鉆孔灌注樁在水利施工中的應用及控制措施

黃燚軍

由于鉆孔灌注樁具有地質條件適應性強、施工簡便、設備投入不大等優點，多年來在各類樁基工程中得到了廣泛的應用。目前，在水利工程建設中，鉆孔灌注樁也已經得到了廣泛的應用。和一般建筑工程施工不同，在水利施工中，鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進行的，其施工過程無法觀察，成樁后也不能進行開挖驗收。因此，水利工程中鉆孔灌注樁的施工質量控制顯得尤為重要。本文基于多年的水利工程實踐，就鉆孔灌注樁在水利施工中的核心技術原理及施工過程中的控制措施做一探討和研究。

1 鉆孔灌注樁的施工原理

在水利工程中，鉆孔灌注樁的施工原理是以足夠的首批混凝土澆灌量，迅速將孔底的水或泥漿排開并一次將導管出料口包裹在混凝土一定的深度之中，使后續澆灌的混凝土始終與孔內水或泥漿隔離開來，而后持續不間斷地將高流態混凝土從進料口通過導管輸入樁孔。在輸入混凝土過程中，隨著孔內混凝土不斷增加，不間斷地提升導管，但必須使出料口埋設在已澆筑的混凝土中的一定深度。后續輸入的混凝土是通過出料口與入料口之間密封導管中的高差形成的壓力，使混凝土沖擠入已澆筑的混凝土之中的。首批灌入的混凝土中的一部分作為隔離層而被頂在最上面，并始終被不間斷灌入的后續混凝土逐步沖頂向樁口處移動。

2 施工前期的樁基勘察

2.1 合理選擇樁端持力層

樁端持力層是指地基中能對樁起主要支承作用的土(巖)層。無論何種樁型，都有合理選擇樁端持力層的問題，即使是摩擦樁，亦有將樁端選擇在樁側阻力相對較大的地層上的問題，設計上經濟合理選擇好持力層，要求勘察人員除按成因類型和巖土性質分層外，還要求細致地作好持力層的力學分層。

2.2 正確提供樁側阻力和樁端阻力標準值

樁側阻力和樁端阻力是樁基設計的關鍵。目前，國內主要是根據土的狀態和密度按有關規范查表確定，這些表格來源于大量樁的荷載試驗和工程實踐經驗，一般是可信和合理的，但在實際選用中要注意避免過于機械、簡單化的傾向。理論和工程實踐證明，樁側阻力和樁端阻力受很多因素的影響，巖土工程師在提供樁側阻力和樁端阻力標準值建議時，應充分認識并考慮這些影響因素。

2.3 正確估計成樁可能性

當根據地質條件、地層分布特征選用了樁端持力層后，還應充分考慮樁是否能順利地達到所選擇的持力層。例如，對于預制樁，當選擇了下部有比較適宜的持力層，但巖上部分布有比較厚且密實的砂層時，必須充分研究和判斷打入或壓入樁的可能性;對于鉆孔灌注樁，當下部有很好的持力層，而其上有很差的淤泥層時，應充分估計和研究在鉆孔灌注樁鉆進和水下灌注混凝土過程中，有無縮徑和斷樁的可能性等。

2.4 提出樁型選擇和樁基設計施工的建議

在充分研究上述問題之后，提出巖土工程勘察報告，包括地質條件、地層分布、各巖土層物理力學參數以及樁側阻力、樁端阻力建議值，同時應提出樁型選擇和設計施工的有關建議。

3 施工中的質量控制

3.1 樁位測量

在平整好的場地上測定樁位，用方木樁準確標識各樁位的中心及標高，同時埋設護樁。護樁埋設方法:在樁中心向外大于樁徑 50 cm均勻分布三個并量出距離，護樁頂要與地面相平，并用砂漿固定牢固，做出明顯標記。深水樁基的定位由鋼護筒定位架固定。

3.2 埋設護筒

護筒采用鋼護筒，水上主墩鋼護筒用 12mm厚鋼板卷制，在頂部和底部用 12mm鋼板加固，直徑 2.5m的鋼護筒用14mm厚鋼板卷制，其余則用 10mm厚鋼板卷制。護筒內徑大于鉆頭直徑20 cm～40 cm，護筒高視土質而定，最小不小于 2m。安置時，護筒頂高出地面 30 cm以上，高出最高施工水位或地下水位 1.5m～2.0m。旱墩護筒周圍 50 cm范圍內粘土夯實，深度至護筒底，并用穩定護筒內水頭的措施。護筒的埋設位置必須保證其中心與樁位中心的偏差不超過 50mm。并應注意兩節護筒的連接質量，護筒埋深為 2m～4 m，水上主墩護筒應沉入局部沖刷線以下不小于1.0m～1.5m。

3.3 開鉆成孔

首先安裝鉆機時底架要平穩，鉆頭和鉆桿中心對準護筒頂面中心，偏差不得大于 50mm。其次鉆孔時鉆桿(吊繩)要保持垂直，施工期間隨時用線錘檢查，避免鉆孔傾斜。最后建議在鉆孔時采用低擋、慢速均勻鉆進，特別在護筒出口處避免失穩和滲漏。在地層變化處控制鉆速和鉆壓，以防孔斜。對易縮徑土層配合必要的復鉆。在硬塑的粘土層中鉆進時采用中高擋鉆速，在淤泥和粉砂層鉆進中采用低擋鉆速，從硬層到軟層時可適當加快鉆進速度，當從軟層到硬層時少加壓慢速鉆進。

3.4 樁位偏差與垂直度偏差

樁位偏差是指樁孔中心與原設計中心之間的偏差，檢查的方式有兩種，即基坑開挖前量護筒中心，基坑開挖后量樁中心，它屬于主控項目。垂直度偏差是指鉆孔水平面的垂線與鉆孔軸心線的夾角，它是一般項目。如果它們出現誤差將造成施工精度不準，樁位對接不上，給后期施工帶來相當大的麻煩。那么在控制樁位偏差和樁孔垂直度方面要注重以下方面:首先開工前要根據設計樁位平面圖及場地有關測量資料，校測場地基準線和基準點，測量樁位線，測定樁的位置和樁位地面標高，可以根據需要適當補充測量控制點。當樁點測定后要打入鐵質標志樁，防止人為挪動或破壞。其次是埋設護筒前，先用十字定位法在實測樁點外引四個控制點并加以標志，護筒材料的選用和結構設計要考慮其反復回收使用的特點而必須具有一定的強度和剛度，且便于運輸、安裝、埋設和起拔拆卸。再次鉆機安裝時，樁點已經虛擬化，要保證地基牢固，鉆機水平、周正、可靠，確保游動滑輪中心、回轉器中心、樁點在同一條鉛垂線上。在鉆進過程中，還應隨時檢查鉆機是否水平、周正、可靠，必要時加以糾正。同時在鉆進初期需輕壓慢轉，鉆頭不能碰撞和擠磨護筒，待鉆頭通過護筒底腳后才能逐漸增加鉆速和鉆壓，轉入正常鉆進后，應合理掌握鉆進技術參數，不得隨便提動鉆具和盲目加大鉆壓，以免發生孔斜和人為的孔內事故。

3.5 鋼筋籠制作和吊裝就位

鋼筋籠視其長度采用整體預制或分節預制，鋼筋籠骨架應具有足夠的剛度和穩定性，以便運送、吊裝和灌注混凝土時不致松散、變形。制作時每隔 2m增設加固鋼筋一道，在骨架上端根據實際需要合理設置吊環。在骨架主筋外側，將定位鋼筋焊接在骨架主筋上，數量每 1.0m～1.5m不少于 4個，以控制保護層。鋼筋籠分節起吊要及時、準確就位，快速接長至設計深度加以固定，待混凝土灌注完畢并初凝后方可解除鋼筋籠的固定設施。在鋼筋籠就位前仍需要檢查有無坍孔，以便及時采取措施。

3.6 水下混凝土的灌注

灌注樁混凝土運至灌注地點時，應檢查其均勻性和坍落度，如不符合要求堅決不用，以防造成堵管。混凝土的強度等級必須滿足設計要求，砂石料、水泥、水等應符合國家標準，采用的商品混凝土必須經過現場質量檢測。灌注水下混凝土時，應探測水面或泥漿面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制沉淀層厚度、埋管深度和樁頂高度。如探測不準確，將造成沉淀過厚、導管提漏、埋管過深，因而發生夾層斷樁、短樁或導管拔不出事故。水下混凝土灌注過程中，必須檢測混凝土面的高度，根據探測的混凝土面高度和灌入的混凝土數量做相應的計算，檢驗鉆孔樁是否存在局部嚴重超徑、縮徑、漏失層位等，同時觀察泛水情況，以正確分析和判定孔內的情況，避免發生施工事故。嚴格控制導管埋深 2m～6m，嚴禁施工人員為圖便利而超量灌注、一次拆管數節，要勤探測，及時調整導管埋深，防止埋管過深發生堵管、埋管。施工完后，應核算水下混凝土灌注的各項參數，以便對后續的樁基提供參考和改進。

4 結語

水利施工中，鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進行的，在施工前務必要認真熟悉設計圖紙及有關施工、驗收規范，核查地質和有關灌注樁方面的資料，對灌注樁在施工過程中可能會發生的事故進行分析，并制訂出施工質量標準、驗收實施方案以及應對突發事故的處理措施，以便有效地對樁基施工質量加以控制，確保基礎工程施工的安全和質量。

[1] 張 犟.淺談水利工程中灌注樁的應用[J].陜西水利，2009(6):19-20.

[2] 李計龍.淺談灌注樁在水利工程中的應用[J].中小企業管理與科技(上旬刊)，2009(12):38.

[3] 唐 亮，王耀華.淺談水利工程橋灌注樁施工工藝[J].中國新技術新產品，2008(18):21-22.