水利施工中鉆孔灌注樁技術的應用

武威

（黑龍江省水利工程建設局，黑龍江 哈爾濱 150081）

1 鉆孔灌注樁施工工序

1.1 成孔

1.1.1.成孔的垂直度

鉆孔灌注樁的垂直度與承載能力的大小有著重要聯系，因此在鉆機就位與鉆孔過程中，應根據勘探報告來進行合理分析，加強巡查與記錄，時刻觀察在鉆進過程中鉆機的反映情況，特別是應時刻保證校核鉆桿的垂直度。在地基不均勻的情況下，應做好施工前的必要準備，在土層斜狀分布或是土層中夾有較大硬物時，鉆速應減至慢擋。

1.1.2.孔深與孔徑

對于孔深一般可以根據各鉆孔的土層分布情況進行場地地質概況的綜合判斷，繪制巖層分布等高線圖，以此確定成孔深度。也可以采用在施工現場設置長度標記進行孔深的測量，具體做法是用細鋼絲等作為測繩，同時注意數標的松動與錯位，并進行每次終孔的測繩核實。對于孔徑要重視在液性指數IL＞0.75范圍內的粘性土上的施工細節，可適當加大鉆頭直徑或采用處理孔斜的導正器法。

1.1.3.鉆進參數

在鉆進泵量方面，在灌注樁孔鉆進時需要較大的泵量，以此達到粘土粉的排出效果。其泵量的計算公式為：Q=FV60。其中，Q為沖洗液量 (m3/min)，F為環狀間隙面積(m2)；V為沖洗液上返返速度(m/s)。以灌注樁鉆進設計孔徑為500mm、鉆桿直徑為 89mm、環狀面積以 0.2m2為例進行計算，當泥漿泵的最大泵量達到600L/min時，粘土粉的上返速度非常緩慢，遠小于小口鉆探時的泥漿上返的速度0.3m/s。而為了保持鉆進穩定性，有效減小鉆進的擴孔率，一般需要采用較小轉速。

1.2 清孔與終孔

清孔的主要目的為清除孔底沉渣，工作原理是通過泥漿流動時的動能進行對樁孔底部沉渣的沖擊，在沖擊過程中沉渣中的巖粒等會處于懸浮狀態，接下來運用泥漿膠體的粘結力，懸浮的沉渣被帶出樁孔，直至將樁孔內沉渣清干凈。具體施工中可先通過撈沙卵石的鉆頭進行樁孔內沙卵石的撈出，再運用泥漿的循環清除孔內的粘土清孔后的泥漿比重一般為1.14。終孔后，根據樁徑和孔深將孔底的巖屑、泥塊等打碎，使其隨泥漿浮出孔外。

1.3 鋼筋籠

對于鋼筋籠的制作，首先應進行鋼材質保資料的檢查，然后按照設計和施工的規范要求，進行對鋼筋直徑、長度、規格、數量和制作的驗收。鋼筋籠的制作，適合分段進行，在連接時50%的鋼筋接頭采用錯開的焊接方法，在鋼筋籠入孔時，保持垂直狀態，對準相應的孔位，慢慢進行輕放，至鋼筋籠就位后，將鋼筋籠的上端焊固于護筒之上，以此減緩砼上升時產生的頂托力。

1.4 泥漿的制備與第二次清孔

灌注樁在成孔至設計標高后，利用鉆桿在原位來進行第一次的清孔處理，當孔口的返漿比重持續小于設定的范圍內，進行孔底沉渣厚度的測量，在進行抓緊與吊放鋼筋籠、沉放混凝土導管。并且在混凝土灌注前，通過導管來進行第二次的清孔工作。拌制泥漿的控制指標為泥漿的含砂率小于6%、膠體率大于90%。

采用反循環成孔工藝，是沉渣有效得以清除。

1.5 砼灌注

灌注樁的第二次清孔驗收合格后，進行砼坍落度的檢查，一般控制在180～220mm的范圍內，然后檢查孔內導管的長度、離孔底的距離，依據導管內外的混凝土的壓力平衡來計算首灌混凝土量。最終確定料斗容量，保證首灌后導管底埋入混凝土中的部分在1m以上，再進行砼灌注。

2 鉆孔灌注樁技術在水利工程中應用的注意事項

2.1 充足的準備工作

2.1.1.地基承載力

地基承載力的確定，應依據巖樣的單軸抗壓強度來乘以回歸系數，然后換算成巖石單軸飽和抗壓強度的標準值(frk)，再按照f=yfrk的公式進行計算。其中f為巖石的地基承載力的理論值(kPa)，y為折減系數，frk為巖石飽和單軸抗壓強度的標準值(kPa)。這一公式能夠反映所取巖樣的水化能力、單軸飽和抗壓強度，而對于鉆孔灌注樁技術而言，孔底巖石的構造僅能通過參照工程地質勘察報告和鉆進情況進行確定，因此承載力的實際值與設計要求的數值的一致，是施工順利進行的關鍵問題。

2.1.2.原材料

原材料的質量，也是影響鉆孔灌注樁技術施工質量的決定性因素之一。原材料的選用與檢驗，應當嚴格按照國家相關規范來執行，并將材料的選擇選料與所處特殊施工環境、工程相關要求等相結合進行。

2.2 成孔過程中的問題及相應措施

2.2.1.縮徑

縮徑是在鉆進的過程中，由于地應力沿較軟巖層釋放而造成的。施工過程中由于鉆進壓力大，同時鉆速過快，鉆頭穿過淤泥和淤泥質土層的速度過快，容易導致淤泥從鉆孔周圍向鉆孔內流動，使側壓力與孔內泥漿力趨于平衡狀態，發生縮徑甚至卡鉆的問題。縮徑的防治方法主要可以通過加強管理，由有經驗的機長專職操作鉆機，當鉆到淤泥或淤泥質這類土層時，投入適量的黏土泥膏，減少鉆進壓力，減緩鉆速，使鉆機在無油壓狀態進行空轉，并且成孔完畢后在易出現縮徑現象的地層中進行掃孔的處理工作。

2.2.2.坍孔

導致坍孔產生的原因是主要包括遭遇到預先未料的復雜的地質情況、施工過程中泥漿的稠度過低、釋放量大于泥漿對孔壁的壓力等。對于防治由于復雜地層情況所帶來的坍孔問題，具體可采用如下辦法。首先對該所在工程地的地質勘察報告進行認真的審閱，對于報告中未加以提及的異常情況所而導致的施工過程中的坍孔問題，根據具體情況進行應分別對待。

對于成孔過程中坍孔的補救措施為避開該樁位或回填原樁位，經檢查驗收待密實后再進行鉆進工作。對于灌注過程中坍孔的補救措施為回填原樁孔同時在原樁附近進行補加梅花樁、扁擔樁等。而對于工程質量要求高的情況下，是不允許采用上述的常規方法的，此時可采用硬片石等進行原孔的回填，待其密實后，采用沖擊鉆來進行再次的重新鉆進。對于因泥漿稠度過低導致的坍孔問題的補救措施較為簡單，只需加大泥漿的比重，直至適當程度。一般泥漿性能指標為黏度在18s～22s之間，含沙量不大于4%，膠體率不小于90，比重在1.1左右的范圍內。

2.2.3.斜孔

在軟硬巖層交替的層位極易發生斜孔問題。此時鉆進的壓力過大導致鉆頭容易沿軟弱層面的偏斜，繼而導致斜孔問題，不僅會影響鋼筋籠的下放，若問題嚴重會影響到樁的承載能力。其防治辦法為在鉆進的過程中，保持鉆速的均勻，或加重塊。而對于已經出現傾斜的孔，進行掃孔的糾正，當糾正無效時，在孔中進行粘土和石塊的回填，但當偏孔達到0.5m以上時就需要進行重新的鉆進工作。

2.3 灌注過程中的問題及相應措施

2.3.1 導管堵塞

導管堵塞的防治辦法可分為如下幾點：第一，在組裝導管時進行嚴格檢查導管內局部的內凸、連接處的密封等問題；第二，在攪拌砼時進行對混凝土骨料的規格、坍落度、攪拌時間的嚴格控制；第三，在灌注時避免導管內高壓氣囊的形成，以免破壞導管的密封圈；第四，在導管埋入深度允許的范圍內提升導管，或者進行提升后的驟然下插導管抖動導管。若上述方法無效時，則應停止灌注，用長桿進行疏通。

2.3.2 埋管

在灌注過程中經常出現埋管問題，應時刻注意導管的埋深控制，進行砼面的準確測量，一般砼面每上升4m～5m時便可進行相應數量導管的拆除，也就是說勤拆導管。

結論

隨著鉆孔灌注樁技術在水利施工中的廣泛應用，更應注重在成孔與灌注過程中問題的防治，不斷完善和發展鉆孔灌注樁技術，深入分析影響鉆孔灌注樁施工質量的因素，發揮其自身優勢促進水利工程建設事業。

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