淺析混凝土鉆孔灌注樁技術(shù)在南水北調(diào)工程河南段中的應(yīng)用

周海濱

（河南水利與環(huán)境職業(yè)學(xué)院，河南　鄭州　450000）

淺析混凝土鉆孔灌注樁技術(shù)在南水北調(diào)工程河南段中的應(yīng)用

周海濱

（河南水利與環(huán)境職業(yè)學(xué)院，河南鄭州450000）

南水北調(diào)工程是惠及我國人民的一項重大事件，其中河南段又對整個工程質(zhì)量及效果會造成巨大的影響，基于此筆者淺析混凝土鉆孔灌注樁技術(shù)在南水北調(diào)工程河南段中的應(yīng)用，首先介紹了南水北調(diào)工程河南段工程總體概況，之后分析了混凝土鉆孔灌注樁技術(shù)技術(shù)要點，接著結(jié)合河南段工程施工實際，對工程實際開展中遇見的問題進(jìn)行歸納并針對每項工程提出了解決辦法，最后對全文進(jìn)行總結(jié)。

南水北調(diào)工程河南段；混凝土鉆孔灌注樁技術(shù)；施工；解決辦法

在統(tǒng)籌考慮21世紀(jì)我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，并統(tǒng)籌考慮全面協(xié)調(diào)實現(xiàn)人與自然之間可持續(xù)發(fā)展的需求，我國政府做出建設(shè)南水北調(diào)工程的戰(zhàn)略決策，這一戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施對我國水資源配置有著巨大的優(yōu)化作用和意義。一旦南水北調(diào)工程投入使用，將有效緩解我國北方地區(qū)所面臨的水資源短缺的現(xiàn)狀，大大加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的步伐，有利于生態(tài)環(huán)境的改善、和諧社會的構(gòu)建以及全面建設(shè)小康社會目標(biāo)的實現(xiàn)。

南水北調(diào)總長達(dá)1277公里的中線一期工程多半位于河南境內(nèi)，蔓延長度達(dá)730多公里。作為南水北調(diào)中線工程的水源提供地，河南省同時也是中線工程最大的受水區(qū)。由于占據(jù)著最長的干線長度和最多的投資、擁有著最復(fù)雜的工程地質(zhì)因素、擔(dān)負(fù)著最重的征地和安置移民任務(wù)，河南省在中線工程所涉及的各省份中最為突出，對建設(shè)南水北調(diào)一線工程起著至關(guān)重要的作用。

1　南水北調(diào)河南段工程概況

2005年南水北調(diào)中線工程正式投入建設(shè)，中央國務(wù)院給予了精心指導(dǎo)，各級有關(guān)部門也給予了大力支持，在工程沿線省份人民的積極配合以及各個參與建設(shè)單位的協(xié)調(diào)合作下，以省委和省政府為領(lǐng)頭人，以服從國家大局為前提，以加快河南發(fā)展為動力，以實現(xiàn)群眾利益為原則，以“三種精神”戰(zhàn)天斗地的紅旗渠精神，鍥而不舍的愚公移山精神，鞠躬盡瘁的焦裕祿精神）為榜樣，以“五個工程”（一流工程、廉政工程、生態(tài)工程、利民工程、和諧工程）和“三個一流”（建設(shè)一流工程，提供一流服務(wù)，營造一流環(huán)境）為目標(biāo)，河南省始終秉承科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)理念，逐步營造了和諧的社會政治氛圍、為工程的建設(shè)提供了良好的環(huán)境，有利于工程建設(shè)的順利進(jìn)行以及快速有序的征地移民工作的展開。

經(jīng)國務(wù)院南水北調(diào)工程建委會與省委、省政府統(tǒng)一部署，河南省切實遵循“2013年主體完工，2014年汛后通水”這個整體建設(shè)目標(biāo)，以干線的工程建設(shè)為中心展開行動，調(diào)動河南省所有的社會力量，通過創(chuàng)新機(jī)制、科學(xué)統(tǒng)籌和強(qiáng)化監(jiān)督等方式和手段，徹底解決了如何處理膨脹土、高達(dá)二十米的高填方段、如何在煤礦采空區(qū)穿越等諸多連土木界都束手難策的重大技術(shù)難題，創(chuàng)造了首次穿越沉積河床的穿黃工程、被譽(yù)為亞洲第一頂?shù)钠巾斏轿靼登p層涵洞頂進(jìn)工程、整體規(guī)模占據(jù)世界首位的沙河渡槽等多個工程界的重大奇跡。近十年艱苦卓越的奮斗，歷經(jīng)從2005年9月啟動的穿黃工程到今天近十年艱苦卓越的奮斗，河南省在2013年12月25日實現(xiàn)了建設(shè)干線主體工程的竣工，完成國務(wù)院南水北調(diào)工程建委會預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)，在建設(shè)南水北調(diào)工程上獲得了關(guān)鍵性的勝利。自2014開始，河南省開始著眼于建設(shè)總干渠管理設(shè)施、安裝35千伏永久供電線路、安裝調(diào)試金結(jié)機(jī)電及道路的運行維護(hù)等一系列占據(jù)附屬地位的項目，并已全面實現(xiàn)完工，符合通水驗收規(guī)則并達(dá)通水條件設(shè)計單元工程有36個。成功完成了5.2億立方米土石方的開挖，2.1億立方米土石方的填筑，1872萬立方米混凝土的澆筑，479億元的施工投資。

2014年6月5日，河南省黃河北總干渠進(jìn)行充水試驗，最深水位接近7米；7月3日，南總干渠開展充水試驗，在9 月20日16點，完成向平頂山應(yīng)急調(diào)水，南總干渠充水試驗全面展開。陶岔渠首最高下泄流量每秒可達(dá)100立方米，9月21 日23點30分，丹江水頭成功流入鄭州界內(nèi)，前期一系列充水試驗結(jié)果表明，南水北調(diào)中線工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，目前已正式通水。

2　混凝土鉆孔灌注樁技術(shù)要點

2.1鉆孔灌注樁施工中鉆機(jī)對位的技術(shù)要點

鉆機(jī)必須在鉆孔的一側(cè)安裝穩(wěn)定，其支撐墊木要和孔口的鋼護(hù)筒壁保持一定的縫隙。水電供應(yīng)實現(xiàn)接通時，配套鉆頭及應(yīng)對鉆孔事故配套機(jī)具的選擇必須與所需鉆孔的底層相適宜。及時對鉆機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在滑輪組被鉆機(jī)起吊的前提下，以保證鉆頭、樁孔和護(hù)筒三個中心點位于同一條鉛垂線上的原則進(jìn)行調(diào)整，把鉆機(jī)與扒桿纜風(fēng)繩固定結(jié)實，使鉆機(jī)在使用過程中既穩(wěn)固又穩(wěn)定。

2.2鉆孔灌注樁施工中鉆進(jìn)成孔的技術(shù)要點

2.2.1保持鉆具的穩(wěn)定

在鉆孔灌注樁施工中，不可碰觸到護(hù)筒，應(yīng)對錘頭和耐磨牙塊及時進(jìn)行修理和更新，錘頭投入數(shù)目的增加，可增加有效沖擊次數(shù)。

2.2.2注意孔內(nèi)水壓差

必須保證檢查的隨時跟進(jìn)，及時發(fā)現(xiàn)并調(diào)整不符合要求的各項指標(biāo)，可有效防止流沙的出現(xiàn)，并防止因泥漿濃度過高或過低引起的影響施工及塌孔的情況出現(xiàn)。

2.2.3及時填寫鉆孔施工記錄

鉆孔灌注樁施工過程中應(yīng)當(dāng)及時做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄工作，依據(jù)鉆進(jìn)程度、速度和對泥漿取樣的分析為基礎(chǔ)，進(jìn)一步判斷底層的變化情況。

2.3鉆孔灌注樁施工中的鉆孔檢查要點

第一，需通過測繩進(jìn)行測量，在鉆進(jìn)將要到達(dá)設(shè)計標(biāo)高時，做好相應(yīng)記錄（鉆孔施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制孔深，不得用超鉆代替鉆渣沉淀，更不能少鉆），遞交項目質(zhì)檢員進(jìn)行檢測，待合格后，再遞交甲方檢測工程師進(jìn)行檢查和驗收。

第二，成孔孔徑必須大于設(shè)計直徑，保證傾斜度小于一個百分點（檢孔規(guī)用φ22 鋼筋籠制成，外徑與設(shè)計樁徑相等，長度為4-6m），采用合乎規(guī)定長度的檢孔規(guī)進(jìn)行上下兩次檢查來判斷合格情況，清孔工作必須待合格結(jié)果出來后方可進(jìn)行。

第三，在終孔后，首次采用掏渣筒完成清孔；在安好鋼筋籠后開展第二次清孔，才能更好掌握沉渣厚度標(biāo)準(zhǔn)。不管哪次清孔完成后都要進(jìn)行一次沉渣厚度的測量，以期符合設(shè)計要求，同時做好實測數(shù)據(jù)的記錄工作。

2.4鉆孔灌注樁施工中技術(shù)要點

2.4.1鋼筋籠骨架的連接

第一，雙面搭接焊主要用于主筋和主筋之間以及位于加強(qiáng)筋之上的兩個端頭上，雙面四焊點點焊主要用于主筋與加強(qiáng)筋之間，鋼絲全綁扎主要用于主筋與螺旋繞筋之間，單面搭接焊法主要用于主筋在井口接籠。第二，沿縱向，每間隔兩到四米的距離，在鋼筋籠四周配置混凝土保護(hù)層，其使用的形式是混凝土墊圈和箍筋之間進(jìn)行連接。

2.4.2混凝土的灌注

第一，集中攪拌和泵送混凝土輸送形式適用水下混凝土澆筑。采用砼運輸車來運輸較遠(yuǎn)位置的樁基砼。第二，在導(dǎo)管與漏斗之間安裝閥門，保證在灌注水下混凝土的過程不出現(xiàn)中斷，保證其連續(xù)性。第三，為保證混凝土的配合比拌制符合設(shè)計的要求，就需要身臨現(xiàn)場的計量工人進(jìn)行嚴(yán)格的計量，同時依照規(guī)范要求的頻率，對混凝土的坍落度、和易性等指標(biāo)進(jìn)行全方面的檢查，以防止進(jìn)入漏斗灌注的混凝土不合格。第四，需向施工者交底，以確保樁頂砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求。徹底完成澆筑后，采用掏渣桶將頂部的樁頭砼掏出，清理完后，要保證砼頂面比樁頂標(biāo)高高0.5m；啟動墩身施工后，再對這高出的0.5m進(jìn)行鑿毛接順工作。第五，樁基低應(yīng)變超聲波無破損檢測率要求達(dá)到100%，一旦出現(xiàn)檢驗不合格的樁基，下面的施工將無從開始。

3　南水北調(diào)工程河南段施工過程中面臨的問題

孔壁出現(xiàn)坍陷、縮徑、鉆孔偏斜、斷樁、鋼筋籠發(fā)生“上浮”、“爛樁頭”等是南水北調(diào)工程進(jìn)行灌注樁施工經(jīng)常發(fā)生的不良狀況。在分析產(chǎn)生這些狀況的原因的基礎(chǔ)上，給出了一些相應(yīng)的防治方法。依照南水北調(diào)工程中的實際施工情況，剖析了其中常見的主要的質(zhì)量通病，給出相應(yīng)的防治辦法。

3.1孔壁坍陷

一旦在鉆進(jìn)過程中，看到排出的泥漿不停產(chǎn)生氣泡，或者泥漿突然性的漏失現(xiàn)象，就預(yù)示著孔壁可能出現(xiàn)坍陷情況。

土質(zhì)不夠緊密，泥漿護(hù)壁較差，沒有使用粘土緊密填封護(hù)筒周圍，護(hù)筒內(nèi)水位過低，鉆進(jìn)過程中速度太快、空鉆、孔成后待灌和灌注等時間太長都會造成孔壁坍陷。

我們可通過以下方法對孔壁坍陷進(jìn)行預(yù)防和治理：第一，掩埋護(hù)筒的深度必須適當(dāng)，并在其四周用粘土密實填封。這樣的護(hù)筒可以防止出現(xiàn)孔壁坍塌，并對地表水有隔離效果，而且對孔口所處的地面、固定樁孔的位置及鉆頭的導(dǎo)向作用都有保護(hù)效果。第二，孔內(nèi)泥漿配合比應(yīng)有所提高，保證并一直維持護(hù)筒內(nèi)的泥漿水位比地下水位高1.0m以上，以實現(xiàn)孔內(nèi)靜水壓力的增加。第三，鋼筋籠的沉放時間應(yīng)有所減短，保證和孔位絕對對準(zhǔn)進(jìn)行安裝，防止碰撞到孔壁。灌注混凝土應(yīng)該及時不拖拉，保證成孔后3小時以內(nèi)完成混凝土的灌注。

3.2縮徑

0～3歲是人生理發(fā)育的快速時期，也是心理發(fā)育的快速時期。人從生物人變成社會人與心理的快速發(fā)育有重要關(guān)系，而3歲前的發(fā)育又與人的一生有重要關(guān)系，是成長非常關(guān)鍵的奠基時期。

淤泥質(zhì)粘土是南水北調(diào)工程的主要土質(zhì)，具有流塑性和易膨脹性，之所以會產(chǎn)生縮徑主要在于不夠厚的保護(hù)層，由于失水造成孔壁失去穩(wěn)定性并出現(xiàn)坍塌和因遇水膨脹的塑性土出現(xiàn)坍塌。

我們可通過以下方法對縮徑進(jìn)行預(yù)防和治理：第一，進(jìn)行鉆進(jìn)參數(shù)的選擇及泥漿比重調(diào)整，必須以不同的土層為基礎(chǔ)，鉆機(jī)泥漿比重在淤泥層中應(yīng)當(dāng)及時從1.2左右調(diào)整到1.3左右，以保障泥漿維持孔壁的平衡性。第二，進(jìn)行鉆孔時，泵量相應(yīng)增加，成孔速度相應(yīng)加快，提高泥漿的質(zhì)量，使凈水壓力相應(yīng)增加，同時孔壁上應(yīng)有泥皮出現(xiàn)，孔內(nèi)外滲流得到阻隔，從而防止孔壁出現(xiàn)滲水而引發(fā)膨脹。但既已發(fā)生的縮徑，應(yīng)該上下反復(fù)掃孔，使孔徑進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.3鉆孔偏斜

由于施工地面的土質(zhì)是灘涂的淤泥，軟硬不夠均勻，以及施工過程中，鉆機(jī)安裝的不夠穩(wěn)固或是鉆桿出現(xiàn)彎曲是造成鉆孔偏斜的主要原因。

我們可通過以下方法對鉆孔偏斜進(jìn)行預(yù)防和治理：第一，場地必須牢固，平整，并以軌道枕木作為鋪設(shè)。第二，在對鉆機(jī)進(jìn)行安裝時，必須遵循轉(zhuǎn)盤中心和鉆加上起吊滑輪位于同一軸線上的原則，保證鉆桿位置的偏差小于20厘米。相應(yīng)配備安裝導(dǎo)正裝置，一旦出現(xiàn)鉆孔偏斜，應(yīng)抬高鉆頭，從上之下反復(fù)進(jìn)行掃鉆，可去除其中的硬土。

3.4斷樁

工程中出現(xiàn)斷樁的形式可分為以下五種：

（1）灌注過程中，出現(xiàn)堵塞混凝土導(dǎo)管情況，而且未能得到及時處理；

（2）出現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水情況，但未能及時作出良好解決，泥漿渣土夾在了灌注樁的截面上；

（3）因混凝土的拌合物出現(xiàn)離析而導(dǎo)致樁身發(fā)生斷裂；

（4）過長的灌注時間，導(dǎo)致第一批混凝土處于初凝狀態(tài)，但其后灌注的混凝土突破頂層和泥漿混為一體；

（5）灌注混凝土的過程中，提升導(dǎo)管時幅度偏大，致使混凝土從導(dǎo)管底部流出澆筑了液面，進(jìn)一步使截面出現(xiàn)泥漿夾層。

我們可通過以下方法對斷樁進(jìn)行預(yù)防和治理：第一，做好開罐的所有前提工作，為的是保證混凝土灌注進(jìn)程的連續(xù)性和緊湊性。進(jìn)行砼的級配和攪拌時，在砼的和易性、水灰比例、坍落度和初凝時間都必須符合設(shè)計和規(guī)范的要求。灌注時所使用的導(dǎo)管必須平直，保證光滑且不漏水的內(nèi)壁。位于導(dǎo)管最下端的導(dǎo)管長度要稍長，基本有4米，法蘭盤不得出現(xiàn)在其底端。第二，導(dǎo)管掩埋的深度和拔管的幅度和速度都應(yīng)得到確切掌握，導(dǎo)管埋入混凝土的深度不能過大或過小。在拔除導(dǎo)管時，要以精確的計算數(shù)據(jù)為前提，掌握好拔管后砼的埋深，同時對混凝土澆灌的深度進(jìn)行實時測量，以防止拔空導(dǎo)管的情況出現(xiàn)。在到達(dá)樁頂?shù)奈恢脮r，提升導(dǎo)管的幅度必須相應(yīng)降低。第三，成孔時，對泥漿密度和空地沉淤要有確切掌握，保證首次清孔工作就使泥塊得到完全清除。

4　結(jié)束語

南水北調(diào)中線工程中，由于灌注樁技術(shù)的快速發(fā)展及技術(shù)水平的不斷提高，在施工過程中的應(yīng)用范圍更為廣泛，其中的新技術(shù)也愈加凸顯。灌注樁的質(zhì)量與整體工程的關(guān)系越來越緊密，因而也要求施工人員的技術(shù)水平必須得到相應(yīng)提高。不斷加深對關(guān)鍵環(huán)節(jié)的掌控程度，以保證南水北調(diào)工程整體質(zhì)量更高層次的提高，是對我國水利建設(shè)工作人員提出的新要求。

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周海濱（1957.8-），男，高級講師，研究方向：水利工程施工及建筑工程施工。

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1003-5168（2015）11-042-02