鉆孔灌注樁在水閘軟基處理中的應用

李 強 王 萍

（1.新疆水利廳喀什水文水資源勘測局，新疆喀什 844000；2.喀什地區長河水利水電工程有限責任公司，新疆喀什 844000）

本水閘工程主要為閘底板高程-0.5m，南閘及中閘建筑物主要由閘室及圍區內外側的消力池、護坦、格梁、拋石防沖槽、上下游翼墻等組成。鑒于本水閘工程的南閘、中閘基礎均為軟基，施工時需修筑臨時擋水圍堰，同時還需對該軟基采取措施進行處理。

1 軟基處理方案

結合本水閘工程地質特點，采用混凝土鉆孔灌注樁進行南、中閘以及上下游翼墻基礎處理，樁長為 40m，樁徑為φ800，間距為 2.4m。上下游翼墻選取樁長從18m到28m不等；對于上下游連接段底部則采取φ600的鉆孔灌注樁，樁長為 20m；而閘室及護坦外側齒槽底部采用預制板樁，樁長為5m；對于本工程的消力池及護坦底部設φ160松木樁，選取樁長為4m。

鑒于水閘工程的鉆孔灌注樁在灘涂上，其施工地質條件較差，為了有效地確保鉆孔灌注樁能順利地進行，在采取關灌注樁進行軟基處理施工時采取以下原則進行施工部署。

（1）上報批復的導線點及水準點用全站儀及水準儀定出樁位，根據設計所提供的控制點，采用全站儀放樣樁基中心點，并打入標樁，中心線的放樣誤差控制在1cm范圍內，并設置十字形控制樁，便于校核，樁上標明樁號。

（2）鑒于本水閘工程的基礎地質條件較差，采取灌注樁施工在排除圍堰內積水后，采用搭設鋼木組合平臺的方法施工。

（3）場地平整與就位。鉆機就位時與平面最大傾角不超過 4°，鉆機平臺處必需碾壓密實。進行樁位放樣，鉆機移到確定的孔位后，通過調整桅桿角度以及對卷揚機操作來調整到孔中心與鉆頭中心對準；為了有效地讓鉆桿垂直，主要是調整來鉆機的垂直度相關參數來實現。

（4）灌注樁進行軟基處理施工采取閘室和翼墻兩塊，計劃先施工閘室塊，再施工翼墻塊。其中閘室塊分別從閘中心線向左右岸展開施工；在閘室塊完成后，轉入翼墻混凝土灌注樁施工。施工采用跳打的方法。

（5）對于混凝土預制板樁在灌注樁施工時采取穿插式進行施工，板樁由柴油打樁機沉入基礎內。

（6）結合本水閘工程地質條件和現場實際情況，基礎灌注樁采用潛水鉆機成孔，計劃配備潛水鉆機4臺，另外再備用一臺沖抓鉆，以備在鉆孔過程中遇拋石等情況時使用；同時設D25型柴油打樁機2臺。

2 鉆孔灌注樁實施

2.1 施工工藝流程

本水閘工程進行軟基處理時，采取的鉆孔灌注樁施工工藝流程如圖1所示。

圖1 鉆孔灌注樁軟基處理施工流程

2.2 護筒埋設

本工程所采取的護筒直徑比樁徑大 20～30cm左右，埋設深度控制在1.5～2.0m之間，護筒頂高程應高出地面至少0.3m；采取的鋼護筒采用3mm厚鋼板制作，同時為了有效地增加剛度防止變形，在護筒上、下端和中間的外側各焊一道加勁肋。上樁護筒埋設采用型鋼導架定位，震動擊打法使護筒下沉到位，并確保其豎直度。護筒埋設完畢后，再以十字線復測樁位，要求中心偏差不大于5cm。

圖2 護筒埋設

圖3 導管與套管插設深度

2.3 成孔施工

鉆機施工前采取措施把圍堰內積水排干，并在圍堰內布設好泥漿系統及排水系統等。造孔采用泥漿固壁法施工。本工程采用潛水鉆機鉆孔，不同的地層采用不同性能指標的泥漿固壁，嚴禁清水鉆孔。鉆孔過程中，隨時檢查鉆機的垂直度，有效地確保鉆孔斜率不超過2%。當鉆孔達到設計深度后，合同監理、設計代表對孔深、孔位、孔斜進行檢查，當所有檢查項目均滿足設計要求后，采取進行清孔工序。

2.4 清孔施工

鉆孔完成后，提升鉆頭距孔底20～10cm，不進尺而繼續循環，并以相對比重較低（1.05～1.15）的泥漿注入孔內，置換出孔內較稠的泥漿，以達到初次清孔的目的。在下好鋼筋籠、導管后，進行第二次清孔，利用導管注入清泥漿，使孔底沉淀物及稠泥漿托出孔外，同時使孔內泥漿各項指標均達到規范標準，確保鋼筋與混凝土的粘結強度。清孔驗收須經監理工程師認可，并作好清孔驗收記錄。

2.5 鋼筋籠制作安裝

本工程所采用的鋼筋籠骨架是在加工場加工成型，并且運到現場分節然后再進行組裝，鋼筋表面應潔凈，不平直鋼筋應調直。鋼筋骨架利用鉆機本身滑輪分節吊放，節間連接采用電焊搭接，搭接長度為 10d。為縮短焊接時間，配備二臺電焊機同時焊接，盡可能加快鋼筋吊放速度，減少孔底回淤。接頭要焊平，以免卡掛導管。頂面和底面標高應符合設計要求，誤差不大于±5cm。下放鋼筋籠骨架應防止碰撞孔壁，下插過程中要隨時觀察水位變化，當發現下插困難時應查明原因，而不得強行下插，本工程采取正反旋轉、試探性逐步下放。

2.6 澆筑水下混凝土

灌注水下混凝土是鉆孔灌注樁施工成樁的關鍵工序，在鋼筋籠沉放結束經檢查符合要求且清孔并經驗收合格后，即進行水下混凝土灌注工作。

（1）本工程混凝土灌注采用直升導管法施工，導管在孔位附近先分段組拼，再逐段起吊，在孔口拼裝，沉入鉆孔內，導管吊入下沉時，應保持位置居中，防止卡入鋼筋籠碰撞孔壁。

（2）混凝土配合比在澆筑前先進行室內試驗，并報監理工程師審批，確保現場施工時混凝土合格率為100%。

（3）混凝土從拌和系統出料后，采用工程車運輸至澆筑樁附近，通過料斗導管直接送入樁孔內。

（4）水下混凝土灌注的開澆和連續澆灌均按規范進行，開澆混凝土量保證一次排清導管內的泥漿并封底，澆筑中途不得停頓，灌注過程中注意觀察管內混凝土下降和孔內泥漿液面的升降情況，及時測量孔內混凝土高程，正確指導導管提升和拆除，保證導管埋入混凝土深度不小于2m，不大于6m。

（5）為了有效地保證混凝土質量，在樁頂設計標高以上加灌不小于 0.5m高度的混凝土，在樁承臺混凝土澆筑前鑿除；護筒則采取吊機拔出地面周轉使用。

3 施工技術措施

3.1 成孔施工技術措施

為了有效確保本灌注樁工程成孔質量，本工程采取了以下成孔施工質量控制措施。

（1）樁位誤差保證措施。鉆機就位時，使用懸錘校準鉆機的鉆頭與孔位中心相吻合，為確保定位準確，選派放樣經驗豐富的測量工程師現場配合施工。

（2）鉆孔垂直度保證措施。為了有效地保證鉆孔垂直度偏差小于1%，除了鉆機就位必須在同一鉛垂線上，取土器結構還必須根據地層情況合理設計，精心加工，使切削面受力均衡，保證樁的垂直度在設計要求之內。

（3）樁徑和樁形保證措施。在鉆孔操作過程中，根據不同地層的鉆進特點，采用相應的操作技術參數。

3.2 成樁技術措施

鑒于灌注水下混凝土是鉆孔灌注樁施工成樁的關鍵工序，為了確保本工程的成樁質量，關鍵對灌注水下混凝土澆筑過程采取控制措施。

（1）嚴格對混凝土的原材料進行管理，現場設材料質檢員，建立原材料合格證制度，對原材料進行復驗，不合格材料不進場，堅持由試驗室設計混凝土配比，現場砂石、水泥過磅，保證樁身混凝土強度等級。

（2）灌注前嚴格檢查拌和系統和起吊機械設備工作狀況，保證混凝土灌注過程中設備運轉可靠。

（3）對每根樁混凝土灌注速度確保在2h以內澆筑完成，澆筑過程中正確指揮提拆導管，保證拆管后的埋管深度在2m以上。

（4）檢查成孔質量合格后盡快澆注混凝土，樁身混凝土必須留有試件。

（5）在冬季灌注混凝土時，應采取保溫措施，使灌注時的溫度不低于 3℃；樁頂混凝土在達到設計強度50%之前，不得受凍。

（6）為了有效地防止鋼筋籠上浮措施：縮短混凝土灌注時間，防止混凝土頂層進入鋼筋籠時流動速度過小。當孔內混凝土面接近鋼筋時，控制較大的埋深和放慢灌注速度。當混凝土面進入鋼筋籠1～2m左右，應提升、拆除導管，適當減少導管埋深，增大鋼筋籠在下層混凝土中的埋置深度。

4 結 論

結合某水閘工程軟基處理實例，針對該工程軟基特點，采取鉆孔灌注樁軟基處理方案，在工程實施過程中為有效確保鉆孔灌注樁進行，采用搭設鋼木組合平臺的方法施工；同時采取了相應的施工技術措施，以確保鉆孔灌注樁的成樁效果。工程實踐效果明顯，做到穩中求快，值得為同類工程參考。

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