淺析灌注樁基礎在水文基礎設施中的應用

左 超 張國棟 羅 琪

河南黃河水文勘測設計院

水文渡河測驗設施，建在河灘時考慮到沖刷和流速基礎多數采用樁基礎。控制關鍵工序的施工是控制樁基礎的施工質量的重中之重。

筆者設計的某水文渡河測驗設施，建設地點位于黃河下游的游蕩型河道，為保證設施正常運行，需要將跨度控制在合理的范圍，故鋼架只能落在兩岸的河灘灘地。該處的河灘灘地多為粉細砂和粉土層。鑒于黃河的游蕩、擺動以及較大的流速，自然演變沖刷和局部沖刷都很大，河灘地面又很平整，大型施工機械進場和施工都比較便利，故本工程采用了灌注樁作為設施的基礎。

灌注樁系是指在工程現場通過機械鉆孔、人力挖掘或鋼管擠土等手段在地基土中成孔，而后在孔內放置鋼筋籠、澆灌混凝土而做成的樁。

泥漿護壁施工法的主要施工工序見下圖。

其中施鉆成孔、清孔并檢查成孔質量、鋼筋籠制作安裝、灌注水下混凝土又是其關鍵工序。

1 施鉆成孔

孔位放線時必須定位準確，鉆孔過程中，經常注意檢查鉆機位置，保持其位置正確和平臺穩固。短沖程鉆進是比較穩妥的方法，要勻速地起、落鉆頭，過猛或驟然變速，都會導致初成孔壁不夠豎直、堅實和圓順，從而會影響后續的鉆進。鉆孔時，需要持續地觀察泥漿面高度和孔內泥漿充盈度、壓力，可以采用向孔內補充泥漿、水的方法來解決因鉆進過程中停止鉆進、取渣后而造成的孔內泥漿液面和壓力降低。鉆進過程中要尤為注意孔內水頭高度、黏度、泥漿比重。

鉆孔作業應盡量保持勻速和不間斷。因某些原因停鉆時，應該提出鉆頭，孔口必須加蓋保護，避免人物的墜落。鉆孔過程中一項重要的事項就是用地勘部門出具的柱狀圖核對實際土層是否有變。施工通常按照對角線的順序依次鉆進，需要鄰近灌注樁樁身混凝土強度達到2.5Mpa 后方能在鄰近位置鉆孔，這樣能有效提高混凝土樁體質量。

2 清孔并檢查成孔質量

清孔是將孔根部沉積物清干凈，避免出現水下灌注混凝土的夾層、斷樁，此工作分為第一次清孔和二次清孔。對于第一次清孔，孔內抽、排出的泥漿顆粒粒徑，泥漿比重、含砂率、黏度都有詳細要求。必須要特別注意的是加深鉆孔深度方法是不能代替清孔工作的。

對鉆孔進行階段性的成孔質量檢查，能確保后續工作的開展，其檢查貫穿于鉆孔時、終孔后以及澆筑混凝土前。檢查內容主要包括孔徑、孔形檢測和孔深、孔底沉渣檢測以及成孔豎直度檢測。可以使用籠式探孔器，將其放入和拉出鉆孔對孔徑和孔形進行檢測，如果在孔內上下通暢則說明鉆孔的直徑與設計一致。孔深和孔底沉渣檢測和成孔豎直度檢測主要是通過底部墜以平面直徑大于10cm、質量大于5kg 測錘的標準測繩檢測。

3 鋼筋籠制作、安裝

焊好的鋼筋籠不應立放和疊置，采用加墊等高的混凝土墊塊將鋼筋籠平放在地面之間。

縱筋接頭以雙面搭接焊或套筒連接為主，縱筋接頭面積百分率不超過50%，接頭的距離要求大于1m。

加強箍筋設置在樁身縱筋范圍內，Ф16 鋼筋間距2m設置，加強箍筋的設置提高了鋼筋籠整體剛度，加強箍筋與縱筋間的連接要求全部采用焊接。此外通過設置定位耳筋的方法可以確保鋼筋籠的混凝土保護層厚度。

鋼筋籠縱筋的間距的確定不要簡單的用人手扶鋼筋來固定間距，而要將不少于三個的固定架在縱筋內側進行定位。

當樁基孔深較大時，鋼筋籠應分節制作，分節長度不能太短，最好大于18m。增加分節長度、縮減分節數量，就可以降低兩段鋼筋籠焊接時的工作量，可以縮短成孔后與水下混凝土澆灌前之間的時間。

骨架入孔前，應檢查骨架順直度。應勻速、慢速下放骨架入孔，不要擺動、旋轉、強制下放，這些措施都是為了減少鋼筋籠與孔壁碰撞，避免孔口坍塌。兩節骨架的連接應在最后一根加強筋未下入孔內時，在護筒口用鋼管臨時支撐骨架，將兩節骨架直線對位后進行單面搭接焊焊接，若采用多臺電焊機同時進行焊接作業，則可以有效減少工序銜接時間。待所有接頭焊好質量檢查合格后，將連接后的骨架沉入鉆好的孔內，接著將剩余鋼筋籠節段焊接就位完畢。鋼筋籠頂與護筒頂標高之間的高差，采用豎向吊筋和水平箍筋形成的籠將樁身鋼筋籠在孔口牢固定位。混凝土澆灌過程中混凝土對鋼筋籠的頂起稱之為浮籠現象，采用這種定位方法可以有效的避免此種現象發生。

考慮到灌注樁成樁后的檢測，當采用超聲檢測方法，需要將聲測管與鋼筋籠同時進行綁扎。聲測管可以為超聲波探頭提供通路進入樁身內部。聲測管要求貫穿樁頂到樁底，采用套管絲扣連接分段的聲測管，將聲測管捆扎在鋼筋籠的同一根主筋上，在混凝土灌注前應該先對其進行試水，試水完畢后管口要軟木塞進行封頂口，且聲測管要高出設計樁頂，這些都是為了避免混凝土灌注時污物進入聲測管內而影響后續對樁身的檢測。

4 灌注水下混凝土

安裝導管

澆筑水下混凝土的導管要選用內壁順滑、等徑的鋼管，且鋼管之間的連接應牢固、密閉。放置完成鋼筋籠后，需要立刻試拼、吊裝導管。吊裝前先試拼，并做水密承壓試驗并按標記出每段導管長度，成一直線吊裝，導管吊裝位置要處在鉆孔中間部位，導管不能下到孔底，需要保留一定的空間。

混凝土澆筑前的二次清孔

水下混凝土澆筑前，應該檢查沉渣的厚度，如超出規定數值，則可以利用導管對鉆孔進行二次清孔，可以采用換漿法或者噴射法。換漿法是指將一定重度的純泥漿用泵灌進導管，這些泥漿從底部擠托出孔內含沉渣的泥漿。噴射法清孔指的是在澆筑樁身混凝土前，通過高壓射風或射水，使孔底沉渣飄浮后，立即澆筑水下混凝土。

灌注水下混凝土

第一次澆筑混凝土所需工程量除應能使導管在混凝土第一次澆筑后，埋入混凝土的深度不少于1.0m，還需能保證混凝土下跌時具備必須的沖擊動能，這些沖擊力度應能將樁底沉渣重開，這是控制樁底沉渣，減少成樁加載后沉降的首要所在。隨后再次測定孔底沉渣層厚度。當滿足設計要求后，則可立刻澆筑樁身混凝土。

灌注開始后，應當該緊湊不間斷。混凝土樁身澆灌時，應密切觀測管內混凝土下落和孔內水位起落情形，用底部墜以重量不小于5kg 圓錐形測錘的測繩實時測量鉆孔內混凝土面高度，實時地調整導管埋深，指揮導管的提升和拆除。在混凝土澆灌時，導管的埋置深度應遵從規范的規定。

提升導管應保持其位于鉆孔中間和鉛直，漸次均勻提升。當導管提升到一定高度，可視具體情況暫停灌注，并拆除一兩節導管。重新澆筑前，應校正好位置，方可繼續灌注。施工中應盡量減少導管的拆除時間。并要避免螺栓、橡膠墊等材料器材等掉入孔中。已拆下的管節要馬上仔細洗刷，統一整潔的堆放。

為避免鋼筋籠被混凝土面升到鋼筋籠下端時的上托，除了上述提及的豎向吊筋鋼筋籠的固定，還可采取減少混凝土總的灌注時間、投入緩凝劑加大其流動性、應放慢導管底口距鋼筋籠底口之間灌注混凝土的速度、減少導管埋置長度等措施。

為確保樁頂質量，灌注的樁頂標高應該比設計標高高0.5～1.0m，承臺施工前鑿除該超灌浮漿段。為了節約人工和材料過多的投入到超灌和鑿除樁頭上，需要考慮最后一次拌合和澆灌的混凝土數量。在拔出導管時也要特別注意其速度要慢，如果速度太快造成拔出后的空心，泥漿會擠入其中形成泥心，從而影響成樁質量。

對上述的關鍵工序的控制是整個樁基礎施工質量的重點，只有著重把握這些工序的施工才能保證成樁的質量。