淺談高壓水成孔灌注樁施工技術

文/孫磊 中國電建集團山東電力建設第一工程有限公司 山東濟南 250102

1、緒論

高壓水成孔灌注樁，是一種新型的摩擦型灌注樁形式，主要適用于粘土土質，不受地下水位影響。該技術項目主要針對深樁基施工，項目以提高施工效率、環保和經濟為出發點，從樁基成孔到混凝土澆筑都做了創新性改進。

根據以往的樁基施工經驗總結得出：該項技術成果成孔速度快，可達2m/min；同時，筒內吊裝和加壓澆筑提高了樁基的施工質量和成樁率，具有明顯的經濟效益。

2、工藝原理

該技術成果通過鉆筒與高壓水的配合成孔。鉆筒每1m一節，由邊緣呈鋸齒狀的鉆筒充當鉆頭。在鉆筒上部連接有高壓水管，在鉆孔過程中通過向鉆筒內通入高壓水將泥土沖散并沿鉆筒外側排出鉆孔。成孔后將鋼筋籠直接吊裝進鉆筒內，插入布料導管澆筑超流態混凝土，在澆筑末尾安裝加壓密封蓋通過施加壓力完成澆筑，拔出鉆管完成樁身。

鉆孔過程中分次添加粘性沉淀劑，利用沉淀劑的電中和性和吸附作用，促進鉆筒內泥土的沉淀和排出。

3、工藝流程及主要創新點

3.1 施工工藝流程

施工準備→高壓水成孔→鋼筋吊裝→加壓澆筑→成樁。

3.2 主要創新點

3.2.1 高壓水成孔的首次應用

利用高壓水在鉆筒的沖刷作用，將泥土沖散并沿鉆筒外側排出鉆孔。這種成孔技術是國內樁基施工中未曾使用過的，具有成孔速度快的優點。

3.2.2 加壓澆筑

鑒于深樁基在澆筑過程中無法振搗的問題，我們采用了加壓法澆筑。通過在澆筑末尾向鉆筒內施加壓力，使樁身更加密實。該項創新技術在國內也是首創。

3.2.3 粘性沉淀劑的應用

利用粘性沉淀劑的電中和性和吸附作用促進鉆筒內泥土的沉淀和排出，進一步提高成孔效率。同時，粘性沉淀劑的應用有利于施工用水的循環使用。

4、施工操作要點

4.1 場地準備

合理規劃蓄水池和泥漿沉淀池的位置，水池開挖儲水量分別為45m3和30m3。兩水池間距1-2m，水池之間通過直徑20cm的PVC管聯通。PVC管坡度傾向蓄水池，距離池底高度1.3m。開挖排水溝連接樁基和泥漿沉淀池，溝深40cm，寬度100cm。

4.2 成孔

鉆孔初始，先安裝兩節鉆筒，啟動機械直接將第一節鉆筒鉆入地下。第一節鉆入后，安裝第三節鉆筒，啟動機械并開始接通高壓水，高壓水由多級泵提供，泥漿在鉆筒和高壓水的共同作用下開始沿鉆筒外壁泛出。在第二節鉆入后上下提動鉆筒并保持鉆筒的旋轉，排盡鉆筒內的積土后停止高壓水和機械，安裝下一節鉆筒，并通水施工。接下來的鉆筒安裝無需再上下提動鉆筒，按上述順序依次施工達到設計標高。該技術成果的平均鉆進速度為2min/m，泥漿護壁鉆孔灌注樁平均18min/m。

在成孔過程中，分次向鉆筒內添加PH值為8.7，布氏粘度為50cps的粘性沉淀劑，平均每施工10m加入一次，每次加入數量不宜多于1.5升。為保持施工用水的清潔度，可向蓄水池和泥漿池中加入沉淀劑，同時減少鉆筒內的加入量。

4.3 鋼筋吊裝

鋼筋籠借助30t汽車吊進行吊裝。吊裝過程中避免鋼筋過大變形，若鋼筋未完全沉入鉆筒內或出現上浮現象，需再次啟動鉆機，沖刷鉆筒內淤泥，直至鋼筋完全落入鉆筒內。

4.4 加壓澆筑

混凝土使用超流態混凝土，塌落度要求20-24cm。布料導管使用DN100鋼導管，導管每2m一節，通過套絲連接。鋼筋吊裝完成后將布料導管插入鉆筒底部，在導管接觸底部后上提30-50cm，由下到上澆筑。澆筑高度完成大約7m后將導管上提，并保證導管埋深不小于2m，釋放導管的壓力后繼續澆筑。當澆筑進行大約二十分鐘后，暫停澆筑，拔出并卸下三節鉆筒，然后繼續澆筑。澆筑過程中做好混凝土取樣和澆筑記錄。

當鉆筒內的積水全部排出，鉆筒內開始外溢混凝土時，開始加壓。安裝帶有壓力表的密封蓋，接通壓力泵進行加壓，在壓力達到2MPa時停止加壓，壓力 維持一分鐘。打開卸力閥卸去壓力，拆去密封蓋，補充落漿。最后拔出鉆筒完成樁基施工。

圖4.4 加壓密封蓋

5、質量控制措施

樁身直徑允許偏差±50mm，垂直度要求偏差小于1%，樁位允許偏差不大于50mm。

布料導管完全插入鉆孔底部，在接觸到鉆孔底部后上提30～50cm。

混凝土選用超流態細石混凝土，塌落度控制在20～24cm，混凝土強度達到設計要求。

加壓前密封鉆筒上部，密封蓋安裝緊密不漏氣。為提高樁身的密實程度，加壓維持時間不少于1分鐘。

6、總結、結論與展望

本技術施工工序簡單，整個成孔過程無需泥漿護壁和清孔。成孔速度快，施工速度由傳統的18min/m提高到2min/m。澆筑末尾通過施加壓力密實樁身，提高樁身質量，成樁率可達99%。大大提高了施工效率，節約了施工成本。

隨著樁基市場的不斷豐富和施工工藝的不斷創新，該施工方法也將逐漸被推廣應用。新型的成孔和密實技術以及高效的施工效率是該工法的主要特點，也是主要的競爭點，在當前追求施工效益的狀況下，該技術具有很大的市場推廣前景。