灌注樁施工工藝在海南紅嶺灌區工程渡槽基礎中的應用

摘要：鉆孔灌注樁因具有諸多優點而在工程上得到廣泛應用，已成為一種重要的樁型。但其施工易發生質量事故，且發生事故后，處理難度大，費用高，因此，有必要對鉆孔灌注樁的施工工藝及注意事項加以分析，熟悉施工工藝，重視注意事項，盡可能防止質量事故發生。

關鍵詞：灌注樁;工藝;海南;渡槽;應用

一、工程概述

海南紅嶺灌區工程37#渡槽位于東干渠樁號111+584～112+199，全長615米，其中進口漸變段長20米，出口漸變段30米，渡槽身長565米（12.5+15*36+12.5）。槽墩為方形柱排架結構，灌注樁基礎，2#～38#墩共74根樁基。灌注樁樁徑1.0米，樁長7.6米～15.6米。地質情況上層基本是粉質粘土層，下層為強風化玄武巖和弱風化玄武巖，灌注樁底要求嵌入弱風化玄武巖0.5m。樁基總長866.84米，鋼筋籠制做安裝68噸。

二、準備工作

1、場地準備

施工前應將場地平整好，以便安裝鉆架進行鉆孔。當墩臺位于無水岸灘時鉆架位置處應整平夯實，清除雜物、挖換軟土。

2、測放樁位

樁位測放的準確與否關系重大，對樁中心點的測放應多次校核確保無誤。

3、埋置護筒

（1）護筒的作用：固定樁位，并作鉆孔導向;保護孔口，防止孔口土層坍塌;隔離孔內、外表層水，并保持鉆孔內水位高處施工水位，以穩固孔壁。因此埋置護筒要求穩固、準確。

（2）埋置護筒時應注意的事項：護筒平面位置應埋設正確，偏差不宜大于50㎜;在無水地層鉆孔時，因護壁頂部沒有溢漿口，因此筒頂要高出地面0.2～0.3m;埋置護筒挖坑不宜太大，一般比護筒直徑大0.6～1.0m。護筒應埋置在穩定的粘土層中，否則也應換填粘土并夯密實，其厚度一般為0.5m。

（3）護筒在灌漿結束，混凝土初凝前拔出。

4、制備泥漿

（1）泥漿在鉆孔中的作用：在孔內產生較大的懸浮液壓力，可防止坍孔;泥漿向孔外土層滲漏，在鉆進過程中由于鉆頭活動孔壁表面形成一層膠泥，具有護壁作用;泥漿比重大，具有浮渣作用，利于鉆渣的排除。

（2）泥漿的配置：在鉆孔過程中，孔內應保持一定稠度的泥漿，一般比重以1.1～1.3為宜，在沖擊鉆進大卵石層時可用1.4以上，粘度為10～25s，含砂率小于6%。如在較好的粘土層中鉆孔，可灌入清水使鉆孔時孔內自造泥漿，達到固壁效果。調制泥漿的粘土塑性指數不宜小于15。

5、安裝鉆機或鉆架

鉆架是鉆孔、吊放鋼筋籠的支架，在鉆孔過程中，成孔中心須對準樁徑中心，一般樁的中心位置誤差不宜超過50mm。鉆機必須保持平穩，不發生位移、傾斜和沉陷。對于成孔中心的對中一般用垂球來定位。鉆盤水平度和鉆架的垂直度一般用水平尺來確定，并在鉆孔過程中經常檢查。

三、鉆孔

1、鉆孔方法和鉆具

旋轉鉆進成孔是利用鉆具的旋轉切削土體鉆進，并在鉆進的同時常采用循環泥漿的方法護壁排渣，繼續鉆進成孔。旋轉鉆機按泥漿循環的程度不同分為正循環和反循環兩種。所謂正循環即在鉆進的同時，泥漿泵將泥漿壓進泥漿籠頭，通過鉆桿中心從鉆頭噴入鉆孔內，泥漿挾帶鉆渣沿鉆孔上升，從護筒頂部排漿孔排出至沉淀池，鉆渣在此沉淀而泥漿仍進入泥漿池循環使用。

反循環與上述正循環程序相反，將泥漿用泥漿泵送至鉆孔內，然后從鉆頭的鉆桿下口吸進，通過鉆桿中心排出到沉淀池，泥漿沉淀后在循環使用。反循環鉆機的鉆進及排渣效率高，但在接長鉆桿是裝卸較麻煩。

我國定型生產的旋轉鉆機在轉盤、鉆架、動力設備等均配置定型，正循環旋轉機當用的鉆頭有魚尾錐、圓筒型鉆頭、刺猬鉆頭;常用的反循環鉆頭有三翼空心鉆。

由于旋轉鉆進成孔的施工方法受到機具和動力的限制，一般適用于較細、軟的土層，對于堅硬土層或巖石，目前也有采用牙輪旋轉鉆頭。

2、鉆孔的注意事項

在鉆孔過程中應防止坍孔、孔型扭歪或孔偏斜，甚至把鉆頭埋住或掉進孔內等事故。因此，在鉆孔時應注意下列個點：

（1）在鉆孔過程中，始終要保持鉆孔護筒內水位高出筒外1～1.5m的水位差，護壁泥漿要達到要求，以起到護壁、固壁作用，防止坍孔;

（2）鉆孔宜一氣呵成，不宜中途停鉆以避免坍孔，若坍孔嚴重應回填重鉆;

（3）鉆孔過程中應加強對樁位成孔情況的檢查工作，終孔時應對樁徑、孔徑、形狀、深度、傾斜度及孔底土質等情況進行檢測，其中傾斜度偏差要小于1%。

四、清孔及裝吊鋼筋骨架

1、清孔

（1）清孔的目的：其目的就是除去孔底沉淀的鉆渣和泥漿，以保證灌注的混凝土質量，保證樁的承載力。

（2）清孔的方法：正、反循環旋轉機可在鉆孔完成后不停鉆、不進尺，繼續循環換漿清渣，直至達到清理泥漿的要求。它適用于各類土層的摩擦樁。

（3）清孔要求：澆注混凝土前孔底500mm以內的泥漿比重應小于1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。

2、裝吊鋼筋骨架

鉆孔樁的鋼筋應按設計要求預先焊成鋼筋籠骨架，整體或分段就位，吊入鉆孔。在起吊骨架時采用兩點吊，第一點設在骨架下部，第二點設在中點到三分點之間，以保證骨架不變形。

鋼筋籠骨架吊放前應檢查孔底深度是否符合要求;孔架有無妨礙骨架吊放 的情況。現在大多數用起重機進行吊裝，吊放時應避免骨架碰撞孔壁，并保證骨架外混凝土保護層厚度，應隨時校正骨架位置。鋼筋骨架安置完畢后，須再次進行孔底檢查，有時須進行二次清孔，達到要求后可灌注水下混凝土。

五、灌注水下混凝土

目前我國多采用直升導管法灌注水下混凝土。

1、灌注方法

將導管居中插入到離孔底0.3～0.4m處，不能插入孔底沉淀的泥漿中，導管上口接漏斗，在接口處設隔水栓，以隔絕混凝土與導管內水的接觸。在漏斗內存備足夠數量的混凝土后斷開隔水栓，使漏斗中存備的混凝土連同隔水栓向孔底墜落，將導管內的水擠出，混凝土從導管下落至孔底堆積，并使導管埋在混凝土內。此后，向導管連續灌注混凝土，導管下口埋入孔內混凝土1～1.5m，保證鉆孔內的水不可能重新流入導管，隨著混凝土不斷由漏斗導管灌入鉆孔，鉆孔內初期灌注的混凝土及其上面的水或泥漿不斷被頂托升高，相應的不斷提升導管和拆除導管，直至鉆孔灌注混凝土完畢。

2、有關設備

導管是內經0.2～0.4m的鋼管，壁厚3～4mm，每節長度1～2m，最下面一節導管應較長，一般為2.5～4m。導管兩端用法蘭盤及螺栓連接，并墊橡皮圈以保證接頭不漏水。

隔水栓常用直徑較導管內徑小20～30mm的木球，以粗鐵絲懸掛在導管上口或近導管內水面處，要求隔水栓能在導管內滑動自如不致卡管。目前也有采用在漏斗與導管接頭處設置活門來代替隔水球，它是利用混凝土下落排出導管內的水，施工較簡單，但需有豐富的操作經驗。

3、首批灌注的混凝土數量

首批灌注的混凝土數量要保證將導管內的水全部壓出，并能將導管初次埋入1～1.5m深。按照這個要求計算第一斗連續澆灌混凝土的最小用量，從而確定漏斗的尺寸大小及儲料罐的大小。漏斗和儲料罐的最小容量為

V=h1×πd2/4+Hc×πD2/4

Hc——導管初次埋深加開始時導管離孔底的間距（m）

h1——孔內混凝土高度Hc時，導管內混凝土柱與導管外水壓平衡所需高度（m）

h1= Hwrw/rc

其中：Hw——孔內水面到混凝土面的水柱高（m）

rw、rc——孔內水及混凝土的容重

d、D——導管及樁孔直徑

4、對混凝土材料的要求

為保證水下混凝土的質量，設計混凝土配合比時，要將混凝土標號提高20%，混凝土應有的流動性，以坍落度表示，坍落度宜在180～220mm范圍內;每m3混凝土水泥用量不少于360Kg;水灰比宜用0.5～0.6，并可適當提高砂率，宜采用40%～50%，使混凝土有較好的和易性。為防止卡管，石料盡可能用卵石，適宜直徑為5～30mm，最大粒徑不應超過40mm。

5、灌注水下混凝土注意事項

（1）灌注前應對孔底沉淀厚度進行測定，如厚度超過規定，采用噴射法向孔底噴射3～5分鐘，使沉渣懸浮;

（2）混凝土拌合必須均勻，盡可能縮短運輸距離和減小顛簸，防止混凝土離析而發生卡管事故;

（3）導管提升保持軸線豎直和位置居中，逐步提升，拆除導管時動作要快，一般不超過15min;

（4）灌注混凝土必須連續作業，避免任何原因的中斷灌注。如果中斷，不能超過45min。因此，混凝土的攪拌和運輸設備應滿足連續作業的要求。孔內混凝土上升到接近鋼筋骨架底處時應放緩灌注速度，防止鋼筋骨架被混凝土頂起;

（5）在灌注過程中，要隨時測量和記錄孔內混凝土灌注標高和導管入孔長度，提管時控制和保證導管埋入混凝土面內2～6m深度，防止導管提升過快，管底提離混凝土面或埋入過淺，而使導管內進水造成斷樁夾泥。另一方面，也要防止導管埋入過深，而造成導管內混凝土壓不出或導管被混凝土埋住凝結不能提升，導致中止澆灌而成斷樁;

（6）灌注的樁標高度應比設計值預加一定的高度，此范圍的浮漿和混凝土應鑿除，以確保樁頂混凝土的質量，預加高度一般為0.5m，深樁應酌量增加。

六、結論

鉆孔灌注樁在具體的施工過程中各個環節都有可能出現事故，需要控制的要點和注意的事項比較多。因此，在打樁之前要做好充分的準備工作，認真審查地質勘測資料，做好技術交底，重視施工過程中的鉆孔、清孔、吊裝鋼筋籠和灌注水下混凝土的細節問題，這樣才可能避免質量事故的發生。

作者簡介：

彭榮華（1976～）男，四川省都江堰人，工程師，從事水利水電技術及管理工作。

（作者單位：中國水利水電第十工程局三分局）