钢筋混凝土灌注桩在水利工程中应用
摘要:结合莲塘布河河道冶理工程实例，立足旋挖钢筋混凝土灌注桩施工的工艺流程，分析了此项技术在水利工程施工中的应用要点。水利工程基础规模大，换填法、抛石挤淤法工程量大，而且无法保证基础施工质量。而采取旋挖钢筋混凝土灌注桩施工技术，可很好的适应水利工程基础规模大，处理质量高的要求，从而保证水利工程施工质量。
关键词:旋挖法;钢筋混凝土灌注桩;水利工程;钢筋笼
0引言
旋挖钢筋混凝土灌注桩施工技术和冲击钻孔、冲抓钻孔等施工技术相比，具有工作效率更高、施工质量更好、对环境污染轻等优势，是一种绿色施工技术，契合现代化水利工程施工的要求。该技术主要是利用先进的旋挖钻机实现对桩位的自动定位，实现垂直旋转钻孔，具有很高的自动化水平，且成孔质量比较好，能够轻松快速穿过多种复杂底层，非常契合水利工程施工要求。故此，开展此项技术在水利工程中的应用分析就显得尤为必要。
1工程概述
莲塘布河位于惠州市惠城区三栋、河南岸街道两个街道(镇)境内，治理河道长约9.2km。起点位于莲塘布水库，流经惠大铁路、商贸技校及卫生职业技术学院、穿过惠南大道、后流经田心村、河村，穿过奥林匹克体育场馆，最后汇入金山湖。惠南大道、四环路横跨河道，沿河附近有体育南路及金山大道等市政道路，河道周边乡村道路四通八达，且沿河分布有较多乡村道路。工程施工场地的附近地势平坦，场地宽阔，障碍物较少，施工条件极佳，虽然有几处村民点，只要征地拆迁工作顺利，不影响工程的施工场地布置。工程区施工营造区场地宽阔，地势起伏较小，地形平坦，施工条件良好。工程所在地气候温和，空气湿润，雨量充沛。多年平均降雨量1665mm，多年平均相对湿度80%，多年平均蒸发量为1740mm，汛期4月至9月降雨量占全年的80%，10月至3月降雨量占全年的20%;多年平均气温21.5℃，最高气温为七月份31.2℃，最低气温为1月份14.1℃;冬季半年盛行偏北风，夏季半年盛行偏南风，10月下旬至次年3月为枯水期，是合适的施工期。
2施工工艺流程
虽然旋挖钢筋混凝土灌注桩施工技术在施工效率、施工质量、施工成本等方面有很多优势，但涉及到的工序也比较多，若某一环节控制不当，将会影响总体施工质量，故此需要按照相关工艺标准进行施工，具体的旋挖钢筋混凝土灌注桩施工工艺流程如图1所示。
3施工技术的应用要点
3.1测量放线
测量放线是旋挖钢筋混凝土灌注桩施工的第一步，主要目的是为后期施工提供精确的参考和标准，按照桩位平面布置图和施工现场提供的轴线，利用全站仪和经纬仪相互结合的方法，确定好每根旋挖钢筋混凝土灌注桩的具体位置，并打入木桩，控制桩位测量放线的误差不超过设计标准的±5mm。
3.2护筒制作和埋设
在案例工程旋挖钢筋混凝土灌注桩施工中护筒直径为2.3m，长度为6m，由厚度为12mm的钢板分节制作而成，通过焊接的方法连接成一个整体，保证焊接接头相对圆顺［1］。按照放样的标准提前埋设护筒，案例工程所在区域地质条件为泥质黏土和松散的杂填土，在护筒安装时采用了振动锤联合动力头驱动器的方法打设护筒，护筒埋设完成之后，需要高出施工水位2.0m，且高出施工地面0.5m，顶面误差控制在50mm以内，倾斜度允许偏差控制在1%以内。
3.3制备泥浆和设置泥浆池
在制备旋挖钢筋混凝土灌注桩施工泥浆时，最好选择膨润土，在材料缺乏时，也可以选择略差的黏土增加30%的塑性指数＞25的黏土，但需要保证黏土中不含有石膏、石灰、钙盐类等化合物，在制备泥浆时黏土量可按照以下公式进行计算:q=vρ1=ρ2－ρ3ρ1－ρ3×ρ1(1)式中:q为每m3泥浆中所需黏土的质量，kg;v为泥浆体积，m3;ρ1为黏土的密度，kg/m3;ρ2为泥浆的密度，kg/m3;ρ3为水的密度，1000kg/m3。在泥浆制备中泥浆技术指标需要结合地层条件进行适当调整，就案例工程而言，泥浆比重控制在1.1－1.2之间，黏度控制在18s－24s之间效果最佳。合理布设泥浆池也是旋挖钢筋混凝土灌注桩施工的主要工序，需要结合现场实际情况，在适当的位置布设制浆池、储浆池、沉淀池、循环槽、泥浆分离器等。并保证泥浆池的容积≥旋挖钢筋混凝土灌注桩体积的2.5倍。
3.4钻机就位和钻进施工桩机就位就位前需由施工员对桩位偏差、钻杆垂直度进行检查，确认无误后，桩机才可按施工顺序就位，确保对中偏差5mm以下［2］。在案例工程钻孔时，为保证钻孔质量和速度，采取了旋挖钻进的方法，当取土量达到设计要求后，提升钻头倒出钻土后再继续钻进，反复循环，直到钻孔深度达到设计要求后，提出钻头。对孔径、孔深及垂直度检查，在钻进前先对钻头直径进行检查，确保满足孔径要求，钻进中采用测绳法对孔深随时检查，并用垂球对钻杆的垂直度随时观测，发现偏差及时纠正。
3.5检孔和一次清孔
旋挖钢筋混凝土灌注桩成孔之后，清孔之前，需要用专业的检孔器，对钻孔进行全面检查，保证检孔器的长度为钻孔孔径的4－6倍，直径不能超过钻孔孔径5－10cm［3］。如果采用检孔器无法下沉到实际的钻孔深度位置，可能是孔径倾斜度过大，或者发生了塌孔问题和缩径问题，需要及时采取有效的措施进行处理。本工程选择用钻头上下扫孔，扫孔完成之后，再进行检查，循环此项工作，直到达到设计标准后再进行清孔操作。检孔达标之后要及时跟进清孔，清孔质量控制标准如表1所示。
3.6钢筋笼制作和安装
钢筋笼的制作精度对整个工程的总体质量有很大影响，在案例工程施工中，为最大限度上保证施工质量，钢筋笼严格按照设计标准和要求制作，钢筋笼在地面制作完成之后，再通过吊装的方法安装到钻孔中。凡是用于钢筋笼制作的钢材，必须进行全方位检验，保证钢筋的材质、性能、直径、规格等指标都符合其制作要求。每根钢筋在使用之前，需要进行表面去锈处理和调直处理，尤其是焊接位置，要打磨出金属光泽，以保证焊接质量。由于案例工程的钻孔深度比较深，钢筋笼分段制作。通过焊接的方法将每根主筋和加劲筋焊接成一个整体，以提上钢筋笼的稳定性。在钢筋笼安装之前，需要有工程监理师对钢筋笼制作质量进行检验，检验通过之后，再运输到施工现场进行吊装。在钢筋笼运输时需要做好保护工作，避免碰撞损坏。运输到施工现场之后，采用三点式起吊方法进行吊装，将钢筋笼吊起，对中钻孔中心，缓慢下方。钢筋笼下放时要保证下放的垂直度，避免碰触孔壁，下放到指定位置后，用钢筋连接，以免在后期混凝土浇筑时发生钢筋笼上浮问题，影响浇筑质量［4］。
3.7导管配制和吊装
旋挖钢筋混凝土灌注桩施工时灌注混凝土用的导管要尽量选择无缝钢管，并保证导管的壁厚不超过3mm，直径控制在200－300mm之间，最大的直径偏差不能超过2mm，分节安装，每节长度控制在2.0－30m之间，底管长度不能低于4.0m。每节导管通过法兰连接，至少需要拧上6颗连接螺栓，在连接处需要用4－5mm的橡胶垫圈充分密封，以免发生渗漏问题［5］。导管安装连接完成之后需要保证导管的轴线偏差不超过20mm，下孔之前要进行水密承压试验，试验压力≥混凝土灌注时最大压力的1.5倍，具体的试压计算公式如下:P=γchc－γwhw(2)式中:P为导管可承受的最大压力，kPa;γc为混凝土的重度，本工程施工中取值为24kN/m3;hc为导管中混凝土柱的最大高度，m;γw为孔内水或者泥浆的重度，kN/m3;hw为孔中水或者是泥浆的高度，m。在案例工程旋挖钢筋混凝土灌注桩施工中试验压力控制在0.6－10MPa之间，保证导管具有良好的密封性。3.8二次清孔和混凝土灌注当导管安装结束之后，需要再次进行深度测量，如果孔底沉渣的厚度超过设计要求，则需要进行二次清孔。但沉渣厚度、泥浆指标等都达到设计要求之后，及时上报给监理工程师进行混凝土灌注。在开始混凝土灌注之前，需要保证储料斗中具有足够的混凝土量，并且混凝土量需要满足将导管底端一次性埋入混凝土80cm以上深度的要求，首次混凝土灌注深度≥1.0m［6］。边灌注，边测量混凝土上升的高度，保证导管在混凝土中的深度在2－6m之间，严禁将导管提出混凝土面，在混凝土灌注时，应当连续进行。本工程混凝土灌注中，混凝土运输采用罐车运入场内。开始灌注时，在料斗内投入拌好的混凝土，并不断缓慢的下移止水球，在止水球下移至计算位置时，在保证首灌量能将导管埋入0.8m的混凝土，然后剪断止水球，连续灌注。
4结语
综上，文章结合莲塘布河河道冶理工程实例，分析了旋挖钢筋混凝土灌注桩施工技术应用的全过程。水利工程规模比较大，地质条件复杂多变，且存在很多影响施工质量的安全因素。旋挖钢筋混凝土灌注桩施工技术具有很强的地层适应能力，可在多种地质条件下稳定运行。而且自动化程度比较高，成孔速度快，质量有保证，在施工中泥浆可实现循环再利用，排污降低，绿色环保，可很好的保护水利工程周围的生态环境，符合现代化水利工程施工建设的要求，值得在类似工程中大力推广应用。
参考文献:
［1］甘展孜.复杂地质条件下大直径超长嵌岩旋挖灌注桩施工技术应用与研究―――以横琴口岸交通枢纽工程桩基础施工为例［J］.科技经济导刊，2020，712(14):39－41.
［2］石平.旋挖钻机在灌注桩施工中的应用［J］.工程建设与设计，2019，408(10):50－51.
［3］陈海溶，李娟.钢筋混凝土施工技术在水利工程中的应用浅析［J］.水电水利，2021，4(12):129－130.
［4］顾青林.钻孔灌注桩技术在水利施工中的应用［J］.海河水利，2019，216(02):61－62.
［5］吴明州.分析灌注桩施工工艺中的冲击成孔和旋挖成孔技术［J］.建材与装饰，2020，605(08):35－36.
［6］王铎，王晓丽，蒋丰，等.桩基智能化施工技术在工程中的应用［J］.施工技术，2019，48(07):42－43，88.
黄科睿 惠州市水务集团有限公司
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