鉆孔灌注樁在水閘地基處理中的應用

羅智斌

【摘要】鉆孔灌注樁常用于水閘地基的處理，可有效提高地基的承載力，具有地層適應性強、施工簡便等優點。本文結合工程應用對鉆孔灌注樁的主要施工方法及特點、施工工藝與參數控制等內容進行了分析。

【關鍵詞】鉆孔灌注樁；水閘；地基；處理；應用

水閘工作條件類似溢流重力壩，雖然水頭不高，仍然對地基有一定要求，特別是建于軟基上的水閘，受到自重及外荷影響，可能產生較大的沉降及不均勻沉降，導致水閘下沉、傾斜，嚴重的可能引起結構斷裂。目前，處理軟基的方法主要采用深層攪拌樁、高壓旋噴樁和鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁與另兩種方法比較，承載能力更高、對地層適應性更強，因此本文結合工程應用對該施工方法進行了分析。

1、鉆孔灌注樁的主要施工方法及特點

1.1 主要技術類型及適用范圍

鉆孔灌注樁施工技術主要分為泥漿護壁和非泥漿護壁兩類。前者成孔時采用泥漿護壁，主要適用于孔壁不穩定的地層，例如砂土、黏性土、淤泥、淤泥質土等。后者適用于孔壁穩定的地層，主要是地下水位以上的穩定地層，例如黏性土、黃土、堅硬的粉性土及砂土等。

1.2 泥漿護壁成孔灌注樁施工方法

這一類鉆孔灌注樁主要采用沖擊成孔鉆機、潛水電鉆機、地質回轉鉆機成孔。施工時根據地質情況和成孔工藝配置護壁泥漿。當泥漿的密度適當時，可在孔壁形成穩定的泥皮，使自穩能力較差的孔壁不致坍塌。采用泥漿護壁必須配備泥漿池、沉淀池、循環槽、泥漿泵等設備，存在泥漿污染的問題。根據泥漿循環方式，分為正循環和反循環。正循環是從地面向鉆管內壓入泥漿，再經鉆管與孔壁間隙排出地面。反循環則通過鉆管內孔將泥漿抽吸到地面。鉆孔至設計深度，要進行清孔，以排除孔底沉渣。然后就可以下放鋼筋籠和澆灌水下混凝土。混凝土坍落度一般采用16～22cm。

1.3 非泥漿護壁成孔灌注樁施工方法

非泥漿護壁成孔主要采用螺旋鉆孔機、機動洛陽鏟設備。這種方法在鉆至設計深度后，采用專用的取土器或者利用鉆機自身取土。由于不需要泥漿，不但省去了泥漿處理設備，而且避免了泥漿對環境的污染，但只適用于地下水位埋藏較深的地區，所以多用于北方地區。清孔后下放鋼筋籠后，即可澆灌混凝土。通常，混凝土坍落度較泥漿護壁的方法小，一般為8～10cm。

2、鉆孔灌注樁在水閘地基處理中的應用

2.1 工程概況

某單孔水閘寬40m，左右墩各為4m。閘底板高程與閘頂高程分別為-6.9m和4.83m，底板厚2～4.8m。3級水工建筑物。地基土從上至下依次為填土（0.5～3.5m）、淤質黏土及填土（5.8～14.1m）、淤質砂礫石（0.44～4.4m）、沖積黏土（0.7～7.3m）、全風化砂巖（1.4～21.4m）、強風化砂巖（1.4～10.0m）。

2.2 處理方案

鑒于本工程軟基的特點，首先采用深層攪拌樁處理，使地基承載力達到標準要求，同時結合灌漿滿足防滲要求；其次，采用鉆孔灌注樁處理，以解決因地基土與淤泥層厚度分布不均而沉降不均勻的問題，以滿足抗滑穩定性的要求。設計底板樁徑1000mm，樁長17m，上游底板間距3.3m×3.4m，下游底板間距3.3m×4.2m；閘墩樁徑1200mm，間距3.1m×3.2m，其中左墩樁長19.0m，右墩樁長17.0m。采用泥漿護壁工藝，沖抓鉆機成孔。

2.3 施工流程

測量放樣→場地平整→定樁位→埋設護筒→鉆機定位→鉆孔→第一次清孔→測孔深、沉淤→下放鋼筋籠→下導管→第二次清孔→測沉淤→放置隔水栓→灌注混凝土→拔護筒→鉆機移位。

2.4 施工技術方法

2.4.1 測量放樣

采用全站儀和水準儀測量，放出樁位，打入標樁，并設置十字形控制住，樁上應標明樁號。放樣誤差控制在±1cm范圍內。

2.4.2 場地平整與鉆機就位

場地平整后，鉆機平臺必須碾壓密實，然后放出樁位。鉆機就位后調整鉆頭中心對準孔位中心，調整鉆桿垂直度符合要求。

2.4.3 埋設護筒

護筒具有固定樁位、保護孔口、鉆進導向等作用。本工程采用鋼制護筒，厚6～8mm，直徑為樁徑+（20～30）mm，埋設深度為1.5～2.0m，頂高程高出地面0.3m以上。要求護筒中心偏差不超過5cm。

2.4.4 鉆孔

施工前，抽水降低地下水位。施工時，沖抓鉆機對準護筒中心，要求中心偏差不超過±20cm。挖土時，沖抓錐高度應根據土層性質確定，一般土層1.0～1.5cm，砂卵石層2.0～3.0m。開挖過程中，每挖1～2m檢查一次垂直度，出現偏差及時修正，以確保鉆孔偏斜不超過2%。沖抓的土吊至地面，堆至1m外，高度不得超過1.5m，再由鏟車運至指定區域堆放。護壁泥漿應根據地層性能的差別分別配制。

2.4.5 清孔

鉆孔深度達到設計深度后，經檢查孔位、孔深、孔斜均達到設計要求后進行清孔。清孔時，先以較低比重的泥漿置換較大比重的泥漿，然后下放鋼筋籠、導管，再進行二次清孔，以更稀的泥漿或清水將孔底沉渣排至地面，保持出口泥漿比重在1.15～1.25之間。

2.4.6 鋼筋籠制作與下放

鋼筋籠一般在加工場加工成型，再運至現場分節組裝。清孔后應立即吊放鋼筋籠。節與節之間采用焊接方式連接為整體，焊接時鋼筋搭接長度不小于鋼筋直徑的10倍。吊放過程中，應防止鋼筋籠碰撞孔壁，頂面、底面標高偏差不超過±5cm。

2.4.7 灌注水下混凝土

本工程采用直升導管法灌注混凝土。導管采用分段組拼，逐段起吊，孔口處拼裝。下放導管時，保持導管居中，避免卡入鋼筋籠內碰撞孔壁。混凝土必須連續灌注，中途不得停歇。灌注時保證導管始終埋入混凝土面下2m以上，一般保持3～6m。混凝土面的最終高度應比設計樁頂標高高出0.5m以上。

3、結語

水閘常建于軟弱地基之上，需要很好地控制地基沉降及沉降差，避免閘室傾斜和破壞，鉆孔灌注樁處理水閘軟基可以有效解決這些問題。但在施工中必須采取恰當的技術措施，嚴格控制施工質量，才能確保鉆孔灌注樁的成樁效果。本文結合工程應用對有關問題進行了分析，可供同類工程參考和借鑒。

參考文獻：

[1] 孫洋廣. 鉆孔灌注樁在水閘地基基礎處理的應用[J]. 水利科技與經濟，2016，22（5）：110-112.

[2] 李強，王萍. 鉆孔灌注樁在水閘軟基處理中的應用[J]. 水利技術監督，2012（5）：73-75.