淺析混凝土鉆孔灌注樁技術在南水北調工程河南段中的應用

周海濱

（河南水利與環境職業學院，河南　鄭州　450000）

淺析混凝土鉆孔灌注樁技術在南水北調工程河南段中的應用

周海濱

（河南水利與環境職業學院，河南鄭州450000）

南水北調工程是惠及我國人民的一項重大事件，其中河南段又對整個工程質量及效果會造成巨大的影響，基于此筆者淺析混凝土鉆孔灌注樁技術在南水北調工程河南段中的應用，首先介紹了南水北調工程河南段工程總體概況，之后分析了混凝土鉆孔灌注樁技術技術要點，接著結合河南段工程施工實際，對工程實際開展中遇見的問題進行歸納并針對每項工程提出了解決辦法，最后對全文進行總結。

南水北調工程河南段；混凝土鉆孔灌注樁技術；施工；解決辦法

在統籌考慮21世紀我國社會經濟的發展需求，并統籌考慮全面協調實現人與自然之間可持續發展的需求，我國政府做出建設南水北調工程的戰略決策，這一戰略性基礎設施對我國水資源配置有著巨大的優化作用和意義。一旦南水北調工程投入使用，將有效緩解我國北方地區所面臨的水資源短缺的現狀，大大加快經濟結構戰略性調整的步伐，有利于生態環境的改善、和諧社會的構建以及全面建設小康社會目標的實現。

南水北調總長達1277公里的中線一期工程多半位于河南境內，蔓延長度達730多公里。作為南水北調中線工程的水源提供地，河南省同時也是中線工程最大的受水區。由于占據著最長的干線長度和最多的投資、擁有著最復雜的工程地質因素、擔負著最重的征地和安置移民任務，河南省在中線工程所涉及的各省份中最為突出，對建設南水北調一線工程起著至關重要的作用。

1　南水北調河南段工程概況

2005年南水北調中線工程正式投入建設，中央國務院給予了精心指導，各級有關部門也給予了大力支持，在工程沿線省份人民的積極配合以及各個參與建設單位的協調合作下，以省委和省政府為領頭人，以服從國家大局為前提，以加快河南發展為動力，以實現群眾利益為原則，以“三種精神”戰天斗地的紅旗渠精神，鍥而不舍的愚公移山精神，鞠躬盡瘁的焦裕祿精神）為榜樣，以“五個工程”（一流工程、廉政工程、生態工程、利民工程、和諧工程）和“三個一流”（建設一流工程，提供一流服務，營造一流環境）為目標，河南省始終秉承科學發展觀的指導理念，逐步營造了和諧的社會政治氛圍、為工程的建設提供了良好的環境，有利于工程建設的順利進行以及快速有序的征地移民工作的展開。

經國務院南水北調工程建委會與省委、省政府統一部署，河南省切實遵循“2013年主體完工，2014年汛后通水”這個整體建設目標，以干線的工程建設為中心展開行動，調動河南省所有的社會力量，通過創新機制、科學統籌和強化監督等方式和手段，徹底解決了如何處理膨脹土、高達二十米的高填方段、如何在煤礦采空區穿越等諸多連土木界都束手難策的重大技術難題，創造了首次穿越沉積河床的穿黃工程、被譽為亞洲第一頂的平頂山西暗渠雙層涵洞頂進工程、整體規模占據世界首位的沙河渡槽等多個工程界的重大奇跡。近十年艱苦卓越的奮斗，歷經從2005年9月啟動的穿黃工程到今天近十年艱苦卓越的奮斗，河南省在2013年12月25日實現了建設干線主體工程的竣工，完成國務院南水北調工程建委會預期的建設目標，在建設南水北調工程上獲得了關鍵性的勝利。自2014開始，河南省開始著眼于建設總干渠管理設施、安裝35千伏永久供電線路、安裝調試金結機電及道路的運行維護等一系列占據附屬地位的項目，并已全面實現完工，符合通水驗收規則并達通水條件設計單元工程有36個。成功完成了5.2億立方米土石方的開挖，2.1億立方米土石方的填筑，1872萬立方米混凝土的澆筑，479億元的施工投資。

2014年6月5日，河南省黃河北總干渠進行充水試驗，最深水位接近7米；7月3日，南總干渠開展充水試驗，在9 月20日16點，完成向平頂山應急調水，南總干渠充水試驗全面展開。陶岔渠首最高下泄流量每秒可達100立方米，9月21 日23點30分，丹江水頭成功流入鄭州界內，前期一系列充水試驗結果表明，南水北調中線工程質量達標，目前已正式通水。

2　混凝土鉆孔灌注樁技術要點

2.1鉆孔灌注樁施工中鉆機對位的技術要點

鉆機必須在鉆孔的一側安裝穩定，其支撐墊木要和孔口的鋼護筒壁保持一定的縫隙。水電供應實現接通時，配套鉆頭及應對鉆孔事故配套機具的選擇必須與所需鉆孔的底層相適宜。及時對鉆機進行調節，在滑輪組被鉆機起吊的前提下，以保證鉆頭、樁孔和護筒三個中心點位于同一條鉛垂線上的原則進行調整，把鉆機與扒桿纜風繩固定結實，使鉆機在使用過程中既穩固又穩定。

2.2鉆孔灌注樁施工中鉆進成孔的技術要點

2.2.1保持鉆具的穩定

在鉆孔灌注樁施工中，不可碰觸到護筒，應對錘頭和耐磨牙塊及時進行修理和更新，錘頭投入數目的增加，可增加有效沖擊次數。

2.2.2注意孔內水壓差

必須保證檢查的隨時跟進，及時發現并調整不符合要求的各項指標，可有效防止流沙的出現，并防止因泥漿濃度過高或過低引起的影響施工及塌孔的情況出現。

2.2.3及時填寫鉆孔施工記錄

鉆孔灌注樁施工過程中應當及時做好相關數據的記錄工作，依據鉆進程度、速度和對泥漿取樣的分析為基礎，進一步判斷底層的變化情況。

2.3鉆孔灌注樁施工中的鉆孔檢查要點

第一，需通過測繩進行測量，在鉆進將要到達設計標高時，做好相應記錄（鉆孔施工人員應嚴格控制孔深，不得用超鉆代替鉆渣沉淀，更不能少鉆），遞交項目質檢員進行檢測，待合格后，再遞交甲方檢測工程師進行檢查和驗收。

第二，成孔孔徑必須大于設計直徑，保證傾斜度小于一個百分點（檢孔規用φ22 鋼筋籠制成，外徑與設計樁徑相等，長度為4-6m），采用合乎規定長度的檢孔規進行上下兩次檢查來判斷合格情況，清孔工作必須待合格結果出來后方可進行。

第三，在終孔后，首次采用掏渣筒完成清孔；在安好鋼筋籠后開展第二次清孔，才能更好掌握沉渣厚度標準。不管哪次清孔完成后都要進行一次沉渣厚度的測量，以期符合設計要求，同時做好實測數據的記錄工作。

2.4鉆孔灌注樁施工中技術要點

2.4.1鋼筋籠骨架的連接

第一，雙面搭接焊主要用于主筋和主筋之間以及位于加強筋之上的兩個端頭上，雙面四焊點點焊主要用于主筋與加強筋之間，鋼絲全綁扎主要用于主筋與螺旋繞筋之間，單面搭接焊法主要用于主筋在井口接籠。第二，沿縱向，每間隔兩到四米的距離，在鋼筋籠四周配置混凝土保護層，其使用的形式是混凝土墊圈和箍筋之間進行連接。

2.4.2混凝土的灌注

第一，集中攪拌和泵送混凝土輸送形式適用水下混凝土澆筑。采用砼運輸車來運輸較遠位置的樁基砼。第二，在導管與漏斗之間安裝閥門，保證在灌注水下混凝土的過程不出現中斷，保證其連續性。第三，為保證混凝土的配合比拌制符合設計的要求，就需要身臨現場的計量工人進行嚴格的計量，同時依照規范要求的頻率，對混凝土的坍落度、和易性等指標進行全方面的檢查，以防止進入漏斗灌注的混凝土不合格。第四，需向施工者交底，以確保樁頂砼強度達到設計要求。徹底完成澆筑后，采用掏渣桶將頂部的樁頭砼掏出，清理完后，要保證砼頂面比樁頂標高高0.5m；啟動墩身施工后，再對這高出的0.5m進行鑿毛接順工作。第五，樁基低應變超聲波無破損檢測率要求達到100%，一旦出現檢驗不合格的樁基，下面的施工將無從開始。

3　南水北調工程河南段施工過程中面臨的問題

孔壁出現坍陷、縮徑、鉆孔偏斜、斷樁、鋼筋籠發生“上浮”、“爛樁頭”等是南水北調工程進行灌注樁施工經常發生的不良狀況。在分析產生這些狀況的原因的基礎上，給出了一些相應的防治方法。依照南水北調工程中的實際施工情況，剖析了其中常見的主要的質量通病，給出相應的防治辦法。

3.1孔壁坍陷

一旦在鉆進過程中，看到排出的泥漿不停產生氣泡，或者泥漿突然性的漏失現象，就預示著孔壁可能出現坍陷情況。

土質不夠緊密，泥漿護壁較差，沒有使用粘土緊密填封護筒周圍，護筒內水位過低，鉆進過程中速度太快、空鉆、孔成后待灌和灌注等時間太長都會造成孔壁坍陷。

我們可通過以下方法對孔壁坍陷進行預防和治理：第一，掩埋護筒的深度必須適當，并在其四周用粘土密實填封。這樣的護筒可以防止出現孔壁坍塌，并對地表水有隔離效果，而且對孔口所處的地面、固定樁孔的位置及鉆頭的導向作用都有保護效果。第二，孔內泥漿配合比應有所提高，保證并一直維持護筒內的泥漿水位比地下水位高1.0m以上，以實現孔內靜水壓力的增加。第三，鋼筋籠的沉放時間應有所減短，保證和孔位絕對對準進行安裝，防止碰撞到孔壁。灌注混凝土應該及時不拖拉，保證成孔后3小時以內完成混凝土的灌注。

3.2縮徑

0～3歲是人生理發育的快速時期，也是心理發育的快速時期。人從生物人變成社會人與心理的快速發育有重要關系，而3歲前的發育又與人的一生有重要關系，是成長非常關鍵的奠基時期。

淤泥質粘土是南水北調工程的主要土質，具有流塑性和易膨脹性，之所以會產生縮徑主要在于不夠厚的保護層，由于失水造成孔壁失去穩定性并出現坍塌和因遇水膨脹的塑性土出現坍塌。

我們可通過以下方法對縮徑進行預防和治理：第一，進行鉆進參數的選擇及泥漿比重調整，必須以不同的土層為基礎，鉆機泥漿比重在淤泥層中應當及時從1.2左右調整到1.3左右，以保障泥漿維持孔壁的平衡性。第二，進行鉆孔時，泵量相應增加，成孔速度相應加快，提高泥漿的質量，使凈水壓力相應增加，同時孔壁上應有泥皮出現，孔內外滲流得到阻隔，從而防止孔壁出現滲水而引發膨脹。但既已發生的縮徑，應該上下反復掃孔，使孔徑進一步擴大。

3.3鉆孔偏斜

由于施工地面的土質是灘涂的淤泥，軟硬不夠均勻，以及施工過程中，鉆機安裝的不夠穩固或是鉆桿出現彎曲是造成鉆孔偏斜的主要原因。

我們可通過以下方法對鉆孔偏斜進行預防和治理：第一，場地必須牢固，平整，并以軌道枕木作為鋪設。第二，在對鉆機進行安裝時，必須遵循轉盤中心和鉆加上起吊滑輪位于同一軸線上的原則，保證鉆桿位置的偏差小于20厘米。相應配備安裝導正裝置，一旦出現鉆孔偏斜，應抬高鉆頭，從上之下反復進行掃鉆，可去除其中的硬土。

3.4斷樁

工程中出現斷樁的形式可分為以下五種：

（1）灌注過程中，出現堵塞混凝土導管情況，而且未能得到及時處理；

（2）出現導管內進水情況，但未能及時作出良好解決，泥漿渣土夾在了灌注樁的截面上；

（3）因混凝土的拌合物出現離析而導致樁身發生斷裂；

（4）過長的灌注時間，導致第一批混凝土處于初凝狀態，但其后灌注的混凝土突破頂層和泥漿混為一體；

（5）灌注混凝土的過程中，提升導管時幅度偏大，致使混凝土從導管底部流出澆筑了液面，進一步使截面出現泥漿夾層。

我們可通過以下方法對斷樁進行預防和治理：第一，做好開罐的所有前提工作，為的是保證混凝土灌注進程的連續性和緊湊性。進行砼的級配和攪拌時，在砼的和易性、水灰比例、坍落度和初凝時間都必須符合設計和規范的要求。灌注時所使用的導管必須平直，保證光滑且不漏水的內壁。位于導管最下端的導管長度要稍長，基本有4米，法蘭盤不得出現在其底端。第二，導管掩埋的深度和拔管的幅度和速度都應得到確切掌握，導管埋入混凝土的深度不能過大或過小。在拔除導管時，要以精確的計算數據為前提，掌握好拔管后砼的埋深，同時對混凝土澆灌的深度進行實時測量，以防止拔空導管的情況出現。在到達樁頂的位置時，提升導管的幅度必須相應降低。第三，成孔時，對泥漿密度和空地沉淤要有確切掌握，保證首次清孔工作就使泥塊得到完全清除。

4　結束語

南水北調中線工程中，由于灌注樁技術的快速發展及技術水平的不斷提高，在施工過程中的應用范圍更為廣泛，其中的新技術也愈加凸顯。灌注樁的質量與整體工程的關系越來越緊密，因而也要求施工人員的技術水平必須得到相應提高。不斷加深對關鍵環節的掌控程度，以保證南水北調工程整體質量更高層次的提高，是對我國水利建設工作人員提出的新要求。

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周海濱（1957.8-），男，高級講師，研究方向：水利工程施工及建筑工程施工。

U446.2

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1003-5168（2015）11-042-02