試議水利工程中灌注樁施工工藝

王思偉

【摘 要】文中總結并分析了影響鉆孔灌注樁施工中常見地問題及質量影響因素，希望可以為類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】水利工程；灌注樁；施工工藝

一、灌注樁的成孔

鉆進時，鉆頭的擺動較大，擴孔情況嚴重，不利于施工。為了消除這一不良影響，保持鉆孔的垂直度，應采取相應的技術措施，約束鉆具的擺動。結合灌注樁造孔鉆進的鉆頭與小口徑鉆進的鉆頭在底刃、側刃刻取地層的機理：小口徑鉆進時，鉆頭的側刃對刻取巖石起到非常重要的作用；而灌注樁鉆進的地層較軟，相比之下，側刃的作用就小得多。因此，建議在灌注樁孔鉆進時設計相適應的鉆頭以減小鉆孔的擴孔率。

二、灌注混凝土的配制

2.1 混凝土減水劑的應用

目前在灌注樁混凝土的配制中使用的減水劑多為MF復合劑。其能使混凝土在滿足性能的基礎上，還具有高流態、較高抗凍的特點。

2.2 灌注樁混凝土的配制

灌注樁混凝土的配制與建筑混凝土相比具有特殊性，其必須具有較高的流動性，同時還應考慮受到泥漿的侵蝕作用而影響混凝土的性能。因此，在配制時建議采取以下技術措施。

2.2.1 加大設計配合比

混凝土配制強度Rp采用大于設計標號R的50%的配合比。不僅總平均值要滿足設計標號，還應滿足95%的強度保證率。強度離差系數Cv 取0.2，查配制強度與設計標號之比的關系曲線可得Rp/R=1.5，即Rp=1.5R。當R=200MPa，則Rp=1.5×200=300MPa。

2.2.2 選擇適合的材質

（1）添加改善混凝土性能的處理劑。例如，添加具有表面活性劑化學性質的MF高效減水劑改善混凝土的性能。

（2）增加含砂率。砂率對混凝土流動及粘聚性有較大影響。一般參數為：比重為2.60，細度模數為2.89，吸水率為2%，含砂率為50%。

（3）加大混凝土的水泥含量。按建筑用混凝土配比最小水泥含量的二倍進行配制：即225×2=450（kg/m3）。

2.2.3 確定適合的水灰比

水灰比滿足以下方程：Rp=aRc（C/W-b）式中，Rp——混凝土試配制強度為300MPa；a、b——試驗系數，分別為0.5、0.58；

Rc——水泥標號，取425水泥；C/W——灰水比。計算可得，C/W=1.99。

2.2.4 確定高流態的用水量

根據實踐經驗，坍落度控制在19.3cm至21cm能滿足灌注樁要求，本次取坍落度為19.3cm。Gv=10/3（S+K）式中，Gv——混凝土用水量（kg/m3）；S——坍落度；K——試驗常數。當碎石粒徑為30mm，K=50.75時，用水量為234kg/m3。

三、灌注樁的灌注

3.1 灌注樁孔的清孔

首先利用撈沙卵石的鉆頭將樁孔內的沙卵石撈出，然后泥漿循環清除孔內的粘土。并且減小孔內泥漿的比重，從而保證在灌注混凝土時，混凝土能順利地進入孔底，擠壓出泥漿。清孔后的泥漿比重一般為1.14。

3.2 混凝土的灌注

灌注之前應進行試灌。在灌注過程中，混凝土將受到泥漿擠壓的反作用、導管與混凝土的摩擦阻力，此時混凝土必須以大大超過泥漿的反作用壓力才能將孔內的泥漿擠壓出孔口。在灌注過程中，導管提升速度要慢，使得混凝土有足夠的時間克服摩擦阻力下降。同時使泥漿具有排出的通道，否則，樁基的泥漿的作用下將會出現縮徑、夾泥的現象。提升導管時，導管內保留的混凝土要有絕對的壓力與泥漿的壓力抗衡，以防止泥漿進入導管內。一般導管內的混凝土柱保持在3m至4m長之間。

四、成孔過程中易遇到的問題

4.1 縮徑

4.1.1 縮徑產生的原因

在鉆進過程中，地應力沿較軟巖層釋放，因而造成縮徑。在鉆進過程中，鉆進壓力大，鉆速過快，使得鉆頭很快穿過淤泥、淤泥質土層。當鉆速過快時，淤泥便從鉆孔周圍流向鉆孔內，導致其側壓力與孔內泥漿力達成平衡，發生縮徑甚至卡鉆。

4.1.2 縮徑的防治

較為有效地防治縮徑的方法有：①實行嚴格的管理，鉆機由有經驗的機長專職操作，其它人員不得隨意操作；②在鉆到淤泥或淤泥質土層時，投入粘土泥膏，使鉆機鉆進壓力減為零；③鉆速減慢讓鉆機在無油壓狀態空轉。為確保鉆孔無縮徑現象，在成孔完畢后應在易出現縮徑現象的地層中掃孔一到二次。

4.2 坍孔

4.2.1 坍孔產生的原因分析

坍孔產生的原因是多方面的，主要包括：遭遇預先未料到的復雜地質情況，以及施工中泥漿稠度過低，釋放量遠大于泥漿對孔壁的壓力等。

4.2.2 處理辦法

為了防治復雜地層情況帶來的坍孔問題，首先應認真審閱該工程地質勘察報告，對地層情況做到心中有數。若報告中未提及此類異常情況而導致施工過程中坍孔的話，則應分別對待。

（1）在成孔過程中坍孔，其補救措施有二個：一是避開該樁位；二是回填原樁位，待密實后再鉆進。

（2）在灌注過程中坍孔，其補救措施為：一是回填原樁孔，并在原樁附近補加梅花樁或扁擔樁，合格即可。二是若工程質量要求高，不允許采用上述常規方法時，可用硬片石等將原孔全部回填，待其密實后，用沖擊鉆再重新鉆進即可。防止泥漿稠度過低而造成的坍孔問題，只須加大泥漿比重到適當程度即可。一般泥漿性能指標取為：粘度為18s～22s，含沙量≤4%，膠體率≥90，比重為1.1左右。

4.3 斜孔

4.3.1 斜孔產生的原因

斜孔極易發生在軟硬巖層交替的層位。由于鉆進壓力過大，鉆頭沿軟弱層面偏斜而造成。孔斜輕則影響鋼筋籠的下放，重則影響樁的承載能力，這是成樁過程中不允許出現的質量事故。

4.3.2 防治措施

為了防止孔斜，在鉆進過程中需要保持鉆速均勻或加重塊。對于已發生傾斜的孔，需要掃孔糾正；若糾正無效，可在孔中回填粘土、塊石等。偏孔在0.5m以上時需要重新鉆進。

4.4 沉渣與泥皮過厚

樁底沉渣是影響樁承載能力的重要因素，要求水下灌注樁底沉渣厚度不得超過30cm。但在施工過程中，常有不少樁的樁底沉渣仍滿足不了此要求。其原因主要是由于泥漿性能不符合要求，只有當泥漿比重大于沉渣比重時，沉渣才可被返出孔口，但若泥漿比重過大，又會造成孔壁泥皮過厚，影響樁的承載力特別是摩擦樁的承載力。因此，正確地控制泥漿性能在鉆孔灌注樁的施工過程中起著重要的作用。

五、灌注過程中易遇到的問題

5.1 導管堵塞

導管堵塞的防治：在組裝導管時要嚴格檢查，檢查導管內有無局部內凸，導管連接處是否密封。攪拌砼時應嚴格控制混凝土骨料規格、坍落度和攪拌時間，盡量避免砼在導內停留時間過長。另外，灌注時也應避免導管內形成高壓氣囊而破壞導管的密封圈導致導管漏水。施工可在允許的導管埋入深度范圍內，略為提升導管，或采用提升后驟然下插導管的動作來抖動導管的辦法。如果仍不能消除，則應停止灌注.用長桿加以疏通。

5.2 埋管

5.2.1 埋管原因分析

埋管經常發生在灌注過程中。導管允許埋入砼面下的最大深度與砼拌物流動性保持時間、砼的初凝時間、砼面在鉆孔內的上升速度、導管直徑等因素有關，當導管埋入砼面下的深度過大時，上面砼已初凝，使得導管內混凝土無法順利流動就會發生埋管。

5.2.2 防冶方法

時刻注意導管埋深的控制。準確測量砼面的深度位置和勤拆導管，一般砼面每上升4m～5m就可拆除相應數量的導管。

六、結語

鉆孔灌注樁具有低噪音、小震動、無擠土，能穿越各種復雜地層和形成較大的單樁承載力，適應各種地質條件和不同規模建筑物等優點。但同時，鉆孔灌注樁屬永久性的隱蔽工程，其樁基質量非常重要。