關于水利施工中鉆孔灌注樁技術的應用

唐富建

中國葛洲壩集團第六工程有限公司（361000）

關于水利施工中鉆孔灌注樁技術的應用

唐富建

中國葛洲壩集團第六工程有限公司（361000）

這里主要分析了鉆孔灌注樁技術在施工中的應用要點及其重要作用，探討如何利用灌注樁技術并提出質量控制的措施。

鉆孔；灌注樁；水利工程；質量

1 鉆孔灌注樁的技術特點

鉆孔灌注樁的技術對環境和周邊建筑物危害比較小，施工時基本無噪聲、無振動、無地面隆起或側移。大直徑鉆孔灌注樁直徑可以很大，入土也比較深。擴底鉆孔灌注樁能更好地發揮樁端承載力:布樁間距比較大，群樁效應比較小；對于樁穿透的圖層可以在空中進行原位測試檢測土層性質；無需樁項承臺，簡化了基礎結構形式；施工設備簡單，能在較低的凈空條件下進行樁施工;能穿過各種土層、基巖；承載力非常高。但其施工過程無法直接觀察，成樁后也不能進行直接開挖驗收，因此又是最容易出現質量問題的一種基礎形式。

2 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，必須將出料口埋設在已澆筑的混凝土中一定深度。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。

3 施工工藝

3.1施工準備

施工前應收集工程地質與水文地質資料，對地質巖性及地下水做出正確分析。熟悉樁基工程施工圖及施工方案，掌握主要施工機械及其配套設備的技術性能，測量地形圖，進行場地平整工作并填筑工作平臺，修筑臨時施工道路、排水溝搜集水井等，布置場內臨時建設施、施工機具及水電氣系統，另外可以采用木樁或小型預制混凝土樁在不易移動和車輛壓不到的地方做樁位縱、橫軸線和基準點標記。

3.2 樁位定位及護簡埋設

根據設計圖紙上的樁位及已知坐標（或給定參考點）進行精確放線，準確定出樁位中心點，經監理復檢認可后，在將要施工的樁位四周定置“十”字控制樁。其目的是在成孔過程中檢查鉆機轉盤中心與樁位中心有無偏移，及在安放鋼筋籠時校對中心點。在定置“十”字控制樁時，必須注意控制點的交線點要準確的與樁位中心點重合，并記錄樁位中心點到四個方位控制樁釘點的距離，要求精確到毫米。當在水中施工時，“十”字控制點可留置在外套護筒上并記錄樁中心點到四個方位控制點的距離，同樣要求精確到毫米。

護筒一般是采用不低于3 mm厚的鋼板卷制而成，為了便于鉆頭提升，其制作直徑要大于樁徑100～200 m。護簡埋設時要高出自然地面20 cm，用以提高水頭，防止塌孔并保護孔口安全。

護筒的埋設要準確穩定，護筒中心線與樁中心線偏差不得大于50 mm，護筒埋置時外周要分層用黏土夯實。埋深要根據表層土質確定，砂土層不低于1.5 m，大直徑不低于2 m，為防止滲水液化可用水泥和黏土按1:2拌合后分層夯實，填土單寬不小于40 cm，黏土層的護筒埋置深度不低于1.0 m。水中樁的護筒設置，可先在釘好的木樁平臺上打制導向樁，再用振動錘準確振插外護筒（外護簡直徑要大于內護簡直徑40～50 cm），然后再準確地振插內護筒。

深度以插入淤泥下2 m的穩定層為度，內外護筒間填滿砂粒，便于成樁后提起護筒作周轉使用。

3.3 攪拌泥漿

泥漿用于支撐孔壁、穩定地層、懸浮攜帶鉆渣和冷卻鉆頭及鉆具等。鉆孔灌注樁成孔用于護壁的泥漿應該采用塑性指數大于15以上的優質紅黏土、膨脹土與外加劑等材料加工而成，其作用主要是在井鉆孔壁形成一層泥皮,阻隔鉆孔的內外滲流，保護鉆孔壁一面坍塌，有時還能起到懸浮鉆渣的效果。同時，泥漿的配比必須滿足施工需要的各種指標。泥漿的配置參考質量比例，水∶纖維素∶膨潤土∶燒堿=100∶0.007∶7∶0.003。

3.4 鉆孔

1）鉆進泵量:為了排出黏土粉，灌注樁孔鉆進時需要較大的泵量,其泵量計算公式為Q=FV60,式中Q為沖洗液量（L/min），F為環狀間隙面積，V為沖洗液上返速度（m/s）。以灌注樁鉆進設計孔徑為500 mm、鉆桿直徑為89 mm、環狀面積以0.2 m2計算，在采泥漿泵的最大泵量600 L/min時，其泵量使得黏土粉上返的速度是非常緩慢的，遠小于小口鉆探的泥漿的上返速度0.3 m/s。

2）鉆進轉速:由于灌注樁孔的鉆進多為黏土層的鉆進,黏土層的強度與硬度等力學參數較小，鉆具易刻取黏土，所以為了保持鉆進穩定，減小鉆進的擴孔率，必須采用較小的轉速鉆進。在砂土、砂或軟土等易塌孔地層中鉆孔時，宜用平底鉆頭，控制進尺輕壓、低擋慢速、大泵量、稠泥漿的鉆進方法。禁用稀泥漿、快速鉆進，以免因護壁不好而引起塌孔造成埋鉆事故。鉆孔過程中如發現排出的泥漿中不斷出氣泡，有時護筒內的水位突然下降，這都是塌孔的跡象，這就要求在鉆進過程中放慢進尺，提高孔口水頭并加大泥漿相對密度以穩定孔壁。如縮頸、塌孔嚴重時或泥漿突然漏失，應立即提鉆回填黏土，以免造成事故，待孔壁穩定后再進行鉆孔。

3.5 清孔

鉆孔到孔底標高經驗收合格后應立即清孔，清孔的目的是使孔底沉渣（虛土）厚度、循環液中含砂量和孔壁泥垢厚度符合質量和設計要求。

1）一次清孔:第一次清孔在終孔后、提鉆前進行，用比重、黏度略小的泥漿更換孔內的稠密泥漿。

2）二次清孔:二次清孔過程中必須注意保持孔內水頭，防止坍孔。清孔完畢后，應從孔底取出泥漿樣品，進行性能指標試驗。需特別注意的是，不得用加深鉆孔深度的方式來替代清孔。

3）鋼筋籠制作和吊裝就位。鋼筋籠視其長度采用整體或分節預制，鋼筋籠骨架應具有足夠的剛度和穩定性，以避免運送、吊裝和灌注混凝土時候松散、變形。制作時每隔2 m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1.0～1.5 m不少于4個。鋼筋籠分節起吊要及時、準確就位，快接長至設計深度加以固定，待混凝土灌注完并初凝后方可解除鋼筋籠的固定設施。在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

首次澆筑之前應該按設計要求計算混凝土澆筑儲量，其拌合到澆筑點的時間應小于0.5 h，還要檢查和易性，保證塌落度16～20 cm之間。第一次混凝土灌注后導管內混凝土充滿樁底，導管在混凝土中埋深在2～6 m之間。同時，還應該保持導管每次拆除后,都應安放在樁孔中心，以免碰掛鋼筋籠。鉆孔樁水下混凝土澆筑應該連續進行。混凝土澆筑完成后,其樁頂混凝土的高度應該高出設計樁頂50 cm以上。

4 建立和完善質量記錄和質量跟蹤制度

施工過程中要完成施工日記、質量檢查日記、試驗日記、施工大事記，并按時完成本單位下發的各種質量記錄表格的填報工作。為了不斷提高水利工程中鉆孔灌注樁的質量，我們需要對鉆孔灌注樁在水利施工中的應用進行深層次分析，加強施工的質量控制并不斷進行研究和改進，科學管理，合理安排，密切配合，才能加快施工進度，保證鉆孔灌注樁質量，防范施工事故發生，確保工程安全。

5 結語

隨著國家水利工程、橋梁建設的快速發展,鉆孔灌注樁技術也將日漸成熟，其技術的應用與發展也會更上一層樓。

[1]曹向前.水利工程灌注樁的施工技術[J].江西建材,2014 (06).

[2]李福英.水利工程中水泥攪拌樁的質量控制問題[J].科技創新導報,2013(34).