某水库防洪加固问题

某水库防洪加固工程位于阿克苏地区沙雅县境内，塔里木河干流中上游，是灌注式平原水库，其中部分防洪堤段，主要是以混凝土灌注桩作为挑流丁坝的基础。

一、混凝土灌注桩施工过程中存在的问题

防洪加固工程挑流丁坝共设计23道，每道挑流丁坝基础由四根混凝土灌注桩组成，灌注桩钻孔深12～18m，直径1m。其中1号混凝土灌注桩开钻时地面高程为972.3m，成孔后下吊钢筋笼开始灌注混凝土，但灌注至高程为959.2m时停电46分钟，再来电后经过降——升导管、铁锤敲打、人工振捣都未能将导管内的混凝土继续下注而形成断桩。而15号灌注桩在混凝土灌注5.6m时提升导管超出混凝土面，导致导管内进水形成断桩。

二、形成断桩的原因分析

在灌注准备工作结束时，导管内水位与导管外水位一致。开始浇筑的混凝土起着排空导管内泥浆并封闭导管的作用，当在导管内持续注入混凝土时，在其重力作用下，埋置导管底部最先浇筑的混凝土被新注入的混凝土向上持续挤升，将钻孔时的护壁泥浆持续排出，保持着导管内混凝土与导管外的混凝土、泥浆的压力平衡。最早注入的混凝土，随灌注工作的延续，将逐渐失去和易性而趋于凝结，这部分混凝土把导管外的泥浆持续排出。要达到持续有效的灌注必须满足下列条件：导管内混凝土压力大于导管外混凝土压力、泥浆压力和导管外混凝土与桩孔壁的摩擦阻力之和。致使导管内混凝土无法下注或有下注困难，或者形成断柱的主要原因有以下三方面：1、浇筑时间过长使导管外形成体积过大且具有初凝强度的混凝土。2、孔壁塌孔。3、灌注过程中导管内进水。

三、施工质量控制方法

（一）钻孔的质量控制。1、孔位的控制。为得到准确的桩位，在施工前应建立固定的测量控制点，以便在施工中随时可以校正。然后进行桩位放线，在每根桩的中心钉一木桩，设立孔口护筒要以木桩为论据。随后进行的钻孔和钢筋笼对中均依靠护筒来定位，孔口护筒的位置不能变动，钻机定位要参照桩位，保证钻杆工作时的垂直度和稳定性是开钻的前提条件。2、孔径的控制。钻孔直径要比设计值大10cm左右，以便保证后一道工序钢筋笼的下吊。塔里木河干流地质条件差，土质松散，可塑性差，地下水位高，因此，钻机的选择、施工方法及进尺速度都很重要。钻孔可根据地质条件选用回转、冲击、冲抓、或潜水等钻机。根据已施工的灌注桩经验和本工程区地质条件，采用反循环回旋钻较好，钻100cm的孔径可选80cm的回旋钻头。要控制进尺速度，进尺如太快，孔壁得不到及时固壁，很容易发生塌落；若进尺太慢，回旋钻带动泥浆来回摆动，在地下水的渗压作用下，孔壁也易发生塌落。根据经验，该地区2～3m/h的进尺速度效果较好，当然同时必须保证钻杆和平台的稳定，尽量减少塌落。3、孔深的控制。一般情况，钻孔深度至少要比设计值大0.5m，每个灌注桩因地形高程的不同，孔深也都不同。当钻头钻到要求的孔深时，应停机，用测绳大至探测，并用比设计孔径小的钢筋圈自孔口放下，既检测孔径也检测孔深是否达到设计要求。4、孔底沉渣的处理。钻孔完毕后，应清出孔内过多的沉渣，如不清理，在混凝土浇注时，势必有太多的沉淀物混入混凝土中。将钻头置于离孔底1m左右，持续空转，使沉淀悬浮起来，再用纯泥浆不断置换，注意抽水量和供浆量平衡，清除干净后，要投入少量的细石骨料来压孔底。

（二）混凝土灌注桩的浇注。1、钢筋笼的下吊。钢筋笼应就近制作，保证吊起的钢筋笼纵向的垂直度和钢筋圈不扭曲，还需三个方向用力使其稳定，否则，易卡孔。2、混凝土的浇注。进行混凝土浇注，要严格按设计要求的塌落度拌和，应加入早强剂、缓凝剂。在混凝土浇注时，要使送料导管始终埋在混凝土中1.0m左右，以免发生断桩和空洞。如导管放得太深，混凝土输出不畅；太浅则混凝土中的水泥和细骨料易发生离析，不能保证混凝土质量。每次下料都应复核应达到的深度，并实测达到的深度与计算值是否符合，因实际的孔径状况无法看到，只能根据探测到的深度和计算情况来推断是否有空肚现象。如果有空肚现象，应根据实测的深度推求下料管端的埋深，并保证导管端的埋深保持基本稳定。混凝土灌注桩浇注顶面要考虑一定的超高，以便在凝固后清除掉上部的浮浆和强度未达到要求的混凝土后，高程能达到设计要求。必须注意混凝土与上部其他结构的结合，在浇注过程中，应密切关注孔口，当有水泥沙浆混合着泥浆从孔口排出时，说明浮浆层已接近孔口，根据计算验证高程，同时可用测钎进行探测，以能感到测钎端头与混凝土骨料接触来验证计算结果。

（三）地下水对灌注桩的影响。塔里木河干流上、中游段地下水位高，矿化度高，渗流量大，对灌注桩的质量有一定的影响。因为塔里木河单项工程规模相对较小，若考虑排水，费用太大，控制孔壁和孔洞无水较困难，一般不考虑排水控制。施工中应注意保持孔中孔壁的压力平衡，使孔中静水位大于或等到于地下水位，混凝土中的钢筋宜用罗纹钢以避免钢筋周围的渗水通道，混凝土须用特种水泥以抗碱水对灌注桩的侵蚀，严格控制导料管的埋深，以减少混凝土中水泥及细骨料的离析，并相应增加混凝土的标号。

四、预防断桩方法

（一）加大浇筑强度，不间断灌注。排除外界干扰因素，加大浇筑强度，尽可能不间断灌注，保持每根桩总灌注时间不超过混凝土的初凝时间，使得在灌注过程中混凝土“活塞”不具备凝结成固态的机会。

（二）初始浇筑的混凝土中加缓凝剂或采用迟凝水泥。在施工中在混凝土中掺适量缓凝剂或采用迟凝水泥拌制的混凝土作为混凝土“活塞”，这样可使“活塞”在浇筑过程中不凝结。

（三）经常下—上活动导管。在浇筑过程中，经常将导管下沉——提升(导管端部埋深在混凝土面以下1m左右)这样可以破坏已凝结的混凝土。

（四）保持桩孔内泥浆浓度(稍大)，泥浆的高度要与地面平齐，这样可以有效防止孔壁塌孔。

（五）导管密封完好，导管端部埋深在混凝土面以下1m左右，防止导管进水。

五、结束语

随着近期国家对塔里木河流域治理力度的加大，将会有大量的水工建筑物在塔里木河干流上修建，基础处理是一个重要环节，用混凝土灌注桩进行基础处理在塔里木河流域是比较合适的，它具有抗倾、抗滑能力强、能