鉆孔灌注樁施工技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用探究

■趙新勝 ■江西 南昌 330000

鉆孔灌注樁技術(shù)是水利工程施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于鉆孔灌注樁施工工序較為復(fù)雜，對于技術(shù)層面的要求也就越高，因此要加強(qiáng)和重視鉆孔灌注樁施工每一工序的質(zhì)量控制，以免造成難以挽回的質(zhì)量問題，給水利工程造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。對于水利施工中可能發(fā)生的事故，要進(jìn)行科學(xué)化預(yù)防與合理化解決，促進(jìn)水利工程安全、穩(wěn)定、有序的開展。

1 鉆孔灌注樁的施工工藝流程

作為水利基礎(chǔ)施工的重要技術(shù)，鉆孔灌注樁技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。其工作原理是備好足量澆灌的首批混凝土，將孔底的水與泥漿迅速排開后，把導(dǎo)管出料口埋置在一定深度的混凝土中，使后續(xù)澆灌的混凝土能與孔內(nèi)水和泥漿隔離開，然后將高流態(tài)混凝土不斷從進(jìn)料口經(jīng)導(dǎo)管灌進(jìn)樁孔，從而形成灌注樁。在輸入混凝土?xí)r，伴隨孔內(nèi)混凝土的逐漸增多導(dǎo)管也要不斷提高，但要始終確保出料口埋置在特定的混凝土深度中。后續(xù)進(jìn)入的混凝土借助出料口與入料口之間密封導(dǎo)管中的高差形成壓力，使后續(xù)混凝土持續(xù)不斷灌入澆筑好的混凝土中，直至沖至樁口。鉆孔灌注樁施工技術(shù)運(yùn)用原理圖如圖1所示:

圖1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)的原理圖

鉆孔灌注樁在施工過程中，形成一套成熟、系統(tǒng)的施工工藝流程，在水利施工過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照其施工流程進(jìn)行操作，施工的任一環(huán)節(jié)都不容馬虎，以確保鉆孔灌注樁技術(shù)的施工質(zhì)量。鉆孔灌注樁施工流程圖如圖2所示:

圖2 鉆孔灌注樁施工的流程圖

2 鉆孔灌注樁施工流程及質(zhì)量控制

2．1 施工準(zhǔn)備工作

在水利工程施工前，施工技術(shù)人員要仔細(xì)了解施工圖紙及相關(guān)施工規(guī)范，如遇到不明確的地方要及時(shí)與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，做出合理可行的施工方案。施工前地質(zhì)勘察人員要對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘查，掌握施工地周邊的水文地質(zhì)環(huán)境，依據(jù)實(shí)際地質(zhì)環(huán)境選擇相應(yīng)的施工機(jī)械設(shè)備。檢查和審核測量基準(zhǔn)線、水準(zhǔn)基點(diǎn)及樁位等設(shè)定的合理與否;對于可能出現(xiàn)的障礙或事故，制定應(yīng)急處理方案，以確保整體施工質(zhì)量。

2．2 鉆機(jī)就位

平穩(wěn)搭建鉆機(jī)索道枕木，對于鉆頭及鉆桿誤差要進(jìn)行嚴(yán)格控制，如鉆頭誤差要在20mm以內(nèi)，鉆桿垂直度誤差控制在5‰以內(nèi)，經(jīng)審查合格后，方在支架上緊固鉆機(jī)，等待開鉆。為了對鉆孔深度進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測與記錄，可在機(jī)架與機(jī)管上做好標(biāo)尺。

2．3 護(hù)筒埋設(shè)

鉆孔灌注樁施工一般采用鋼板護(hù)筒，鋼板厚度為5～8mm，護(hù)筒直徑不小于設(shè)計(jì)樁的12～22cm。設(shè)立護(hù)筒時(shí)，其中心與樁位中心偏差要控制在50mm以內(nèi)，根據(jù)實(shí)地土質(zhì)情況確定護(hù)筒埋設(shè)深度，如砂土大于1．5m，粘土大于1m。為確保護(hù)筒埋設(shè)更緊固密實(shí)，在護(hù)筒及孔壁間要用粘土填充壓實(shí)。

2．4 鉆孔

為穩(wěn)固護(hù)筒架，在鉆機(jī)開鉆前，在護(hù)筒中加入少許粘土，對于松軟土層要在護(hù)筒與孔壁間采取壓實(shí)加固處理，如往孔壁里加入一些片石，并注入清水與泥漿，利用鉆頭的沖擊力將石塊與泥膏壓入孔壁，增強(qiáng)土層的密實(shí)性。固定好樁架后，對底梁高和樁總長度進(jìn)行檢查，以便鉆孔時(shí)依據(jù)鉆桿剩余長度來檢驗(yàn)和掌握鉆孔深度。要根據(jù)鉆的長度及地質(zhì)土的實(shí)際情況，合理調(diào)整鉆的速度，以免引發(fā)塌孔或樁孔傾斜等問題的出現(xiàn)。

2．5 清孔

清孔的目的是使孔底沉渣、泥漿密度、泥漿含渣量等指標(biāo)符合施工規(guī)范要求。清孔一般在終孔檢查完成后進(jìn)行，主要采用注漿漂浮法進(jìn)行清孔，其工作原理是當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)，對孔深、孔徑及孔斜度等進(jìn)行檢查，若檢查達(dá)標(biāo)，則往孔底注入泥漿，在泥漿上浮時(shí)就會(huì)將孔底的鉆渣帶出。若一次清孔完成后發(fā)現(xiàn)孔底仍殘留沉渣，則就需要進(jìn)行二次清孔，直至所有指標(biāo)都達(dá)標(biāo)后，方停止清孔。二次清孔的具體流程如圖3所示:

圖3 二次清孔的流程圖

2．6 護(hù)壁泥漿

孔內(nèi)注入泥漿是為了達(dá)到撐持孔壁、固定底層、清理鉆渣的目的。其中，泥漿比例控制在1．3～1．4之間，粘度在22～25S，膠體率要大于96%，內(nèi)泥漿面與孔口距離控制在50cm以內(nèi)，孔內(nèi)泥漿高于地下1m。當(dāng)泥漿滲透至孔壁四周層面，能有效防止?jié)B漏。

2．7 混凝土澆筑

混凝土澆筑是水利工程主體結(jié)構(gòu)施工的重要環(huán)節(jié)，對于其施工質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求。在混凝土澆筑前，要對混凝土材料、混凝土硬度、灌注樁樁底沉渣度及泥漿標(biāo)準(zhǔn)等是否符合施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

混凝土澆筑主要采用導(dǎo)管灌注法，導(dǎo)管使用前要進(jìn)行密封、承壓、接頭抗拉等試驗(yàn)，試驗(yàn)合格方可使用;導(dǎo)管底口埋置混凝土深度要保證在2～6m。導(dǎo)管內(nèi)外混凝土面高要經(jīng)常進(jìn)行測量，整理導(dǎo)管出料口及混凝土面區(qū)域，及時(shí)拆除多余導(dǎo)管，以免出現(xiàn)導(dǎo)管脫落或埋深過深引發(fā)事故。隨著混凝土灌注高度的不斷提升，導(dǎo)管內(nèi)外壓力也會(huì)不斷增加，為使混凝土灌注高程符合設(shè)計(jì)施工規(guī)范，要保持連續(xù)提振導(dǎo)管，一次提振要在0．5m左右，使混凝土保持連續(xù)灌入。

2．8 鋼筋籠的制作與安裝

鋼筋籠的制作要嚴(yán)格依照施工圖紙及規(guī)范要求，進(jìn)行調(diào)直、焊接、去銹等操作。鋼筋籠最好采用完整的鋼筋制作，如需拼接則可采用搭接或焊接處理，其中搭接時(shí)底端不設(shè)彎鉤。在上、中、下端每隔4m的橫截面上放置鋼筋保護(hù)層及水泥漿塊，以確保混凝土層厚度符合要求。

在吊裝鋼筋籠之前，采用探孔器對鉆孔進(jìn)行檢查，查看鉆孔是否有塌陷、孔壁是否存在障礙物等。鋼筋籠安裝時(shí)，使用兩點(diǎn)起吊，要對準(zhǔn)孔的位置豎直慢放，若碰到障礙物，則正反旋轉(zhuǎn)放下，這一過程要保證慢起慢落。

3 鉆孔灌注樁施工中的常見問題及處理措施

3．1 孔壁坍塌

在鉆孔灌注樁施工時(shí)，引發(fā)孔壁坍塌的原因是多方面的，主要影響因素有:①掏渣筒傾斜與鉆頭沖擊力的作用，碰撞孔壁所致;②孔內(nèi)泥漿面低于孔外水位，泥漿密度低護(hù)壁作用不大;③受到流砂及軟淤泥土質(zhì)影響;④當(dāng)?shù)貙影l(fā)生改變時(shí)，無法及時(shí)調(diào)整泥漿密度;⑤由于清孔不及時(shí)，使得孔內(nèi)出現(xiàn)漏漿補(bǔ)漿現(xiàn)象，泥漿面過低使得孔內(nèi)壓力不足。針對上述問題，可采取有效措施加以處理，具體如下:①利用砂與黏土混合物，對坍塌區(qū)域進(jìn)行填充修復(fù)，根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況調(diào)整泥漿密度，待填充密實(shí)后再進(jìn)行沖孔。②要保持泥漿面高度高出地下1m以上，對于用黏土修補(bǔ)后的塌孔，待黏土混合物凝固后，在用鉆機(jī)低速鉆進(jìn)。③當(dāng)?shù)貙痈淖儠r(shí)要及時(shí)調(diào)整泥漿密度，清孔要準(zhǔn)時(shí)，出現(xiàn)漏漿時(shí)要及時(shí)補(bǔ)充泥漿。④鉆孔形成后準(zhǔn)時(shí)灌注混凝土。⑤鋼筋籠下放時(shí)要保持豎直慢放，不要撞擊到孔壁。

3．2 沖擊鉆頭被卡

沖擊鉆頭被卡的主要原因有:①鉆孔不圓，在孔的狹窄位置鉆頭被卡住;②當(dāng)鉆頭在孔壁間鉆孔時(shí)，遭到上頭大的探頭石的阻礙;③鉆頭沒能及時(shí)修補(bǔ)，孔徑不斷變小，鉆頭入孔被擊;④護(hù)筒下面出現(xiàn)變形，鉆頭卡在護(hù)筒下出不來。針對上述情況，可采取以下措施進(jìn)行處理:①若鉆孔不圓時(shí)，鉆頭活動(dòng)區(qū)間多，可以調(diào)整鉆頭活動(dòng)方位，與卡點(diǎn)分開，朝住孔底部較大的地方拿起，使鉆頭能連續(xù)向下活動(dòng)。②讓鉆頭上下轉(zhuǎn)達(dá)，準(zhǔn)時(shí)對鉆頭進(jìn)行修補(bǔ)。③對鉆頭直徑進(jìn)行準(zhǔn)確測量，對于孔徑小的地方，通過反復(fù)沖擊使孔徑擴(kuò)大。④護(hù)筒變形時(shí)，在筒底的四周用直徑12mm的圓鋼接一個(gè)圈包箍，讓護(hù)筒復(fù)位。

3．3 鉆孔偏斜

鉆孔偏斜是鉆孔灌注樁施工中的常見問題，造成其出現(xiàn)的原因主要有:①受到石頭與漂石的沖擊，鉆頭受力不均;②鉆機(jī)底座沒有水平放置產(chǎn)生沉陷;③施工土層軟硬不均;④孔徑大，鉆頭小，鉆孔時(shí)受沖擊容易偏斜。為了有效減少和控制鉆孔偏斜現(xiàn)象的出現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)探頭石時(shí)，用高沖擊擊碎探頭石，并及時(shí)將碎石進(jìn)行清理。進(jìn)入基巖后使用高沖程，若出現(xiàn)孔斜時(shí)重新鉆孔，遇到不均勻軟硬地層時(shí)，使用低錘保持孔底的平整。

4 結(jié)束語

鉆孔灌注樁施工技術(shù)在水利工程中具有廣闊的應(yīng)用前景，在施工過程中，施工人員要從整體著眼，小處著手，加強(qiáng)對鉆孔灌注樁施工的每一工序環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，從而保障整體工程施工的質(zhì)量與安全。

［1］邵華，孫麗華．淺談水利施工中鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用［J］．經(jīng)營管理者，2011(14):56 ～57．

［2］魏敏．淺談鉆孔灌注樁在水利施工中的應(yīng)用及質(zhì)量控制［J］．商品與質(zhì)量:建筑與發(fā)展，2011(5)．