挖孔樁基在水利工程中的應用

秦敏+劉運鳳+羅俊

摘 要：近年來，水利工程、橋梁結構、核電站、港口碼頭等工程中挖孔樁基技術得到普遍應用。由于挖孔樁基為隱蔽性工程，若質量出現差錯，會嚴重影響上部結構安全。本文主要結合某水利工程案例重點分析挖孔樁基在此工程中的應用，并分析此技術施工安全質量控制措施，保障工程順利進行和人民生命財產安全。

關鍵詞：水利 挖孔 樁基 應用

20世紀初期，樁型的發展促進了相關如預應力鋼筋混凝土，人工挖孔灌注樁的理論實踐形成，它能夠適應各種各樣的地質條件，因此應用較為廣泛。由于水利工程的挖空樁基是在水下操作，無法觀察施工全過程，若成樁后無法再開驗收。無論哪個環節在挖孔樁基施工過程中出現問題，都會嚴重影響整個工程的施工進度和質量。所以，探討其技術質量應用問題及控制措施對消除安全隱患和促進施工順利進行起著重要的促進作用。

1.挖孔樁基特點

一是受力性能好，通常挖空樁直徑為0.8～2.4米，可承載幾千千牛乃至幾萬千牛的力，由于挖孔樁直徑較大，單樁承載力高，能承受較大的水平荷載，擴底挖孔樁還能抵抗很大的上拔力，沉降量小且能防止不均勻沉降，抗震性能好；二是無需大型機械停放至施工現場，成孔過程中都不會過多干擾地基基礎及相鄰建筑物，也不會受相互作業影響，有利于提高施工效率；三是挖孔樁基相對于其他樁型，不管是樁間距、群樁效應還會樁身沉降量都較為簡約，容易操作；四是采用開挖的同時并實施定位測量的人工挖孔方式，不僅能準確測量樁身尺寸，了解持力層和樁底的地質狀況，也能保證清孔干凈；五是承載力高可相應地節約樁數，不會造成材料浪費現象，容易控制，多個樁基可共同施工，大量節省設備使用費用，從而達到降低工程造價的目的。

2.挖孔樁基在水利工程中的應用2.1工程案例

某水庫大壩加固除險工程，該工程地質條件復雜，要下設52根鋼筋混凝土灌注樁，左幅擋土墻，灌注樁中23根為人工挖空，樁長12m～14m，樁徑1.2m，上部擋土墻的結構穩定和安全會受樁基施工質量的影響。施工工作面為原大壩填土，地下水位標高為-7.1m，地下水流動快，巖石裂隙發育嚴重，無形中為人工挖空樁基增添了難度。

2.2 施工工藝

2.2.1施工準備

①做好樁基設計；在設計樁基時必須保證長期安全使用，設計經濟合理，充分考慮在施工中樁基的快捷性，施工人員要完全根據設計要求和相關規定，設計樁基時可從其基本承載原理角度考慮，如施工技術、上部結構荷載、經濟條件及地質條件等，從而保證建筑物的安全。人工挖孔樁基采用一柱一樁，可大大簡化基礎結構設計，《建筑樁基技術規范》中明確指出，擴底樁有明確的直徑要求，最小中心距為1.5D和D+1m，擴大端的直徑為D，如果樁基和施工結構存有差異，即便施工完成度再高，質量再好，施工結構需求依舊不能滿足。

②測量定位：若想保證樁位的正確性、垂直度及標高準與否，必然需要測量定位，測量員通過對定位樁位并由相關技術負責人核對信息，檢驗合格后再報至監理檢驗，以此確保樁位無誤。在設計或規范內是允許出現偏差的，但要予以嚴格控制。

③機具準備：挖空機具（鐵锨、短柄鐵锨、鐵鎬、風鎬）、提升機具（橡膠吊桶、卷揚機）、水平運輸（單輪推車）、硂澆筑（導管、硂攪拌機）、排水設備與照明（雨衣、潛水泵、防水燈、吊掛軟爬梯）。

2.2.2施工工藝：（如圖1所示）

挖空施工過程：首先施工人員用鐵锨和鐵鎬自上而下逐層挖土，先挖中間后挖周圍。開挖孔周圍部分時，為防止超挖，可復核開挖輪廓，及時檢查樁孔的軸線、孔徑和垂直度，要和設計及相關要求相符。第一節孔圈護壁的厚層度要厚度下面的100mm～150mm，上下護壁間的搭接長度不得少于50mm，用鐵锨將棄土裝入橡膠桶后用卷揚機運至地面，之后再用單輪車運送指制定施工地點。其次要正確安裝護壁鋼筋，可采用鋼筋連接上層護壁鋼筋來保證護壁硂的整體性，避免脫節下沉。第三對護壁硂進行澆注時，可用竹和木棒插實方法，根據地質情況盡量使用速凝劑，從而盡快滿足強度要求。由于地面下5m處是強風化巖，可采用風鎬擊碎巖石，促進施工進度。工作面以下還有地下水，要采取防護措施和排水措施。在孔底處邊側下設潛水泵和開挖集水井，可有效控制低下水位。每塊擋土墻下設的樁可同時施工，能避免單個孔施工帶來的地下水富足及排水難度大等問題。

鋼筋籠加工及硂灌注：根據設計要求制作鋼筋籠，采用點焊的方式焊接螺旋箍筋及主筋，在鋼筋籠外側設計位置上采用焊接混凝土墊塊，能控制保護層厚度。灌注導管埋深控制在2m～6m，其灌注速度不宜太快，避免鋼筋上浮。應留置試塊于樁身混凝土，每根樁不少于3組。施工過程中應做好混凝土配合比、成孔記錄、水泥、鋼筋、測量放樣、骨料、混凝土澆注等各項施工記錄。

3.挖孔樁基施工安全質量控制

（1）導管進水現象：接頭的部位在施工過程中會發生漏水的現象，壓迫導管，造成混凝土的離析發生質量問題，為成樁質量埋下隱患。出現此類問題的主要原因是由于混凝土的埋深淺，泥漿會隨著浮漿進入導管內部，還有沒有對導管的連接處沒有做好密封措施，施工初期灌量不足，從而在混凝土上面有導管暴漏，造成泥漿從導管內部進入內部。解決措施：先檢查導管，若發現問題可重新設置導管或更換全新的導管。將導管內的混凝土清除干凈，并重新灌注。如澆灌較多的混凝土時要停止灌注并把導管提出，在使用比原先直徑小一級的鉆頭到混凝土足夠深度后要行開鉆工作，重新清孔完畢后把導管插入中間小孔內并重新進行灌注。鋼筋籠上浮現象：一般發生鋼筋籠上浮的現象多在成孔后澆筑混凝土時，主要原因是大量泥塊及泥皮在清孔過程中殘留至孔內，這些泥皮和泥塊會伴隨著混凝土上漿面不斷上升而導致鋼筋籠底部有泥塊堵塞。再加上混凝土過小的流動會使混凝土中導管埋深過大。造成鋼筋籠質量問題有其自身重量太輕不能與孔口形成固定，或鋼筋籠出現變形或不直現象。

解決措施：套管會因其管子底部內壁上黏附著許多砂漿或土粒而出現變形和坑洼不平現象，若將套管拔掉，鋼筋籠被針給帶了上來，針對此類情況應在成孔前對最下部套管的內壁進行檢查，及時清理大量黏著物堆積的套管。如果已經發生變形，要對其進行修補。完成成孔工作后用大錘式抓斗反復升降，丟棄管內部上堆積的土砂，使孔底處于水平狀態。若鋼筋籠的外徑和套管內壁之間距離較小，大部分原因是有粗骨料存在于是套管內壁和箍筋之間，導致出現鋼筋上浮現象。解決此類現象的措施為將粗骨料在套管內部和箍筋之間的距離擴大2倍即可。當對鋼筋籠初始位置并固定在孔口的施工確認后，可縮短灌注時間，從而實現迅速灌注，為避免混凝土的頂層向鋼筋籠進入時流量變小，可增加外加劑。當混凝土接近籠時要求導管在1.6～2.0埋深。

（2）斷樁現象：造成斷樁的原因多為在灌柱的過程中導管提升過高，導致混凝土和導管內部脫離；對堵塞在導管的物體未能及時清理；當表層的混凝土流量小時還在不斷對混凝土進行灌注，表層下的混凝土順著導管壁沖破表層混凝土的頂面，含有沉渣和浮漿的表層吸附在表層，從而形成斷樁。

解決措施：在初期階段出現斷樁現象，若孔內的混凝土未有3m時，要迅速采用氣舉發吸渣，清理未凝結的混凝土后再重新灌注。如果灌注未達到20m時，利用牙輪鉆清除1.5m厚的表層混凝土。若灌注已達到20m時，混凝土開始凝結，孔內混凝土未達到50m時切除部分鋼筋籠，使用沖擊鉆迅速清除混凝土碎塊后重新灌注即可。

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