鉆孔灌注樁在水閘工程基礎處理中的應用

何文彬

（福建省惠安縣惠女菱溪陳田庫區事務所，福建 泉州362100）

鉆孔灌注樁作為一種常見的地基處理方法在水閘等水利工程中得到廣泛的應用，具有適應性強、工藝簡單、承載力大、無污染、抗震性好及建造費用低的特點，但由于鉆孔灌注樁屬隱蔽工程，只有加強施工過程的質量控制和檢測，才能確保工程的質量，發揮鉆孔灌注樁的作用。

1 工程簡介

田邊水閘（又名團結水閘）建于20世紀50年代，位于螺陽鎮田邊村，具有蓄水、排洪、灌溉、交通等功能的中型水閘，存在防洪標準不足、交通橋和啟閉房受力構件破壞、消能防沖能力不足、3#閘墩失穩、下游河床拋石防沖槽沖刷、閘門和啟閉設備需要維修更換，電氣設備老化，無觀測設施，對工程正常使用影響較大，為確保工程安全運行，應當采取加固措施，對照《水閘安全鑒定規定》（SL 214-98）、《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管[2008]214）的規定，經綜合評定水閘安全等級屬三類閘。

原設計工程效益體現在排洪、蓄水、灌溉方面，其設計灌溉農田面積約3 200畝，防護對象重要性為一般，根據《防洪標準》（GB 50201-94）、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2000）及《水閘設計規范》（SL 265-2001）經綜合分析，新建水閘為中型，等別為Ⅲ等，按3級主要建筑物設計，4級次要建筑物設計，水閘按單向通水設計，設計孔口寬度40 m，共1孔，閘室段由底板及鋼閘門組成，底板為C30鋼筋混凝土結構，閘室結構型式采用平底開敞式的結構型式，閘門型式采用底軸驅動鋼閘門，通過液壓機啟閉，且無閘墩，正常運行情況下，確保上游7.00 m的設計常水位，水流利用閘門頂溢流過水，形成瀑布景觀效果，并且閘門可以根據需要進行調節開啟角度，需要泄洪時，閘門可全開泄洪，確保行洪安全，水閘按防洪標準為20年一遇洪水設計，相應流量為535 m3/s，50年一遇洪水校核，相應流量為624 m3/s。

根據鉆探和室內成果，場地揭露的巖土層具體為：①素填土：厚2.0～2.7 m；②粉質粘土：厚1.8～2.8 m；③淤泥質土，厚2.5～4.6 m；④中粗砂，厚2.3～3.6 m；⑤全風化混合花崗巖，厚度大于10 m，未揭穿。閘室基礎坐落于淤泥質土上，其物理力學性質差，為高壓縮性、低承載力土層，地基存在抗滑穩定和沉降變形問題，地基承載力不能滿足要求。

2 地基處理方案

地基處理主要是通過置換法、密實法、水泥攪拌樁復合地基法、樁基等各種基礎處理方法進行加固，從而滿足地基承載力、消除沉降變形、提高閘室抗滑穩定和抗沖刷的安全系數等目的。本工程閘室坐落于淤泥層上，閘室沿基底面的各種工況穩定及應力計算結果，地基承載力不能滿足基底應力要求，需要對基礎進行加固處理。

通過采用換填置換法、水泥攪拌樁復合地基法及鉆孔灌注樁法等的施工技術成熟度、工期進度安排等多方面因素的比選和投資計算分析，鉆孔灌注樁法具有施工中不受地域條件限制，工藝簡單、施工效率高、對周邊無影響等特點，此外，投資也比較合理，因此為滿足地基承載力要求，本工程閘室地基處理采用鉆孔灌注樁，鉆孔灌注樁直徑800 mm，正方形布置，間距4.0 m，樁長7.5 m。詳見圖1和圖2。

圖1 鉆孔灌注樁平面布置圖

圖2 工程剖面圖（1∶100）

3 鉆孔灌注樁主要施工方法

3.1 基本要求

1）鉆孔灌注樁施工應符合有關規范和工程設計具體要求，施工時須編制施工作業指導書，精心組織施工。

2）施工必須嚴格工序控制，應及時進行中間質量檢驗和隱蔽工程驗收。

3）成孔允許偏差及檢測方法見表1。

表1 成孔允許偏差及檢測方法

3.2 施工流程

鉆孔灌注樁施工順序為：樁位放樣—→鉆機就位—→護筒埋設—→沖鉆孔—→清孔—→鋼筋籠制作與安裝—→混凝土灌注—→砍樁頭—→成樁檢測。

3.3 施工步驟

1）樁位放樣：施工前先做好場地平整、排水、清除樁基位置的雜草和淤泥，換填坡土并刮平壓實，使施工機具順利進出，能保證鉆機在施工中平穩進行。復核設計所提供的控制點，測量放樣時每個樁位均標明樁號，用白灰和竹簽標識樁中心點，每根樁的中心點控制在小于1 cm的誤差范圍內。

2）鉆機就位：鉆機就位前先用全站儀測量每根樁樁位，確認無誤后鉆機對準樁位，鉆機平臺處必需碾壓密實，對底座和頂端進行加固，保證平穩、牢固，調試鉆機轉盤中心、鉆孔中心及頂部的起吊滑輪緣處在同一鉛垂線上，保持轉盤水平，鉆桿垂直。經檢查符合要求后，開始施工。

3）護筒埋設：護筒用10 mm鋼板卷制，并用2 cm寬30 cm的鋼板加厚護筒的底部和外側，用多道臨時十字型剪刀撐加固在護筒內，防止變形，增加護筒的穿透力，設計護筒的直徑比樁徑大30 cm，埋設深度控制在1.5～2.0 m之間，利用90型振動錘振動將護筒下沉，陸上樁護筒要高出地面30 cm，水中樁護筒需高出水面1.0 m，根據護筒下沉速度取出筒內臨時十字型剪刀撐，下沉完成后要再以十字線復測樁位和護筒中心應與樁基中心重合，偏差控制在2 cm之內。

4）鉆孔：鉆進施工采用增重減壓施工，控制孔底承受的壓力不得大于鉆具重量之和的80%，鉆進速度勻速鉆孔，鉆頭和導向部位沒有進入地層前，地層交界處要減緩速度，振動壓力不能太大；全部進入地層后，適當加速鉆進，保持進尺均勻，必須連續進行鉆孔作業，并由專人對施工情況做好記錄。

5）清孔：鉆進到達設計標高后，把鉆頭提升距孔底10～20 cm，慢速空轉鉆機10～15 min，以較稀的泥漿置換出孔內較稠的泥漿，進行第一次清孔清除沉渣。連接安裝好導管，每節導管連接處涂摸黃油止水，通過導管進行第二次清孔，清除孔底殘渣和泥漿，確保孔底沉渣和泥漿各項指標均達到規范和設計要求。

6）鋼筋籠制作與安裝：①所有原材料進場均必須提供“產品合格證”或“產品質量檢驗證書”，并按設計及規范要求由監理單位見證取樣送檢，未經檢驗或檢驗不合格的原材料一律不準使用。②鋼筋的表面必須潔凈、無損傷，油漬、漆污和鐵銹等在使用前應清除干凈，嚴格按設計及施工規范要求的形狀、尺寸加工制作鋼筋籠。③鋼筋接頭嚴格按規范要求搭接焊，兩根搭接鋼筋的軸線位于同一直線上，焊縫表面平順，無明顯咬邊，凹陷、氣孔和裂縫。受力鋼筋在同一構件內必須相互錯開焊接。④鋼筋籠四周墊與設計保護層相當的混凝土墊塊，確保鋼筋保護層>50 mm。⑤下放鋼筋籠骨架采取正反旋轉、試探性逐步下放，應防止碰撞孔壁，嚴禁快速提升快速下落和強行用力下壓。

7）混凝土灌注：混凝土灌注采用水下導管頂托法灌注，并嚴格按規范和設計要求連續進行澆灌作業，導管埋入混凝土深度大于2 m，小于6 m。灌注過程中，采取合理下壓、設置固定裝置等措施防止和消除灌注中鋼筋籠上浮，灌注到樁頂仍應繼續加灌混凝土高度0.5 m，露出樁頭的鑿除工作應在樁承臺澆筑混凝土之前完成，混凝土灌注完成后則采取吊機拔出護筒，在地面清理干凈周轉使用，進行下一樁工作。

4 鉆孔灌注樁質量檢驗

鉆孔灌注樁基礎處理屬于隱蔽工程，施工質量直接關系到水閘基礎處理的效果，通過對樁體質量的檢測，可以科學、直觀地判定鉆孔灌注樁施工質量是否滿足設計及規范要求，根據《建筑樁基檢測技術規范》（JGJ 106-2003），在成樁28天后，通過低應變法、靜載試驗和委托第三方鉆芯法對施工質量進行檢測。

1）低應變動力檢測樁身完整性：共檢測54根，均滿足規范和設計要求，其中I類樁17根，占31.5%，II類樁37根，占68.5%，無III、IV類樁。

2）單樁豎向抗壓靜載試驗檢測單樁豎向抗壓承載力及樁身完整性：共檢測3根樁，均滿足規范和設計要求。具體檢驗結果見表2。

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗成果匯總表

3）基樁鉆孔取芯檢測其樁長、樁身混凝土強度、樁身完整性、樁底沉渣及持力層情況，委托第三方鉆孔取芯檢測3根樁，均滿足規范和設計要求。具體檢驗結果見表3。

表3 基樁鉆孔取芯檢測成果匯總表

5 結語

林輞溪田邊水閘拆除重建工程通過使用鉆孔灌注樁進行地基處理，針對工程淤泥地基存在穩定性差、承載力不足及沉降過大等問題，處理效果顯著，質量檢測均滿足規范和設計要求，達到了提升地基的承載能力的目的。由于施工工藝成熟、效果好，相關施工方法、工藝，可供類似地質條件工程的施工借鑒及參考。