水利工程鉆孔灌注樁施工工藝及技術特點

摘" 要：在水利工程應用鉆孔灌注樁施工工藝及施工技術，可以極大地改善以往鉆孔灌注樁施工工期長、施工難度大及不便于觀察和檢驗等問題，其自身所具備的施工工藝和施工技術的優勢，被水利工程項目建設所青睞，因此為了確保水利工程的施工質量，就需要在施工過程中做好對每一道工序的施工工藝和施工技術的管控。基于此，該文就大沙二站水利工程鉆孔灌注樁施工工藝和施工技術進行深入分析，并在整個施工過程中應用鉆孔灌注樁的施工技術，并從鉆孔施工、水下混凝土配合比例、灌注樁施工等沖孔技術方面進行深入分析與研究，從而最大化發揮鉆孔灌注樁工藝技術優勢。

關鍵詞：水利工程；鉆孔灌注樁；施工工藝；施工技術；施工特點

中圖分類號：TV52" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）10-0189-04

Abstract： The application of construction technology and construction technology of bored cast-in-place pile in water conservancy project can greatly improve the problems of long construction period， difficult construction and inconvenient observation and inspection of bored cast-in-place pile in the past. Its own advantages of construction technology and construction technology are favored by the construction of water conservancy projects. In order to ensure the construction quality of water conservancy projects， it is necessary to do a good job in the management and control of the construction technology and construction technology of each process in the construction process. Based on this， this paper makes an in-depth analysis on the construction technology and construction technology of bored cast-in-place pile in the water conservancy project of Dasha No.2 Station， and applies the construction technology of bored cast-in-place pile in the whole construction process. From the drilling construction， underwater concrete proportion， cast-in-place pile construction and other aspects of in-depth analysis and research， so as to maximize the advantages of bored cast-in-place pile technology.

Keywords： water conservancy project; bored cast-in-place pile; construction technology; construction characteristics

水利工程關系到社會和經濟的建設發展，將鉆孔灌注樁施工工藝和施工技術應用在水利工程中具有顯著的價值，而通過對鉆孔灌注樁技術的應用范圍和應用過程進行全面分析，才能最終確保水利工程的整體施工效果。所以在水利工程中重視鉆孔灌注樁的施工工藝的同時，需要全面了解鉆孔灌注樁的工藝要求和技術特點，進而確保水利工程施工具有良好的質量，這對我國水利工程事業的發展也起到了重要的推動作用。

1" 工程案例

本工程以大沙二站水利工程為例，該工程項目位于漢川市廟頭鎮灣潭村，漢江右岸漢川干堤樁號79+150處，為堤后式排澇泵站。工程等級為III等，工程規模為中型，永久性主要建筑物級別為III級，永久性次要建筑物級別IV級，臨時性建筑物級別為V級。漢江干堤漢川段為II級堤防。大沙二站樞紐工程由引水渠、攔污柵橋、前池、進水池、泵房、出水流道、防洪閘及出水渠等組成。設計排水流量40 m3/s，裝機功率為2×2 000 kW。大沙二站工程在主泵房、安裝間、副廠房、檢修間、進水前池擋墻、出口左岸空箱擋墻及出口消力池翼墻部位設計有混凝土鉆孔灌注樁。工程中的灌注樁設計工程量匯總見表1。

2" 鉆孔灌注樁施工概述以及混凝土排樁的特點

2.1" 鉆孔灌注樁概述

鉆孔灌注樁是一種被廣泛應用于工程建設中的施工方法，鉆孔灌注樁施工具有施工噪音小、施工質量高等特點[1]。在鉆孔灌注樁中利用機械設備進行鉆孔施工時，通過挖掘或鋼管擠土的方式對建筑基礎進行樁孔設置，并對樁孔內部布設相應的鋼筋籠，才能確保工程項目具有足夠的強度。在對鉆孔灌注樁進行分類時，根據實際成孔的方式進行施工劃分，鉆孔灌注樁通常可以劃分為沉管、鉆孔和挖孔等多種灌注樁的形式。在整個鉆孔灌注樁的施工過程中，比較常見的技術問題為塌孔、縮徑及樁孔偏斜這3個問題，由于水利工程中經常會出現地下水位較高的情況，如果施工中沒有及時將護筒升高，那么很容易出現塌孔問題，而縮徑問題的處理主要是借助縮徑功能的鉆頭設備使用來解決，樁孔偏斜則是確保鉆機運行時可以平穩而不晃動，對于已經出現偏斜的鉆孔，可以通過降低鉆速的方式給予復掃孔，借助這種方式能夠達到糾偏效果。

2.2" 混凝土排樁特點

混凝土排樁在水利工程施工中具有施工簡單、投資低及坑基內外作業面安全等特點。首先在施工中，混凝土排樁能夠有效結合水利工程現場以及施工地質等條件擬定好對應的造孔設備，按照設計圖紙的要求，可以實現平整好造孔的目的，并在造孔的過程中嚴格按照規范要求進行施工。當造孔灌注樁施工完畢后，等待混凝土齡期達到要求再進行基坑開挖，才會使整個施工變得更加方便簡單。其次是在施工中的投資比較低，還能有效提高工程的施工進度，相對于那些坡度開挖而言，混凝土排樁能夠大幅度減少土方開挖工程量以及后期土方回填工程量，實現縮短水利工程土方工程施工周期的目的。最后是當水利工程基坑開挖完畢后，混凝土排樁可以有效確保基坑內外作業面的安全，在大型水利工程中，混凝土排樁具有較為廣泛的適用性特點，不僅可以做到對構筑物的有效涉及，還能實現對基坑的開挖，具有非常良好的施工效果。

3" 水利工程鉆孔灌注樁施工工藝流程

3.1" 施工測量和施工圍堰

在進行鉆孔灌注樁施工前，必須做好水利工程鉆孔灌注樁的施工測量，在測量時布設孔位后，以圓心作為孔位的中心位置，能夠有效確保孔口開挖線對護壁管半徑的有效確定。而隨著開孔缸套被固定在對應的孔位十字點，要對鉆孔鋼絲繩的垂直度進行校準，保證整個孔位位置的準確性滿足要求[2]。與此同時，根據大沙二站水利工程中的攔污柵橋、前池及進水池、主泵房、安裝間、出水流道、出口防洪閘、消力池及出水渠等情況進行施工圍堰，需要及時根據圍堰的左右岸橋臺現狀進行施工分析，并做好對回填砂礫堆積方式的有效控制，通常借助挖掘機將砂石料卸車的方式進行運輸回填。

3.2" 造孔、鉆頭和鉆口管

在水利工程造孔過程中，采取沖擊鉆造孔方式，保證水利工程鉆孔灌注施工時的孔位正確性，并在以往的機械位置進行開鉆施工時，使用4根標準的枕木給予鉆孔鋪設，有利于實現枕木位置的快速有效連接需求，而在整個鉆機支架安裝過程中，需要做到孔位精準性控制。想要保證水利工程在鉆孔灌注樁的施工中滿足需求，就要從1.5 m位置進行鉆孔樁的設計，同時嚴格把控鉆頭材料的質量，使鉆頭的強度符合標準要求[3]。而在焊接鉆頭的過程中，通過對鉆頭切削內刃強度的控制，還能防止鉆頭角在造孔施工中出現斷裂情況，也能避免出現施工意外而影響到施工進度。

3.3" 泥漿護壁

在大沙二站水利工程鉆孔灌注樁工藝中進行泥漿護壁時，首先需要穩定鉆孔機的安裝基礎，避免鉆孔出現傾斜的情況。當基地存在坡度的情況下，必須提前使用推土機將有坡度的位置推平，使用鋼板、枕木墊等對其進行加固處理，此過程需要保證鉆孔的垂直度，同時還要防止孔壁坍陷而影響到鉆孔施工。根據實際施工工程的建設需求，選擇鋼護筒作為基礎施工保護措施時，需要鋼護筒具有良好的堅固性能，還要避免出現漏水問題。其次是將水、黏土添加到鉆孔泥漿中，可以對鉆渣懸浮、鉆頭冷卻及鉆具潤滑等起到有效的保護作用，防止孔內外水的進入和流出導致的塌陷問題[4]。在這個過程中，做好大沙二站水利工程的中線、垂直度的埋設，并不斷添加泥漿滿足抽渣需求，針對孔偏斜程度進行詳細檢查時，選擇沖擊或沖抓方式進行施工，在鉆孔灌注樁施工后及時進行清除作業。隨后在終孔的檢查與設計完成后，做好清理孔底工作，防止因為時間問題使得泥漿發生沉淀，并引起鉆孔坍塌。在選擇摩擦樁施工時，對于水下混凝土灌注前必須進行控制沉渣厚度，保證沉渣厚度在30 cm以上，但是在孔壁坍塌程度較低時，對應的沉渣厚度則需要控制在20 cm以內。清孔施工機械往往使用循環旋轉鉆機和反復環旋轉機等，這也使得完成清孔作業之后，需要在孔內垂直吊放入預制鋼筋籠并在定位后做必要的穩固措施，防止出現斷樁的問題。

3.4" 水下混凝土灌注

在水利工程鉆孔灌注樁灌注施工前，必須做好預制混泥土，將隔水球塞在水面臨近位置，并確保底端位置和孔底之間的距離保持在0.5 m的可控范圍內。在這種情況下，對因排塞問題引起的導管插入孔底，當混凝土的埋入深度超過2 m時，要防止從混凝土導管的底端伸出[5]。在灌注水下混凝土的過程中，必須派遣指定的專業人員對導管深度進行測量，在導管提升時還需要避免導管和鋼筋籠發生碰撞。如果混凝土面和鋼筋籠底靠近時，還需要對導管的埋入深度做好把控，保證導管底部在鋼筋籠底端以上。

4" 水利工程鉆孔灌注樁施工技術應用要點

4.1" 測量定位處理

在開展此項工作時，一般選擇全站儀設備對軸線的坐標做好定位與分析，對于軸線控制樁以外的建筑物，可以采取相應的保護軸線控制樁方式，實現在后期軸線控制、場地及劃定位置的測量[6]。而施工人員遵循先整體后局部的測繪原則，使用全站儀、水準儀等設備對水利工程鉆孔灌注樁的其他軸線位置實施測量定位，可以為后續施工提供有力支持，促進施工質量的提升。測量人員反復做好樁基坐標的測量后，要選取具有良好穩定性的區域設置三角網，同時要結合總平面的布置圖實施有效勘測，能夠更好地實現施工平面測量控制網的建立。此過程的實施中，需要嚴格控制相鄰點的間隔距離，一般保持50 m左右，后視點的具體位置確定后，用全站儀再重新開展測量，選取控制樁位置和中心線位置，同時在護樁表面進行混凝土的澆筑，能夠更好地保障后續良好施工。在完成對施工平面控制網的設置之后，基于業主方所提供的準確水準點位置標高，合理選擇路線，把永久水準點納入到閉合水準的測量體系內。在一般的永久性水準點沿線實施臨時性的水準點設置，相鄰的水準點間距為50 m，同時每一個水準點校核則需要2個以上的水準點，當水準點的校準無誤后，測量人員可以在設置的樁基位置進行水準樁的排序，從而更好地確定測量樁具體位置、標高等。

4.2" 鉆孔操作

完成測量定位的處理后，結合工藝實際情況和要求有效測定待鉆樁位，鉆機放置后要先對鉆機的平衡度做好調整，此時利用吊錘球對鉆桿和鉆孔中心位置合理調整，保證這些位置和大沙二站水利工程的水平位置處于相同的水平線。當鉆孔水平線確認無誤后進行鉆孔，初期鉆孔需要以慢尺寸的方式進行，并在整個過程中做到全程觀測和調整，當鉆孔到設計的深度位置后，還要調整鉆孔的速度，同時做好清孔的準備工作[7]。在水利工程中，當整個工程的地質條件存在問題時，選擇泥漿護壁成孔的施工技術，對于成孔所使用的泥漿制備材料進行潤土、黏土與水的處理，此時應該盡可能地保證潤土為蒙脫石組成的黏土性礦物，對應的黏土顆粒直徑一般小于0.005 mm，而黏土顆粒含量通常會超過50%。所以在鉆孔操作的過程中，對于注入孔口泥漿的相對密度不得小于1.1 kg/m3，黏度必須控制在18～20 Pa·s，如果受到水利工程中水位漲落的影響，還需要確保鉆孔壁泥漿面不得超出地下水位的1.5 m位置。

4.3" 清孔處理

鉆孔達到要求的設計深度后停止，再將鉆具上提到孔底10～20 cm位置處。此過程中，要保證泥漿具有良好的循環狀態，逐步對每一間隔時期內的鉆盤進行空轉。而將孔底剩余的泥塊排出后，確保泥漿的相對密度控制在1.25 kg/m3以下，同時黏度控制在18～25 Pa·s之間，對泥漿進行不斷置換，整個過程持續30 min后，完成第一次清孔處理[8]。當第一次清孔作業完成后，開展孔深測量工作，及時對完成的鋼筋籠、混凝土導管做好安放處理，并在第二次清孔處理時，保證清孔時間控制在30～60 min內。清孔完成后，要做好鉆孔深度以及孔底沉渣的測量，有效確保鉆孔深度與實際情況相符合，從而使整個孔底沉渣的厚度控制在10 cm以下，而沉渣粘度則控制在18～24 Pa·s之間即可。

4.4" 鋼筋籠的制作

對于鋼筋籠而言，在制作和安裝的過程中，需要選擇比較大的制作和安裝空間，同時根據大沙二站水利工程中所需的鋼筋直徑、型號和長度差異性等情況綜合分析，對其分類處理。在鋼筋籠的設計時，結合設計圖紙的要求，可以利用專門的調直平臺方式完成主筋的調直，而當鋼筋骨架形成后，要求骨架立筋平穩地安裝在鋼筋骨架上，且保證相鄰主筋之間的距離合理。在這個過程中，如果需要接長主筋，那么設計人員還需要選擇搭接焊、對焊等方式，并在相同截面中做到主筋的對稱連接，有效控制鋼筋接頭數量在總體數量一半以下。當相鄰的2個鋼筋接頭之間的距離超過500 mm時，根據主筋直徑的10～15倍進行鋼筋焊接，可以在鋼筋主筋與架立筋固定之后，實現對鋼骨架平穩性地安放在外箍筋而實現箍筋的纏繞。整個過程中，箍筋長度需要控制在焊接長度標準的8～10倍之間，制作人員將寬度為50 mm，長度為400 mm的鋼板制作成鋼筋定位器外設的主筋外側時，需要控制好鋼筋籠的直徑偏差在±10 mm以內，對應的長度偏差控制在±50 mm以內。

4.5" 灌注

水利工程鉆孔灌注樁在實際操作前，操作人員必須通過拼裝、試水、試壓等方式完成對導管的安裝和緊固處理。而在導管下放完畢后，操作人員還需要結合二次清孔做好底部的隔水塞漏斗安放，并保證整個工程灌注的持續性。在導管內混凝土含有空氣以及后續混凝土井餾槽的緩慢灌入時，相關操作人員必須對混凝土灌注面做到高度的計量和標準設計，從而有效規避混凝土發生溢出的現象。

5" 結束語

在大沙二站水利工程鉆孔灌注樁施工中，其環境條件具有較大的復雜性，為了確保大沙二站水利工程施工的質量和安全性，選用了鉆孔灌注樁施工工藝和施工技術，通過此技術的使用，對泥漿的配置、混凝土的配比及安裝工序等嚴格控制，并在工程建設具體應用中不斷進行調整和優化，有效提高水利工程的整體施工效果，并對后續其他水利工程項目的進展具有十分重要的參考借鑒意義。

參考文獻：

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[6] 王彥坤.淺談水利工程鉆孔灌注樁施工質量控制研究[J].科學技術創新，2020（19）：113-114.

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[8] 莫爵貴.水利工程鉆孔灌注樁施工質量控制研究[J].工程技術研究，2019，4（9）：71-72.