淺析水利施工中的鉆孔灌注樁技術應用

□孫 劍（貴州省黔中水利樞紐工程建設管理局）

1.鉆孔灌注樁常見問題分析

目前，在世界范圍內得到了廣泛的應用。尤其是在橋梁、水工建筑物等工程施工中優點突出。但同時，有利就有弊，隨著經濟發展的需要以及大型工程建設的需要，鉆孔灌注樁技術在不斷走向成熟的同時，也面臨很多難題，例如其施工場所主要在地下、在水中，施工工序尤為復雜，成孔方法各異，地質條件千變萬化，導致其質量控制存在很多的限制。而且，從施工人員素質來看，由于經驗水平有限，對鉆孔灌注樁技術出現的問題不能及時修復，直接導致很多質量事故的發生。據某地調查顯示，鉆孔灌注樁施工問題主要體現在以下幾個方面，見表1：

表1 鉆孔灌注樁缺陷統計表

2.水利施工中的鉆孔灌注樁技術應用

鉆孔灌注樁施工過程主要可分為成孔階段、清孔階段、水下混凝土灌注階段等3大階段。

2.1 鉆孔

鉆孔分為正循環和反循環兩種方式，下面主要對正反循環回轉鉆進成孔方法進行介紹。正循環施工法鉆機小，重量輕，狹窄地段也適用。正循環鉆進時，泥漿運行方向是從泥漿泵輸進鉆桿內腔，泥漿在泥漿泵、鉆桿、鉆孔和泥漿池之間反復循環運行，因此，其沖洗液向上返的速度不高,遠遠不如反循環鉆孔施工。據測算，反循環沖洗液至少比正循環加速30倍上。從實踐來看，這種成孔方法故障少,簡單易學，費用較低，值得推廣。如圖1。

圖1 正循環回轉鉆進成孔原理示意圖

反循環鉆進施工方法，應用范圍較廣，不僅僅適用于填土、粘土、粉土，而且對于淤泥或者砂礫等都有很好的作用，工藝流程是在樁頂處設置護筒，具體施工過程中泥漿在孔壁上形成一層膜。值得注意的是，施工對泥漿比重要求很高，一般而言，泥漿比重可取1.02～1.04。作業時要確保孔壁的任何部分均保持0.02MPa以上的靜水壓力，護筒內的水位要高出自然地下水位2m以上，鉆機工作時，旋轉盤帶動鉆桿端部的鉆頭鉆挖內土，沖洗液從鉆桿與孔壁間的環狀間隙流入孔底，由鉆桿內腔返回地面，反循環鉆進成孔不適用于自重濕陷性黃土層，成孔時，可添加膨潤土等來增大比重。如圖2。

2.2 清孔

圖2 泵吸反循環施工法圖

當前施工工藝日益先進，很多水利工程都采用大直徑鉆孔樁方式，這就對清除孔底沉淀土具有更高的要求，只有提高承載力，才能為清孔施工工藝創造良好的條件，確保施工質量。否則，很容易造成一些斷樁等事故的發生。另外，清孔的目的是降低泥漿的相對密度、粘度、含砂率，終孔結束后，清空時不能耽擱太久時間，不然待泥漿沉淀過多，不僅使得清孔工作難以繼續進行，而且會造成坍孔等事故的發生。根據施工經驗，常用的清孔方法有以下幾種：抽漿法清孔，采用抽吸的方法將孔內含有鉆渣的漿液抽出，通過鉆桿以中速向孔底壓入含砂率＜4%的泥漿，該方法適用于各種鉆孔方法形成的樁孔，不需另加機具，且孔內維持泥漿護壁，不易坍孔。這種方法通過向孔底通入密度1.15左右的泥漿，不需其他機具，把多余泥漿替換出來。這種辦法簡單易行，而且穩定，不易坍孔。但缺點也是存在的，就是有的大顆粒鉆渣很難清除干凈，而且作業時間很長。用砂漿置換鉆渣法清孔，該方法先用掏渣筒盡量清除鉆渣然后以活底箱在孔底灌注60cm厚的特殊砂漿。這里的特殊泥漿是用爐灰與水泥按照一定比例加工而成，再加入水攪拌，密度不大，砂漿大部分浮托在水下混凝土的頂面以上，砂漿中可以加入緩凝劑，確保砂漿不被硬化。清孔工藝流程見圖3。

圖3 砂漿置換鉆渣清孔圖

2.3 混凝土的灌注

混凝土的灌注是鉆孔灌注樁施工過程中另一重要環節，常見的有高位灌注和低位灌注兩種方法。如圖4、圖5所示。

圖4 低位灌注示意圖

圖5 高位灌注示意圖

其中，高位灌注混凝土的含氣量較大，施工場地面積相對于其他灌注方法要大很多，而且由于是高位灌注，需要施工人員到高位作業，危險系數很大，另外，由于需要支架操作，要用到吊車，操作難度大，灌注速度慢。低位灌注由于在地面作業，因此導管不長，混凝土的含氣量較小，操作起來相對安全一些，而且沒有吊車等設備，成本也大大降低，速度也比較快，因此，低位灌注應用較廣，一些大型水利工程施工中都用到這種施工方法。操作時也比較簡單，只要對準導管口就可以了，導管的組裝方式主要有：整節式、套筒式和活節式3種，見圖6。

圖6 三種組裝方式圖

3.結語

總之，水利施工中的鉆孔灌注樁技術優點突出，對鄰近建筑物影響較小，所需設備簡單、操作方便、施工安全。盡管如此，每一道工序施工都應該嚴格地進行，避免疏忽作業，切實保證工程質量。

[1]蒲智明.鉆孔灌注樁施工中若干問題的處理.山西建筑.2005.31（19）：83-84.

[2]樸麗.影響灌注樁質量的因素及預防措施.鞍山鋼鐵學院學報，2001，24（5）.

[3]李繼業，劉福勝.新型混凝土實用技術手冊.北京：化學工業出版社，2005.