水利工程旋挖鉆孔灌注樁施工技術及質量控制分析

李 聰

(惠州市水電建筑工程有限公司，廣東 惠州 516000)

1 工程概況

洛塘渠小流域和水環境綜合整治工程位于惠州市惠城區，綜合整治工程長度為11.48km，起點為龍湖大道與規劃四環交匯處，終點為臨江排澇站。本工程河道水利工程部分主要工程建設內容包括：河道整治、河道建(構)筑物建設以及補水工程三大項。本次共新建垂直岸墻4.43km，新建堤防2.36km，新建節制閘1座，新建排水閘1座，新建排水涵6座，改建排水涵5座，新建橋涵2座，拆除重建2座阻水渡槽，新建農用橋3座，新建人行橋5座。新建補水泵站1座，設計流量2.0m3//s，裝機2×115kW，一用一備；改造現狀灌溉渠道1.57km為補水灌溉兩用渠道，新建1.3m×0.95m(寬×高)混凝土方涵0.41km，敷設DN1350HDPE中空壁纏繞管0.40km，修建明渠長0.48km。本工程鉆孔灌注樁部位為：右岸洛4+113.64-洛4+278.44，左岸洛4+113.64-5+418.87.樁端支持為黏土，樁徑為D800mm(樁長5m)、D1200mm(樁長12m和15m)。

2 施工工藝流程

河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁施工流程圖見圖1。

圖1 河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁施工流程圖

3 施工方法及技術措施

3.1 施工順序選擇

由于圍護樁為排樁，樁間距為1.4-4.0m，排樁順序由一邊起始依次打樁，不可跳打。

3.2 測量放線

對建設單位提供的測量控制點進行復核，待監理工程師確定無誤后，對樁基的位置進行確認，校驗鉆頭的中心線與樁位中心重合[1]。

3.3 埋設護筒

鋼護筒用8mm厚的鋼板加工制成，內徑>樁徑200mm，為保證其剛度，防止變形，在護筒上、下端和中部外側各焊一道加勁肋。鋼護筒頂部開設溢漿口，埋設時護筒口高出地面0.2-0.3 m。鋼護筒中心與樁中心重合，偏差≤50mm。護筒有定位、保護孔口和維持液(水)位高差等重要作用，采用挖埋設置。護筒埋設深度控制在1.5m左右，護筒與坑壁之間用黏土填實。

3.4 機械就位、對孔位

對孔位時，在測量人員控制下進行，操作人員應注意儀表盤上的讀數以保證其垂直度。旋挖機機按指定位置就位，并須在技術人員指導下，調整鉆桿的垂直度。對孔位時，圓樁采用十字交叉法對中孔位。對中孔位后，旋挖機不得移位，液壓臂也不得隨意起降[2]。

3.5 成孔施工

第一根樁施工時，要慢速運轉，掌握地層對鉆機的影響情況，以確定在該地層條件下的鉆進參數。成孔施工時應注意隨時補充孔內泥漿，防止因挖孔而大量流失泥漿造成孔壁坍塌。

3.6 清孔及二次清孔

1)第一次清孔：

挖至設計標高及入巖土嵌固滿足要求，并經監理驗收后，進行清孔工作。清孔要求：由于鉆孔灌注樁樁一般采用干作業成孔，但由于地下水位較高，一般而言在成孔施工過程中由于樁機對孔內土體的攪動，在孔內會形成密度在1.1-1.3左右的泥漿，對支護樁而言，能夠保證成樁質量，因此無需做泥漿置換。由于有泥漿的存在，因此會產生一定比例的微細顆粒,對旋挖樁質量產生影響，因此在挖到設計終孔深度后需進行清孔作業，首先將樁機撈渣斗下入孔底進行反復撈渣，至直撈出來無明顯沉渣為止。清孔后的孔底沉碴厚度，≤設計規定值200mm。

2)第二次清孔：

在灌注水下混凝土前復測沉碴厚度，沉碴超過規定者重新按一次清孔步驟清孔，合格后灌注水下混凝土。

3.7 安裝鋼筋骨架

鋼筋骨架采用現場加工制作，加工尺寸嚴格按設計圖紙制作，原則上加工成若干段，連接時上下兩節錯縫搭接焊，安裝時采用設計圖紙要求工藝或規范要求工藝進行單面焊焊接長。在旋挖機最后一次清理沉渣完成后，及時吊放鋼筋骨架，吊裝過程中，應防止鋼筋骨架扭轉、彎曲，做到緩慢下放。

3.8 灌注及拔管

鉆孔完成之后，開始灌注混凝土。灌注工作由長螺旋鉆機直接泵送入孔，先將鉆機的導管插入鉆好的樁孔底部，再灌注混凝土，當鉆桿的管芯中充滿混凝土后開始提鉆，始終保持鉆桿的導管沒入混凝土1m左右。提鉆的速率控制在2.0-3.0m/min，保持均勻的拔管速度直至樁頂，樁頂要超過設計標高50cm以上的位置以保護樁身，成樁之后要加以覆蓋保護。樁身灌料的量不能低于設定值，在灌料過程中不能停泵待料[3]。

3.9 樁間清理

成樁28d之后，首先要清理樁間土，從橫向開始，利用小型的輔助工具進行清土，靠近樁頭部分采用人工清除樁間土，然后采用切割機進行切樁至設計標高。

3.10 質量檢測

抽樣試塊檢測：對施工過程中的抽樣試塊進行檢測，一根樁基做三塊，試塊尺寸為150mm×150mm×150mm，測定28d的抗壓強度值。混凝土的28d齡期標準試塊抗壓強度≥10MPa。

樁身完整性檢測：河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁建成7d之后，運用低應變動力檢測技術，對樁身完整性進行檢測。

單樁承載力檢測：成樁28d之后，對樁身的承載力進行測驗。

取芯檢測:完成樁身檢測之后，若發現問題，需要提取不同深度的樁芯試樣進行樁芯強度檢測，取芯檢測后空洞的樁芯用水泥砂漿進行灌注密封。

4 施工中出現的質量問題及控制措施

4.1 堵管

在本河道水利工程項目施工的過程中，某個樁基位出現了堵管現象，分析其原因可能如下:①混凝土比例不符合設計要求，混凝土中的骨料和水灰比用量不達標，坍塌度不符合要求。②施工操作不規范。當鉆機鉆孔達到設計標高之后，要開始進行灌注工作，當鉆桿的芯管內還留有一部分原料時拔管，如果提鉆花費時間較長，就會造成泵里的原料噴出，這樣很容易造成管路堵截。③冬季施工保護措施不到位。冬季氣溫偏低，施工過程中要做好混合原料輸送管道的防護措施，如果防凍措施不到位，會造成管道中的混合原料結塊，導致管路堵截。④原料輸送管道設計不合理，存在缺陷，也容易造成原料積壓管道堵塞。

因此，針對河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁出現堵管的情況，應該做好混凝土比例的設計、確保施工操作規范，做好冬季施工保護措施、確保混凝土輸送管道設計的合理性。

4.2 穿孔

在河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁發生穿孔的原因如下：加固的土層中含有大量的散砂；鉆機的鉆桿在鉆進過程中葉片剪切作用力過大，使周圍其他土層松動；土層收受到剪切作用力，土體發生變化，形態不穩定。

穿孔的控制措施如下：打樁過程中采用隔斷跳打的方式，減小打樁過程中造成的應力集中現象；對容易發生鉆孔區域的，要控制打樁的排數，防止個樁孔之間產生干擾；控制鉆機鉆孔過程中的速度，使土層穩定[4]。

4.3 縮徑、夾泥

在河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁出現縮徑、夾泥的現象，主要是由于黏土遇水后分子聯結力出現下降，體積出現膨脹，在鉆進的過程中，泥漿密度變小，造成井壁上徑向應力大于井內液柱壓力，從而出現井眼比鉆頭直徑小的情況。

為了有效避免縮徑、夾泥現象的出現，需要控制鉆進過程中鉆機的提鉆速率，防止提鉆速率過快造成周圍土體向孔內坍塌現象的發生，使得樁孔直徑縮小，并且要嚴格控制灌注料管沒入的深度。

4.4 空芯

造成空芯現象問題主要是因為在河道水利工程旋挖鉆孔灌注樁施工中，排氣閥工作性能不佳，使得鉆機工作過程中，管內留有大量的空氣，在輸送混合原料時，排氣閥不能有效將空氣排出，導致混合原料輸送管道內存有大量的空氣，使得樁身在原料填充過程中因存在大量空氣出現不飽滿的現象[5]。

為了有效避免旋挖鉆孔灌注樁出現空芯現象，應該時刻注意排氣閥的狀況，做好原料的正常輸送，避免原料輸送管道內出現大量空氣。

5 總 結

河道水利工程采用旋挖鉆孔灌注樁，對環境的影響更小，其加固效果好，工藝技術簡便，設備簡單，施工方便快速，造價較低。因此，我們更要抓好施工的各個環節，嚴把質量關，才能確保河道水利工程的施工質量。