鉆孔灌注樁在水利工程施工中的應(yīng)用探討

黃興華，韋小明

（1.桂林灃匯源建筑工程公司，廣西 桂林 541001；2.龍勝縣永盛水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，廣西 桂林 543003）

鉆孔灌注樁是水利施工中廣泛應(yīng)用的一種基礎(chǔ)形式，具有適應(yīng)性強(qiáng)、施工操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投入不大等優(yōu)點(diǎn)。但在水利施工中，鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進(jìn)行的，其施工過(guò)程無(wú)法觀察，成樁后也不能進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)收。施工中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都將直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度，甚至給投資者造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。因此，在施工時(shí)，要嚴(yán)格控制施工的各個(gè)流程，力爭(zhēng)將隱患消除在成樁之前。

1 鉆孔灌注樁施工工藝

鉆孔灌注樁施工工藝見(jiàn)圖1。

圖1 鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

2 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備：①收集工程地質(zhì)與水文地質(zhì)資料，對(duì)地質(zhì)巖性及地下水做出正確分析；②熟悉樁基工程施工圖及施工方案；③掌握主要施工機(jī)械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料；④做好場(chǎng)地平整工作，修建鉆機(jī)工作平臺(tái)，做到三通一平，電通、水通、路通，對(duì)于不利于施工機(jī)械運(yùn)行的松軟場(chǎng)地進(jìn)行處理。雨期施工時(shí)，應(yīng)有足夠的排水措施；⑤布置施工場(chǎng)地，其面積要滿足吊放鋼筋籠需要；⑥復(fù)核測(cè)量基準(zhǔn)線、水準(zhǔn)基點(diǎn)及樁位；⑦結(jié)合工程特點(diǎn)，有針對(duì)性地制定相應(yīng)質(zhì)量管理措施。

3 鉆機(jī)就位

鉆孔灌注樁施工前應(yīng)對(duì)施工場(chǎng)地整平壓實(shí)，當(dāng)場(chǎng)地為深水區(qū)或淤泥層較厚時(shí)，應(yīng)搭設(shè)工作平臺(tái)。應(yīng)建立符合結(jié)構(gòu)物整體測(cè)量控制的子控制網(wǎng)（包括平面控制與高程控制），且所有測(cè)量必須有多余觀測(cè)。對(duì)擬施工樁位進(jìn)行放樣，并在另一測(cè)站進(jìn)行復(fù)核，有條件時(shí)，應(yīng)用鋼尺對(duì)前后左右的樁位進(jìn)行相互校核。在灌注樁施工中樁位的控制必須高度重視，確保無(wú)誤，一旦發(fā)生樁位錯(cuò)誤將難以彌補(bǔ)。

為了保證樁的垂直度和樁位偏差符合要求，鉆機(jī)安裝的基本要求是水平、穩(wěn)固、三點(diǎn)（天車、轉(zhuǎn)盤(pán)、護(hù)筒中心）一垂線，安裝完畢后要用水平尺和測(cè)錘校驗(yàn)。由于鉆孔灌注樁施工節(jié)奏快，鉆機(jī)安裝容易馬虎，常因未墊實(shí)、墊穩(wěn)，而在開(kāi)鉆后很快發(fā)生傾斜。發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)立即停鉆，重新調(diào)平或排除故障后再繼續(xù)施工，否則必定造成斜孔。為了防止因鉆機(jī)荷載或成孔的應(yīng)力釋放而影響到剛灌注完砼的鄰樁的質(zhì)量，鉆機(jī)完成一樁孔后一般不應(yīng)直接到鄰樁位施工而應(yīng)實(shí)行跳打原則，如果實(shí)在無(wú)法調(diào)整樁位時(shí)，應(yīng)停頓36 h以后才可在鄰樁上進(jìn)行施工。

4 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒的主要作用是固定樁位，引導(dǎo)鉆頭的鉆進(jìn)方向，隔離水面以免其流入井孔，保護(hù)孔口不坍塌，同時(shí)保證孔內(nèi)水位高出地下水或施工水位一定高度，形成靜水壓力，從而使孔壁也免予坍塌。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，護(hù)筒直徑比樁孔直徑大10 cm左右，以方便鉆頭的提升。安裝護(hù)筒時(shí)，其中心線與樁位中心線偏差要小于50 mm。護(hù)筒應(yīng)埋設(shè)牢固密實(shí)，它的入土深度，在砂土中要大于1.5 m，在黏土中要1 m，并應(yīng)保持孔內(nèi)泥漿面高出地下水位1 m以上，為了防止漏水，在護(hù)筒與坑壁之間用黏土分層夯實(shí)。

5 攪拌泥漿

泥漿用于支承孔壁、穩(wěn)定地層、懸浮攜帶鉆渣和冷卻鉆頭及鉆具等，同時(shí)向孔壁周圍地層滲透的泥漿以及孔壁形少泥漿損失的作用。泥漿一般采用原土造漿和人工造漿兩種，原土造漿工藝的特點(diǎn)就是造漿的技術(shù)要求低，不需專門(mén)調(diào)配泥漿，施工費(fèi)用省且完全能滿足鉆孔灌注樁這種短期成孔護(hù)壁的要求，人工造漿，則用水、黏土（或膨潤(rùn)土）和添加劑按適當(dāng)比例配制而成。對(duì)于造漿的方式可根據(jù)不同的施工條件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)分析后選用。泥漿攪拌時(shí)要掌握好泥漿的濃度，泥漿太稠將增大鉆頭的阻力及清孔的難度，影響鉆進(jìn)的速度。反之，如泥漿太稀，排碴能力將受到影響，護(hù)壁效果也會(huì)降低。因此，在施工中應(yīng)注意檢測(cè)泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)，尤其是比重和黏度這兩項(xiàng)最直觀、最重要的指標(biāo)。

6 鉆孔

（1）安裝鉆機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)中心應(yīng)與鉆架上吊滑輪在同一垂直線上，鉆桿位置偏差不應(yīng)大于2 cm，使用帶有變速器的鉆機(jī)，應(yīng)把變速器板上的電動(dòng)機(jī)和變速器被動(dòng)軸的軸心設(shè)置在同一水平標(biāo)高上。

（2）根據(jù)巖土情況，合理選擇鉆頭和調(diào)配泥漿性能。

（3）鉆具下入孔內(nèi)，鉆頭應(yīng)距孔底鉆渣面50～80 mm，并開(kāi)動(dòng)泥漿泵，使泥漿循環(huán)2～3 min。然后開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)，慢慢將鉆頭放到孔底，輕壓慢轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，使護(hù)筒刃腳處形成堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁，鉆至護(hù)筒腳下1 m以后，可按地質(zhì)情況逐漸加大轉(zhuǎn)速和鉆壓，以正常速度鉆進(jìn)，并保證及時(shí)排渣。

（4）正常鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)合理調(diào)整和掌握各種參數(shù)，不得隨意提動(dòng)內(nèi)鉆具。為了減少鉆桿晃動(dòng)，操作時(shí)應(yīng)掌握升降機(jī)鋼絲繩的松緊度。鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)條件，隨時(shí)檢查泥漿指標(biāo)。在易塌地中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大泥漿比重；在黏土層中鉆孔時(shí)，選用尖底鉆頭，中等轉(zhuǎn)速，大泵量的鉆進(jìn)方法；在砂土或軟土等易塌地層中鉆孔時(shí)，采用平底鉆頭、控制尺、輕壓、低檔慢速、大泵量及稠泥漿的鉆進(jìn)方法。

7 清孔

7.1 一次清孔

第一次清孔在終孔后、提鉆前進(jìn)行，用比重、黏度略小的泥漿更換孔內(nèi)的稠密泥漿。

7.2 二次清孔

由于原土造漿的泥漿穩(wěn)定性較差，因此，當(dāng)孔內(nèi)泥漿一旦停止循環(huán)，泥漿中懸浮的顆粒會(huì)在短時(shí)間內(nèi)下沉造成沉淤，而且成孔完畢后、灌注水下混凝土以前還要進(jìn)行下放鋼筋籠和導(dǎo)管兩道工序，其時(shí)間間隔少則2 h，多則4～5 h或更長(zhǎng)，在此時(shí)間內(nèi)孔內(nèi)泥漿中懸浮的顆粒勢(shì)必大量下沉而使孔底淤積厚度增大而超出規(guī)定范圍，同時(shí)在下放鋼筋籠中難免有孔壁泥皮刮帶落至孔底，因而必須進(jìn)行二次清孔。在清孔過(guò)程中必須注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔。清孔完畢后，應(yīng)從孔底取出泥漿樣品，進(jìn)行性能指標(biāo)試驗(yàn)。需特別注意的是，不得用加深鉆孔深度的方式來(lái)替代清孔。

8 鋼筋籠吊裝

（1）鋼筋籠直徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)尺寸，每節(jié)長(zhǎng)度最好是10～5 m。

（2）為了防止導(dǎo)管掛鉤造成鋼筋籠上浮，使用法蘭接頭導(dǎo)管時(shí)，最下面的一節(jié)鋼筋籠底端應(yīng)使主筋向外張開(kāi)。

（3）制作好的鋼筋籠應(yīng)平臥堆放在平整干凈的場(chǎng)地，堆高不得超過(guò)兩層。

（4）在下鋼筋籠之前，利用撈漿筒把孔底的沉積物撈干凈，孔底沉積物與孔內(nèi)泥漿的比重可利用儀器進(jìn)行測(cè)試，并做好孔深測(cè)量。

（5）在鋼筋籠吊裝之前應(yīng)嚴(yán)格檢查鋼筋籠焊接與綁扎的牢固程度，是否完全符合要求。

（6）鋼筋籠在下籠過(guò)程中應(yīng)迅速，一般樁孔應(yīng)在l～2 h內(nèi)完成。大樁亦不超過(guò)3 h為宜。

9 水下混凝土的灌注

（1）灌注樁混凝土運(yùn)至灌注地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)檢查其均勻性和塌落度，如不符合要求堅(jiān)決不用，以防造成堵管。混凝土的強(qiáng)度等級(jí)必須滿足設(shè)計(jì)要求，砂石料、水泥、水等應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采用的商品混凝土必須經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)。

（2）灌注水下混凝土?xí)r，應(yīng)探測(cè)水面或泥漿面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制沉淀層厚度、埋管深度和樁頂高度。如探測(cè)不準(zhǔn)確，將造成沉淀過(guò)厚、導(dǎo)管提漏、埋管過(guò)深，因而發(fā)生夾層斷樁、短樁或?qū)Ч馨尾怀鍪鹿省?/p>

（3）水下混凝土灌注過(guò)程中，必須檢測(cè)混凝土面的高度，根據(jù)探測(cè)的混凝土面高度和灌入的混凝土數(shù)量做相應(yīng)的計(jì)算，檢驗(yàn)鉆孔樁是否存在局部嚴(yán)重超徑、縮徑、漏失層位等，同時(shí)觀察返水情況，以正確分析和判定孔內(nèi)的情況，避免發(fā)生施工事故。

（4）嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深 2～6 m，嚴(yán)禁施工人員為圖便利而超量灌注、一次拆管數(shù)節(jié)，要勤探測(cè)，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深，防止埋管過(guò)深發(fā)生堵管、埋管。

（5）施工完后，應(yīng)核算水下混凝土灌注的各項(xiàng)參數(shù)，以便對(duì)后續(xù)的樁基提供參考和改進(jìn)。

10 結(jié)束語(yǔ)

總之，為了確保灌注樁的成樁質(zhì)量，贏得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我們?cè)谑┕ぶ斜仨殘?jiān)持“嚴(yán)細(xì)、快速”的原則，在施工的各道程序嚴(yán)格把關(guān)，做足施工準(zhǔn)備，控制好鉆孔、清孔、水下混凝土灌注等各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。

1 姜明月.淺談西藏旁多水利樞紐壩下交通橋水下混凝土灌注樁施工[J].四川水力發(fā)電，2009（4）

2 李韻怡.水利工程灌注樁施工[J].中小企業(yè)管理與科技，2009（27）

3 唐 亮、王耀華.淺談水利工程橋灌注樁施工工藝[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2008（18）

4 李計(jì)龍.淺談灌注樁在水利工程中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技，2009（34）

5 張 犟.淺談水利工程中灌注樁的應(yīng)用[J].陜西水利，2009（6）