水利工程鉆孔灌注樁質量控制及旋挖鉆的應用

趙惠蓉

(新疆水利電力建設總公司，烏魯木齊 830000)

水利工程鉆孔灌注樁質量控制及旋挖鉆的應用

趙惠蓉

(新疆水利電力建設總公司，烏魯木齊 830000)

鉆孔灌注樁是在目前的水利工程建設中使用比較廣泛的一種樁基，屬于隱蔽性較強的工程，其所特有的水下施工特性，使得其施工工藝較其他工程的施工工藝更為復雜，因而其質量控制更加困難。主要介紹了鉆孔灌注樁的施工工藝和旋挖鉆在鉆孔灌注樁中的應用，并對灌注樁的質量控制提出了一些建議。

水利工程;鉆孔灌注樁;施工工藝;質量控制;旋挖鉆

鉆孔灌注樁由鉆孔和成樁灌注兩部分構成，具有施工周期短、設備簡單、操作簡便以及適應性強的優點，但由于大部分灌注樁的施工都是在地下和水下進行，具有隱蔽性和不可預見性等特點，一般施工質量的效果無法直接觀察，很容易出現質量問題，進而會影響到整體工程的質量和進度。因此，必須嚴格控制鉆孔灌注樁的每個環節的施工質量，提高其成樁質量。而旋挖鉆成孔的灌注樁由于其具有噪聲低、振動小以及鉆進速度快的優點，已逐漸替代回旋鉆成孔灌注樁，在工程建設中廣泛應用。

1 施工順序

鉆孔灌注樁施工順序：施工準備→施工圍堰及鉆機平臺填筑→鉆機就位→護筒安裝→覆蓋層造孔→下鋼套管→基巖造孔→驗孔深→下鋼筋籠→下導管→澆筑混凝土→聲波測樁。

2 鉆孔灌注樁的施工工藝

2.1 施工準備

鉆機及鉆具的選取、場地的布設。鉆孔灌注樁施工的主體設備是鉆機，鉆機的選取可依據地質情況或者鉆機的適用條件來進行。

2.2 鉆孔機的安裝與就位

如果安裝鉆機的地基不夠穩固，在施工過程中則易產生樁偏心、鉆孔機的傾斜或者樁傾斜等不利影響，因而，鉆孔機的地基必須加以穩固。若鉆機位于有坡度的地基或地層較軟，可用推土機將地基推平，再加墊枕木或鋼板使其穩固。

2.3 埋設護筒

鉆孔中應著重預防孔壁發生坍塌。隨著鉆孔深度的增加，位于地下水位以下的孔壁土由于靜水壓力的作用而發生孔內坍塌，嚴重的甚至會產生流砂現象。增設護筒能夠保持鉆孔內的水頭高于地下水位，提高其靜水壓力，避免了孔壁坍孔。此外，護筒還能起到固定樁孔位置、隔離地表水、鉆頭導向和保護孔口地面的作用。

2.4 泥漿的制備

鉆孔所用的泥漿主要由黏土、水及添加劑構成。泥漿的作用主要有冷卻鉆頭、增大靜水壓力、浮懸鉆渣、鉆具潤滑，防止坍孔，并能在孔壁表面形成泥皮，防止孔內外出現滲流等作用。經過循環凈化的泥漿以及調制的鉆孔泥漿，其稠度都應根據現場的地質條件和鉆孔方式來確定。此外，泥漿的調制稠度應隨著操作要求或地層的變化而調整，若泥漿太稀，護壁效果差、排渣能力降低;若泥漿太稠，則會降低鉆頭的鉆進速度、減弱沖擊動能。

2.5 鉆孔

施工中鉆孔采用旋轉鉆正循環鉆進施工。鉆進過程中，鉆孔必須連續進行，不得間斷，并要根據地質情況及鉆進部位調整鉆進速度和泥漿稠度。

2.6 清孔

清孔是保證成樁質量的重要一環，其主要目的是清除孔底沉渣。在終孔檢驗合格后，應立即進行清孔。清孔方法為換漿。在清孔時，應保持孔內水位，避免坍孔。清孔后的沉渣厚度≤20 cm，并要用探孔器對孔徑進行檢查。待驗孔合格后，方可繼續進行鋼筋籠的吊放工作。

2.7 鋼筋籠的制作和吊放

首先，應按照設計圖紙和規范進行鋼筋籠的綁扎。鋼筋籠采用分段制作后搭焊接的方式，并且接頭要錯開。在鋼筋籠制作時應重視以下幾點：鋼筋間距、調直、除銹和焊接。待制作鋼筋籠完工后，應及時進行驗收，達標后方能使用。達標的鋼筋籠應進行編號和掛牌，以免混亂。在進行鋼筋籠的起吊時，要控制鋼筋籠的變形，吊點要對稱，保證其垂直度，防止樁偏位。

2.8 水下混凝土的灌注

灌注前應對樁孔質量、樁底標高、泥漿指標和回淤沉渣厚度進行全面檢查，以防止意外事故發生;灌注混凝土的導管應逐節拼接，直徑為25 cm，每節長2 m，以便調節高度，拼接完成后應進行壓水試驗，合格后方可使用;在混凝土灌注后期，孔內壓力減小，上部的混凝土不如下部密實，這時應提高漏斗增大落差，以提高密實度。在灌注混凝土時應連續進行，防止出現斷樁現象。

3 旋挖鉆在鉆孔灌注樁中的應用

3.1 旋挖鉆的工作原理

旋挖鉆孔首先轉動底門鑲嵌斗齒的鉆斗切削巖土，并將巖土裝入鉆斗內，然后由利用鉆機卷揚機以及伸縮鉆桿提出卸土，如此循環往復，不斷削土、取土、卸土，直至鉆至設計深度為止。對黏結性較好的巖土層，可采用干式鉆進工藝，不需泥漿護壁。而對于松散易坍塌土層，或有地下水存在導致孔壁不穩定時，必須采用泥漿護壁鉆進工藝。

3.2 旋挖鉆孔的特點

1)成孔速度快、效率高，可有效保證施工進度。施工時提鉆以及換鉆的時間短，平均鉆進速度可達到5～8 m/h。

2)孔壁不產生泥皮。在成孔過程中孔壁受到鉆斗的刮擦，在鉆孔壁上形成明顯的螺旋線，這加大了樁基成型后的摩擦力。

3)鉆機安裝拆卸簡單。鉆機能自身行走，移位就位都較快，在施工場地能快捷到達指定地點。

4)機械化程度高。鉆機設備性能較好，電腦能精確定位鉆孔坐標及顯示鉆孔垂直度和鉆孔深度，成孔質量高。

5)對施工現場污染小。旋挖鉆既可干式鉆進作業，亦可在水中鉆孔，孔內沉渣較少，施工現場整潔，噪聲低，并對施工環境的適應能力強。

3.3 旋挖鉆頭的類型

在灌注樁施工過程中，選用合適的鉆頭對減少鉆頭消耗、提高成孔速度和質量、節約能源以及提高施工效率都起著至關重要的作用。旋挖鉆頭實際上是個盛土的筒式容器，只是在下側焊接切削土層的刀片。在施工中遇到硬巖基層以及卵礫石層等復雜地層時，應根據不同地質情況選用合適的鉆頭。鉆頭的類型有很多，常用的鉆頭可分為兩大類：回轉鉆頭，包括單底土斗和雙底撈砂斗;嵌巖鉆頭，包括短螺旋鉆頭、嵌巖筒鉆和牙輪鉆頭。

3.4 旋挖鉆頭的應用

施工時要求鉆頭具有一定的剛度，在鉆進過程中，鉆頭不產生移動或搖晃，其安裝應符合生產廠家標準。在施工前，應詳細勘察施工處的地質情況，并根據具體巖層合理選用鉆頭。回轉鉆頭主要用于處于地下水位以上的黏性土、粉土、中等密實砂土、填土以及全風化巖層;巖心回轉斗主要用于風化巖層以及有裂紋的巖石;嵌巖螺旋鉆頭主要用于碎石土、中等硬度巖石及半風化巖層。對于一般土層，可配用摩擦鉆桿和回轉鉆頭;而對于堅硬巖層，可選用巖心回轉斗、嵌巖鉆頭等。

3.5 旋挖鉆施工工藝流程

灌注樁是一項施工工序多、質量要求高、施工時間短、精度要求高、工作不間斷的地下隱蔽工程。要保證灌注樁的質量，就必須在施工前根據相應的地質情況，合理安排施工流程，以便指揮現場施工。

4 質量控制措施

4.1 成孔質量控制

1)定位。成孔前要先進行坐標的定位，護筒安放在待放樣的位置后應及時復核護筒的標高和位置，對護筒周圍的土體是否密實應認真進行檢查，以防在鉆孔的過程中漏漿現象的產生;其次，施工中采用隔孔施工，鉆孔灌注樁的鉆孔順序是先成孔，繼而再在孔內成樁，由樁側巖土向樁身移動從而對樁產生動壓力。尤其是在剛成樁時，樁本身的混凝土強度不足，而且在澆筑混凝土之前樁孔主要是依靠泥漿來維持平衡，隔孔施工技術對預防縮頸和坍孔是一項相對穩妥的措施。

2)確保樁身成孔的垂直精度。確保成樁質量的一個重要條件是樁身成孔的垂直精度。若垂直精度不夠將導致鋼筋籠和導管無法沉放。為確保成孔垂直精度能夠滿足要求，首先，應加大樁機的支承面積;其次，在開鉆初期，當成孔深度到達5 m時，應及時對鉆桿和鉆架的垂直度進行校核，將垂直度控制在1%以內，待各部件均能正常運轉后，才能加速鉆進，此后還要經常對鉆桿和鉆架的垂直度進行校核。在成孔后，應在安置鋼筋前作井斜及井徑的超聲波測試。

3)成孔深度的確定。鉆具取出后應立即用測繩對成孔深度進行復核，若鉆桿的鉆探深度大于測繩的測深，應重新進行鉆孔和清孔。施工中還要考慮到測繩遇水容易縮水的問題，因此在使用測繩前要先預濕然后重新進行標定，而且在使用過程中要經常進行復核。

4)二次清孔的完善。在沉放導管及吊放鋼筋籠的這段時間內，孔內泥漿中處于懸浮狀態的沉渣會逐漸沉到樁孔的底部，不能被混凝土沖擊反起最終形成永久性的沉渣，嚴重影響樁基工程的施工質量。因此，應利用導管在灌注混凝土前實施二次清孔。當沉渣厚度和孔口返漿比重符合規范要求后，立即進行灌注混凝土的工作。如果受到工作安排或其他原因的影響不能立即澆筑混凝土，從清孔完成到澆筑混凝土＞4 h，應對其重新進行清孔。

4.2 成樁質量的控制

1)原材料的控制。為確保灌注樁的質量，對進場原材料及其質保書應進行嚴格的驗收，若發現兩者不符合，應及時取樣復查，不合格的原材料(水泥、砂、石、水質等)，應禁止用于混凝土的澆筑。混凝土的配制宜選用含泥量≤2%的中粗砂，含砂率則控制在40% ～45%之間，而粗骨料的最大粒徑應≤40 mm，防止堵管。

2)配合比的控制。混凝土必須具備良好的流動性及和易性，由試驗室確定其配合比，保證強度能夠滿足設計要求。合理的配合比可有效降低混凝土的離析度，因此，施工現場所用的配合比必須隨著水泥品種、含水率、砂、石規格的變化進行調整。

3)混凝土攪拌時間和坍落度。為確保澆筑的流暢性和連貫性以及混凝土的質量，攪拌混凝土時必須有一個控制的坍落度以及持續時間，攪拌時間應由試驗室根據規范來確定。混凝土的坍落度應控制在18～20 cm之間，當混凝土灌注至距樁頂8～10 m時，其坍落度應控制在12～16 cm，以保證樁身上部混凝土的抗壓強度。

5 結語

在整個工程建設中鉆孔灌注樁的施工屬于隱蔽工程項目，大部分施工是在水中進行，其施工質量的效果無法直接進行觀察，很容易出現質量問題。因此，為確保灌注樁的成樁質量，應嚴格控制其質量，改進施工工藝，并要求現場施工管理人員必須要有高度的責任心，加強監控，嚴格按照規范進行操作，保證鉆孔灌注樁的質量。

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TV544

B

1007-7596(2012)07-0069-02

2012-05-24

趙惠蓉(1978-)，女，新疆喀什人，助理工程師，主要從事水利水電工程工作。