水利工程建設中的鉆孔灌注樁施工技術

梁孝海 廣東建工對外建設有限公司

1.工程概況

某泵站設計用到的是濕室泵房結構，從地質情況來看，泵室底板持力層的土壤性質呈現粉質，承載力是100kPa，其不符合設計要求。此時利用鉆孔灌注樁進行處理，單樁的承載力極限值設計為3000kN、柱徑是80cm。主泵室樁縱橫之間的距離保持在2.5m，而柱深保持在15.3m。泵站灌注樁基的數量是112根，其中包括了進水池兩節扶彼擋墻柱基，樁基的數量比較多，其對于工程質量、工程進展發揮了重要作用。

2.鉆孔灌注樁的施工技術

2.1 鉆機就位

完成護筒的埋設作業后，根據要求將鉆機轉移至指定施工位置。沖擊鉆機為主要施工設備，可選型號主要為CZ-30型沖擊鉆機。保證底座具有穩定性，可設置適量枕木以作為支墊而使用，再利用平尺測量，保證底座各處都處于相同水平線上，從而給鉆機的運行提供良好的基礎條件。

2.2 成孔

鉆架在鉆孔過程中應將鉆頭瞄準樁位中心且保持平穩，鉆機及其他相關設備施工前應確保其性能完好，檢查無誤后，在保證護筒順利埋沒且泥漿分量足夠的情況下，鉆機即可開展作業。首先，需要將泥漿倒進樁孔內，借助沖擊錐以小沖程的形式多次沖打。防護筒頂部0.3m再往下的位置是孔內水位，其在該環節中應比防護筒邊緣腳和地下水位高1.5～2.0m。

地層沖擊作業的類型發生變化，沖程和泥漿控制指標也應隨之改變。鉆孔進尺的速度應≤2m/h，孔壁用鉆頭固定。拋填片石在各別軟而疏松的地層上，如淤泥質地層。

排渣時，可借助泵吸反循環進行。打孔時，向前鉆進4～5m就應進行一次排渣。通常在覆巖正常鉆孔時，一班出渣一次。鉆到巖層中去后，平均0.5～1m的進尺就可出渣一次。排渣時孔中的水頭高度維持不變。確保綠色生產，爭取凈化并重復利用好污泥分離器排出的污泥。

以設計柱直徑為基準，在此基礎上增加12～22mm并將其作為鋼護筒的直徑控制標準。保證鋼護筒埋設過程中始終維持穩定狀態，檢驗鋼護筒和樁位兩者的中心，產生的偏差必須在50mm內，以現場土質條件為參考合理控制埋深，粘土地層通常需超過1m，砂土地層則要將埋深提升到1.5m或更多。

2.3 鉆孔

護筒上可附著適量粘土，對于地表土較為松散的情況，還可增加適量片石。通過鉆頭的自重作用使石塊和泥膏受到擠壓作用并向孔壁處聚集。施工期間的干擾因素較多，易出現地坪標高變化的現象，為避免鉆孔深度偏差，必須保證樁架具有足夠的穩定性，要求底梁的高度以及樁的長度都足夠合理，做好標記以便掌握實際施工狀況?？紤]地質條件對鉆進效果的影響，合理調整鉆機的速度，做好信息記錄工作。

2.4 護壁泥漿

清孔是順利開展泥漿護壁作業的重要前提，保證孔底不堆積大量沉渣，使泥漿的密度和含渣量都維持在合理范圍內。高性能的泥漿可以保證孔壁的穩定性，也具有固定地層的作用，泥漿在滲透作用下將會持續進入孔壁四周，全面阻止滲漏。為確保泥漿使用效果，其黏度應在22～25s內，孔內泥漿需高于地下1m。

2.5 鋼筋籠的安裝

鋼筋籠安裝遵循以下步驟：（1）以孔頂高度為準，可確定鋼筋籠頂端的吊筋；（2）起吊點應螺栓緊固，按直徑方向設置，吊運時避免鋼籠發生變形，吊運后使鋼籠處于自然直線狀態；（3）鋼筋籠吊起時應與孔位對應整齊，緩慢下放；（4）孔內水位在下放時可能發生變化，應隨時監測。若有異常，立即停放并查看是否存在坍孔；（5）將滿足保護層厚度要求的混凝土墊塊墊在鋼筋籠骨架外。豎向距離2m，橫向則圍繞圓均勻地放置6個墊塊。設“十”形內撐在鋼筋籠的所有加勁筋中，即將抵達孔口將其拆除，此舉能有效防止鋼筋籠變形。

2.6 灌注混凝土

混凝土坍落度、導管的埋深及混凝土攪拌時間都是影響混凝土灌注的重要因素。如果控制不好，堵管、夾泥等諸多問題就會頻發。其中，18～20cm是混凝土坍落度的最佳范圍，埋深最好介于2～6m。此外，導管最下面也應高于混凝土面最頂端?；炷翍哂辛己玫目箟簭姸?，為提高其強度可以在灌注混凝土時快要靠近柱頂的8m處對坍落度做一定調整。

3.施工注意事項分析

3.1 沖擊鉆孔

沖擊鉆進階段要嚴格控制好成孔速度，為達到良好的鉆進效果，需確保鉆頭可以產生足夠的沖擊力，即鉆頭在孔內下落時必須維持最大加速度的運動狀態。為此，要保證鉆頭重量的合理性，并調整好懸吊距離、沖擊行程以及沖擊頻率三項參數。通常而言，鉆頭重量的選擇要充分考慮到沖孔直徑，采取的是每1000mm取100～140kg的方式，具體視土層地質情況而定，硬巖土層則取該區間的最大值，反之則選擇最小值。最優懸吊距離指的是鉆頭可以形成最大切入深度并且不存在任何的鋼絲繩剩余量，通常狀況下以0.5～0.8m為宜，若懸距超出該區間，將導致鋼絲繩異常抖動。關于沖擊行程的選擇，通常以0.78～1.5m較為合適，頻率控制在40～80次/min。地層情況是鉆機鉆進成孔必須考慮的要素，也是調整鉆進技術參數的重要依據，開孔過程中要做到低錘勤擊，此階段的錘高以0.4～1.0m為宜，不可發生偏斜現象。以孔深的實際情況為準，當其達到護筒下3～4m時，即可在前一節段的基礎上加快速度，實現正常且連續的沖擊作業。檢查鉆頭的位置，若觸底則必須收繩，此時要避免鋼絲繩纏卷鉆具的現象，并注重對鋼絲繩狀況的檢查，明確其磨損情況，若異常則要及時采取維修或是換新等處理方式。

3.2 掏渣排渣

現階段較常見的排渣方法有兩種，即泥漿循環法和抽渣筒法。若選擇的是泥漿循環法，則以輸漿管為主要工具，將其插入到孔底后，在充足壓力的作用下則會給漿液的向上流動提供通道，使殘渣可連同漿液排出孔外，但此方法的局限之處在于必須保證壓力和流量，某項指標存在差異均不利于排渣，因此在淺孔中具有可行性。關于抽渣筒法，其主要發生在鉆探深度達到4～5m之后，后續鉆進時以0.5～1.Om為間隔依次抽渣，此方法在穩定性不足的孔壁中具有可行性。若因特殊情況而停止鉆進，恢復正常施工后需要由低沖程轉換到正常沖程，否則易出現卡鉆現象。大直徑樁的施工量較大，應遵循分級擴孔的原則，根據相關規定，第一級擴孔量的控制標準為設計直徑的0.6～0.8倍。為保證沖鉆成圓孔，需要配備自動轉向裝置，將其安裝到鉆頭錐頂和鋼絲繩間。鉆頭自重較大時優先采用合金套，保證鋼絲繩具有足夠的強度，安全系數至少達到12，要求各卡扣均處于受力均勻的狀態。吊環與鋼絲繩連接所形成的彎曲處有必要設置槽形護鐵，在其作用下減緩磨損。

3.3 泥漿護壁

對于黏性土層條件下的鉆進作業，可充分發揮出黏性土自然造漿的優勢，鉆進期間向孔內注入適量清水，在經過鉆頭沖搗作用后形成泥漿；若在砂礫石層中鉆進，以膨潤土造漿的方式為宜，充分考慮孔壁穩定狀況，可以向孔內投入適量黏土，擠入孔壁后增強其穩定性；若存在無填充物的小型溶洞，可行方式是向其中投入黏土與石塊。

3.4 清孔

以沖孔深度滿足要求為前提，全面檢查孔的規格，滿足要求后即可清孔。向孔內投入適量散碎黏土，保持低沖程的工作狀態并利用沖擊錘拌漿，確保存在于孔底的沉渣能夠被有效掏出。泥漿密度偏大時，可使用水泵注入清水緩解，但樁孔內漿面不可發生變化，結束清孔后灌注水下混凝土。

4.結語

綜上，作為水利工程施工中的重要技術，鉆孔灌注樁施工能夠有效控制地基的穩固程度。只有熟練掌握該項技術，對其進行合理地改進才能使得類似工程順利進行，在安全和質量等方面有所保障，這也是本文結合實例進行分析的根本目的，期待能為同行帶來更多思考或借鑒。