水利施工鉆孔灌注樁施工技術(shù)解析

張慶太

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹鉆孔灌注樁這一技術(shù)工藝，并就鉆孔灌注樁在水利施工的各個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用以及施工過(guò)程中容易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題和控制措施等進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；施工應(yīng)用；配置；控制措施

一、鉆孔灌注樁施工工序

橋梁上部結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性由鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量決定，繼而決定橋梁工程完成后的使用性能和質(zhì)量。所以要保證橋梁施工過(guò)程不出現(xiàn)意外問(wèn)題，保證橋梁施工質(zhì)量和使用性能就必須熟悉鉆孔灌注樁施工工序并對(duì)鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量加以控制。

材料的質(zhì)量決定了鉆孔灌注樁施工過(guò)程中的質(zhì)量，因此在施工之前要科學(xué)合理的對(duì)工程的材料進(jìn)行選用和檢驗(yàn)。必須嚴(yán)格按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，同時(shí)在檢測(cè)合格后施工單位要按規(guī)范要求的頻率進(jìn)行取樣試驗(yàn)，合格后再報(bào)監(jiān)理工程師進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)。

二、灌注混凝土的配制及灌注

（一）混凝土減水劑的應(yīng)用

MF復(fù)合劑能使混凝土在滿足性能的基礎(chǔ)上具有抗凍的特點(diǎn)，是目前在灌注樁混凝土配置中常使用的復(fù)合劑。

（二）灌注樁混凝土的配制

灌注樁混凝土的配制必須具有較高的流動(dòng)性，同時(shí)泥漿的侵蝕會(huì)影響混凝土的性能。因此，在配制時(shí)建議采取以下技術(shù)措施：

1.加大設(shè)計(jì)配合比

在灌注樁施工過(guò)程中混凝土的配合比是影響工程質(zhì)量和工程周期的首要因素。在工程開(kāi)工前，承包商應(yīng)完成混凝土目標(biāo)配合比的設(shè)計(jì)工作。混凝土配制強(qiáng)度Rp采用大于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)R的50%的配合比。不僅總平均值要滿足設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，還應(yīng)滿足95%的強(qiáng)度保證率。強(qiáng)度離差系數(shù)Cv取0.2，查配制強(qiáng)度與設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)之比的關(guān)系曲線可得Rp/R=1.5，即Rp=1.5R。當(dāng)R=200MPa，則Rp=1.5×200=300MPa。目標(biāo)配合比的設(shè)計(jì)試驗(yàn)是控制和指導(dǎo)施工的科學(xué)依據(jù)，是一項(xiàng)很重要的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)。承包商在配比過(guò)程中首先應(yīng)該進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試配工作，之后現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理選定經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)配合比全過(guò)程旁站監(jiān)督。在確定目標(biāo)配合比之后承包商要向監(jiān)理工程師進(jìn)行報(bào)批，然后再由監(jiān)理中心試驗(yàn)室按材料及參數(shù)進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)確保配合比能在工程中使用。

2.泥漿的配制與拌制

鉆孔泥漿的主要成分是水、纖維素、膨潤(rùn)土、燒堿等。在鉆孔的過(guò)程中，水的相對(duì)密度小于泥漿的相對(duì)密度而泥漿的靜水壓高于水的靜水壓，所以泥漿就會(huì)對(duì)鉆孔壁形成一層泥皮，造成鉆孔內(nèi)外滲流受到阻隔，這樣鉆孔壁就會(huì)因?yàn)槭茏瓒艿奖Ｗo(hù)進(jìn)而免于坍塌。水、纖維素、膨潤(rùn)土、燒堿通常的治療量比為100：0.007：7：0.0030纖維素在地基的表面形成一層薄膜使得失水率得到降低，密度低、粘度好、含沙量小、泥皮薄的膨潤(rùn)土穩(wěn)定性較好，起到了很好的固壁作用，同時(shí)使得鉆進(jìn)率得到了提高。燒堿使得水化膜的厚度增大，在使泥漿的膠體率和穩(wěn)定性得到提高的同時(shí)又使失水率相應(yīng)的降低了。

對(duì)于軟土地層來(lái)說(shuō)，護(hù)壁泥漿的主要原料膨潤(rùn)土可以使得泥漿粘結(jié)力增強(qiáng)，彌補(bǔ)了其原土造漿能力不夠的缺點(diǎn)，同時(shí)添加純堿和CMC等外摻劑，再加水拌制就能降低孔內(nèi)漏水率，確保了孔內(nèi)的水壓。在泥漿密度的作用下產(chǎn)生液柱壓力對(duì)地下水壓起到平衡作用，并在孔壁內(nèi)產(chǎn)生了一定的側(cè)面壓力進(jìn)而形成了一種液壓支撐。在其作用下，孔壁內(nèi)滲入了膠質(zhì)顆粒分子防止了塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，起到了很好的護(hù)壁作用。

（三）在灌注過(guò)程中，要對(duì)所灌注的混凝土面高度、水面以及泥漿面以下的孔深進(jìn)行探測(cè)

在灌注過(guò)程中，泥漿擠壓反作用于混凝土，這就使導(dǎo)管與混凝土之間產(chǎn)生了摩擦阻力，要將孔內(nèi)的泥漿擠壓出孔口就必須使混凝土的反作用壓力大大的超過(guò)泥漿的反作用力才行。導(dǎo)管的提升速度慢才能使混凝土有充分的時(shí)間來(lái)克服摩擦力阻力下降。同時(shí)要留有足夠的排除通道，不然會(huì)出現(xiàn)縮徑、夾泥等現(xiàn)象。導(dǎo)管內(nèi)的混凝土柱一般保持在3～4m長(zhǎng)之間，這是為了在提升導(dǎo)管時(shí)使混凝土有絕對(duì)的壓力與泥漿的壓力抗衡防止泥漿進(jìn)入導(dǎo)管。

三、開(kāi)鉆成孔及遇到的問(wèn)題

（一）開(kāi)鉆成孔

為保證孔位的準(zhǔn)確性，鉆機(jī)需在平穩(wěn)的地方搭建底架鉆頭，保持鉆桿中心與護(hù)筒頂面中心對(duì)準(zhǔn)，偏差要控制在50mm以內(nèi)。在架設(shè)鉆機(jī)時(shí)必須安裝支架柱，使鉆機(jī)保持一個(gè)整體機(jī)構(gòu)，確保孔位準(zhǔn)確成孔垂直。進(jìn)行鉆孔時(shí)，鉆桿要與地面垂直。在鉆孔過(guò)程中，速度要盡可能的保持勻速，防止失穩(wěn)和滲漏。在一些特殊地表處要注意控制鉆速和鉆壓，如在易縮徑土層處，要進(jìn)行必要的復(fù)鉆。在硬塑的粘土層處，要采用中高檔鉆速進(jìn)行鉆孔。在淤泥和粉砂層處，采用低檔鉆速進(jìn)行鉆孔。在地層易變化處，要對(duì)鉆速和鉆壓加以控制，以免傾斜。

（二）成孔過(guò)程中遇到的問(wèn)題

1.縮徑

鉆進(jìn)壓力大鉆速快導(dǎo)致鉆頭很容易穿過(guò)淤泥和淤泥質(zhì)土層。而在鉆速過(guò)快時(shí)，淤泥便從鉆孔周?chē)飨蜚@孔內(nèi)，致使側(cè)壓力與孔內(nèi)泥漿力達(dá)成平衡，又因地應(yīng)力沿較軟巖層釋放，從而導(dǎo)致了縮徑。在鉆到淤泥或淤泥質(zhì)土層時(shí)投入粘土泥膏使鉆機(jī)壓力變成零或者鉆速減慢讓鉆機(jī)在無(wú)油壓狀態(tài)下空轉(zhuǎn)才能保證無(wú)縮徑現(xiàn)象的發(fā)生。

2.坍孔

在施工時(shí)，沒(méi)有料到的復(fù)雜地質(zhì)情況等會(huì)導(dǎo)致坍孔。為了避免坍孔情況的出現(xiàn)應(yīng)認(rèn)真觀察地形，審閱地質(zhì)勘探報(bào)告。如果在成孔過(guò)程中出現(xiàn)坍孔的情況，應(yīng)立即避開(kāi)該樁位或者回填原樁位。如果在灌注過(guò)程中坍孔，應(yīng)立即回填原樁孔或用硬片石等將原孔全部回填，等到密實(shí)后用沖擊鉆重新鉆進(jìn)。防止泥漿稠度過(guò)低而造成的坍孔問(wèn)題，只須加大泥漿比重到適當(dāng)程度即可。一般泥漿性能指標(biāo)取為：粘度為18-22s，含沙量≤4%，膠體率≥90，比重為1.1左右。

3.斜孔

在軟硬巖層交替的層位很容易發(fā)生斜孔。在鉆進(jìn)過(guò)程中保持勻速可以避免發(fā)生斜孔。對(duì)于己發(fā)生傾斜的孔，需要掃孔糾正；若糾正無(wú)效，可在孔中回填粘土、塊石等。偏孔在0.5m以上時(shí)需要重新鉆進(jìn)。

4.沉渣與泥皮過(guò)厚

影響樁承載能力的重要因素是樁底沉渣，這就要求水下灌注樁底沉渣厚度不得超過(guò)30cm。但在施工過(guò)程中，往往有不少樁的樁底沉渣仍達(dá)不到此要求，因?yàn)槟酀{性能不符合要求。當(dāng)泥漿的比重大于沉渣比重時(shí)才可被返出孔口，但是如果泥漿的比重太大，就會(huì)造成孔壁泥皮過(guò)厚從而影響樁的承載能力。所以只有正確的控制泥漿性能，才能讓其在鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

四、結(jié)語(yǔ)

鉆孔灌注樁是一種重要的基礎(chǔ)形式，是當(dāng)前水利施工過(guò)程中對(duì)地基處理的最重要的方式。它施工簡(jiǎn)單容易操作，設(shè)備投入不多而且對(duì)于各種地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)，所以在當(dāng)前的各類(lèi)房屋建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。但是在施工的過(guò)程中無(wú)法觀察，是一項(xiàng)隱蔽的工程，在施工中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度，因此在施工過(guò)程中還應(yīng)加強(qiáng)工程監(jiān)管，保證混凝土的施工質(zhì)量，增強(qiáng)水利工程的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊升.水利施工鉆孔灌注樁施工技術(shù)解析[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2016（9）.