水利工程鉆孔灌注樁及樁基混凝土澆筑施工工藝探析

宋 哲

(新疆伊犁河流域開發建設管理局,新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

隨著水利工程建設的不斷發展，地基處理使用鉆孔灌注樁技術越來越廣泛。鉆孔灌注樁是采用導管法灌注水下混凝土施工方法，鉆孔、灌注混凝土都是在水下作業，工程質量只能通過嚴謹的過程控制和后期的儀器檢測來查驗。因而對施工人員的操作熟練度、工藝水平都有很高的要求。如何能有效地避免掉鉆、斷樁等現象,杜絕混凝土夾碴、不均勻的質量弊病,發生質量問題后如何正確處理等是行業內一直在研究而又未能徹底解決的問題,因此必須要正確掌握鉆孔灌注樁各工序施工工藝。

1 鉆孔灌注樁施工前準備

1.1 施工場地平整

首先用機械平整場地，消除雜物，夯填細土，以防鉆機在鉆進過程中發生沉降，同時對施工用水、泥漿池位置做統一的規劃部署。測量工程師編寫樁基測量放樣方案經監理工程師簽認，經實地放樣與監理工程師復檢后才可開始埋設護筒。

1.2 機械及材料保障

根據擬定的施工進度計劃，準備充足的合格原材料，調試好機械設備。

1.3 開展試驗，確定各項指標

混凝土的配合比、坍落度、強度、和易性及凝固時間等指標及鉆進速度、提鉆速度等指標都需試驗來獲得；同時通過試驗獲取最佳灌注時間、灌注速度和安放鋼筋籠工序結合時間等。

2 鉆孔灌注樁施工工藝流程

鉆孔灌注樁施工工藝流程見圖1。

2.1 測量放樣及埋設樁位

2.1.1休整施工便道及墩中線定位

工程施工前應先行休整施工便道，要求必須能確保施工所用機具的順利運轉，且保證鉆機在施工中的穩定性。便道休整完成后需根據經導線復測閉合后的導線點及水準點開始墩中線定位工作，定位時必須保證墩中線在軸線方向上的位置中，誤差控制在±15 cm之內，成排成列放樣。

2.1.2樁位控制點的布設

樁位用沿樁中心呈“十”字型引出八個樁位點控制，作為單樁護樁，單樁護樁采用3 cm×3 cm木樁，樁頂釘釘，高度80 cm，埋入地下45 cm，并用砂漿保護(見圖2)。

2.1.3護樁的復核

現場技術員需每天對樁位護樁復核一次，經檢查無誤后報請監理復核，監理工程師復核無誤后進行護筒埋設。

2.2 鉆孔

2.2.1埋設護筒

護筒需在頂部焊加強筋和吊耳，護筒高度應高出地面0.3 m，內徑應比樁徑大200 mm。護筒埋設深度根據設計給定指標，采用挖坑埋設的方式，要求用粘質土填充護筒底部和周圍的空隙，填充時要分層夯實，必須達到護筒底口處無漏漿的情況發生。護筒頂部要求高出地面30 cm，埋設時要求護筒保持垂直，位置要精確，護筒中心垂直線必須與事先放樣的樁中心線重合(水平面允許誤差50 mm之內，垂直線傾斜小于1%)，鉆進過程中要定時檢查是否發生下沉和偏移的狀況，如存在需及時糾偏。

2.2.2鉆機保持穩定

鉆機在既定位置安裝完成后，需保證鉆機的導向架與樁位中心準確對應，并且利于開展護樁的復核工作。鉆機的穩定性是保證鉆孔樁傾斜度的重要控制要素，故鉆機底座必須穩定。

2.2.3泥漿指標確定與泥漿制備

鉆孔前需根據設計給定的參數開展泥漿各項參數的試驗工作，如泥漿的相對密度、粘度、含砂率、膠體率及失水率等參數，以保證鉆孔的成孔質量，同時能夠在鉆孔完成時保證施工場地的干凈(見表1)。

表1 泥漿性能指標

2.2.4鉆孔鉆進過程控制

鉆孔施工必須保證能夠連續作業，施工記錄必須認真詳細鉆進過程中的各項參數指標，鉆孔所用泥漿需定期進行試驗檢測，指標異常需及時修正，在鉆孔鉆進過程中，要采取措施以確保泥漿的損失量在可控范圍內，始終保持200 cm左右水頭，有效防止埋掉鉆頭、孔壁坍塌等現象的發生。在鉆進過程中應專人記錄鉆機儀表，如儀表數值顯示度有變化，應及時調整。同時過程中應注意排除鉆渣并添加粘土造漿。鉆頭升降時需平穩，防止碰撞護筒、孔壁和鉤掛護筒底部。鉆孔達到設計要求后，使用檢孔器檢測滿足要求并經監理單位審查合格后方可轉入下道工序。如因特殊原因停鉆時，鉆頭嚴禁留在孔內，必須提鉆處理，孔口加蓋防護。

2.3 水泥攪拌樁技術的參數設計

施工過程中水泥攪拌樁摻入比應大于17%，配合比設計時要求強度必須達到7 d無側限抗壓強度的要求，同時保證qu>0.73 MPa，在28 d無側限抗壓強度的要求下，應滿足qu>1.25 MPa，90 d時滿足qu≥1.69 MPa。現場的檢驗中使28 d取芯強度滿足R28>1.28 MPa，90 d取芯強度滿足R90≥1.69 MPa，并保證單樁承受力大于80 kN，復合地基滿足大于150 kN的要求。

3 水泥攪拌樁技術的施工控制

3.1 混凝土拌和及運輸控制

3.1.1混凝土拌和要求

拌和站設立在施工現場附近，拌和第一盤混凝土時，膠凝材料數量適當增加。混凝土的拌和時間為90 s～120 s。澆筑時坍落度超標或已初凝的混凝土不可再使用；待攪拌筒內廢棄料全部清理干凈后，再裝入下盤材料。拌和設備停用超過30 min時，要將攪拌筒徹底清洗后才能拌和新混凝土。

3.1.2混凝土運輸要求

混凝土運輸采用混凝土攪拌罐車，加水攪拌到入模最長時間由實驗室根據水泥初凝時間及施工季節氣溫確定。

3.2 混凝土澆筑

1)樁基混凝土在灌注前必須要利用鋼制導管對成孔進行第二次清理。并測得孔口返漿比重、沉渣厚度等指標均符合規范及設計要求時，才可實施水下混凝土灌注這一工序。混凝土由專業運輸罐車運至混凝土澆筑現場。

2)鉆孔灌注樁樁基澆筑一般采用常規導管法澆筑而成，導管用無縫鋼管加工而成(直徑0.3 m)，導管接頭連接采用螺紋加密封圈的方式以確保密封性能。灌注所采用的導管在使用前和過程中都要進行拼接、過球、水密、承壓和接頭抗拉等試驗。混凝土料斗和儲料斗的加工需要滿足封底的要求，同時最好導管在首批混凝土的澆筑高度大于1.0 m為宜。

3)樁基混凝土澆筑所使用的器具、設備準備妥當后，無縫鋼制導管口距離成孔底部的高度必須保證在允許范圍內(25 cm～40 cm之間)，采用裝填的沙袋作為隔水裝置，堵塞導管上口后吊起，將料斗和儲料斗裝滿混凝土，隨后提升裝滿混凝土的料斗至儲料斗正上方，松開鋼絲，開始第一批混凝土的澆筑。

4)完成第一批混凝土澆筑后，需立即對鋼制導管的埋深進行量測，確定導管底部處于密閉狀態，同時保證一次性封底混凝土埋深滿足設計及規范要求(一般在1.0 m以上)。澆筑過程中要隨時使用測繩量測導管埋深保證其在控制范圍之內(2 m～6 m之間)。若發現異常情況(如鋼筋籠上浮等)，應及時采取調整混凝土澆筑速度等方法保證處于質量可控狀態。

5)單個樁基混凝土澆筑應連續灌注，一氣呵成，每次灌注間歇時間一般控制在15 min之內，最多不得超過30 min，每根樁灌注過程應控制在4 h～6 h以內完成。鋼制導管拆除的時間盡可能縮短，避免由于混凝土的埋深過大而導致導管難以提升。拆除過程中禁止斜吊歪拉、野蠻拆除，同時要防止螺栓、橡膠墊和工器具等掉入孔中。鋼制導管管節拆下后要立即進行沖洗，沖洗干凈后堆放整齊并覆蓋防銹蝕。

混凝土：灌注時要保持孔內混凝土面均勻上升，且保持上升速度不小于2 m/h。導管的提升速度應與混凝土上升速度相適應。

6)為保證混凝土的強度要求，灌注樁樁基混凝土灌注面需高出設計樁頂1 m以上，超出部分在進行接樁工作前需清理干凈，樁頭位置保證無松散層。單樁澆筑工作結束后，在混凝土初凝前及時拆除孔口護筒裝置，鉆機才可移位至下一樁基位置。

7)為確保樁基混凝土澆筑質量滿足要求，水下混凝土灌注作業必須連續不得中斷，樁基混凝土澆筑完成后24 h內，已澆筑樁基周圍一定范圍內(半徑10 m之內)，其他孔位不得再進行鉆孔作業。

3.3 混凝土澆筑強度檢測

混凝土強度達到70%后才可以做樁基無破損檢測，采用基樁動測儀和筆記本電腦，傳感器用橡皮泥粘破樁頭后樁頂清理干凈位置，用重錘在樁頂砸5下，聲波圖象在電腦中顯示，如振幅無異常說明澆筑樁基無問題。

4 結語

鉆孔灌注樁在水利工程中得到了普遍應用,但因其是隱蔽工程，鉆孔及樁基混凝土澆筑中任何一道工序出現問題都會影響質量和進度，給工程造成不必要的損失。因此,參與施工的四方作業人員要加強過程管理,提前擬定應對措施,過程中對每一個環節實施密切監測,將潛在的隱患消除在灌注樁樁基成樁前。另技術人員要提前熟悉設計圖紙及有關施工、驗收規范等資料，同時注重各項指標的試驗對比，針對工程特性特別是地層特點對在施工過程中可能會發生的質量問題，認真分析、強化試驗后制定出安全可靠地施工質量標準和驗收方案，過程中完善施工記錄,以便有效地對鉆孔灌注樁樁基施工質量加以控制。