做灵活的调整，下端节以4～6m 为宜，中间节约为2m。为便于调节漏斗的高度，于漏斗下配置长约1m 的上端节导管。中间节两端焊厚度为10～12mm 的法兰，有利于螺栓的有效连接。法兰边缘比导管外壁略大40～50mm，在一端法兰周边焊一对小吊耳。相邻两节法兰间垫橡胶垫，内侧略窄于法兰内缘。

（3）漏斗的准备。用2～3mm 厚的钢板制作成型。漏斗形态主要有两种：①尺寸为1000mm×1000mm×800mm 的锥形漏斗。②直径约800mm、高约900mm 的圆锥形漏斗。

（4）储料斗。以加劲肋和3mm 厚的钢板为基础材料制作而成，出口设闸门，底部呈斜坡状，于储料斗出口下方的位置设活动溜槽，并根据该溜槽的尺寸接合适规格的漏斗。

3.6.2 混凝土的拌和

钻孔桩施工采用标号为25 号的混凝土，坍落度18～22cm。原材料取用方面，选用粒径为0.5～3cm 的机制碎石，每1m3混凝土的水泥用量以试验结果为准。在准备好水泥、碎石等各类原材料后，按照配合比精准称量，掺料并做充分的拌和。拌和时间不短于2～2.5min，具体以混凝土的拌和状态为准，必须保证拌和后的混凝土具有均匀性。若搅拌机停用时间在30min 以上，需及时清理残留在搅拌机内的混凝土，避免其发生固结。为避免由于拌和设备故障而导致现场停机等料，额外准备一台搅拌机，以备不时之需。

3.6.3 钻孔桩的混凝土灌注

混凝土灌注遵循连续性原则，尽可能避免中断。加强施工管理，尽可能缩短每斗混凝土灌注间隔时间[4]。混凝土灌注时，施工人员及时探测混凝土的高度，根据实际灌注情况适时提升导管并做拆除处理，全程导管埋深以2～4m 为宜，最大不超过6m。钻孔桩混凝土灌注的细节较多，主要做如下分析。

（1）混凝土灌注前，检测孔底沉渣厚度，超出许可范围时用射水管冲射3～5min，直至孔底沉渣达标为止。

（2）严格控制导管的位置，要求其下端与桩底的距离稳定在0.3～0.4m。

（3）根据混凝土灌注情况动态控制导管的埋深。

（4）相较于桩顶设计标高，实际标高略高0.5m 左右。

（5）禁止采用漏水的导管，否则易影响混凝土灌注的正常进行，甚至诱发断桩事故。

（6）钻孔桩上部混凝土初凝时，随即解除对钢筋笼的固定，此时能够给予钢筋笼适度的变化空间，以便随着混凝土的收缩而适度收缩。