水利工程鉆孔灌注樁施工技術探討

張盼

（安徽三洲水利建設有限公司，安徽宿州 234000）

1 引言

樁基施工是重大水利工程建設的重要一環。相較于錘擊沉入樁而言，鉆孔灌注樁具有施工噪聲小、干擾小的特點，可以滿足大直徑樁基施工要求。因此，基于工程實際情況，探討鉆孔灌注樁工藝操作要點具有非常重要的意義。

2 水利工程中鉆孔灌注樁施工技術的應用原理

在水利工程中，鉆孔灌注樁施工主要是在現場通過機械鉆孔或人工挖孔成孔，在孔內放置鋼筋籠并完成混凝土灌注，形成穩固的樁基礎。根據地層土質的差異，成孔方式也具有一定差異。在地層土質條件較好且地下水位處于較低水平時，基于人工挖空、沖抓鉆成孔、長螺旋鉆孔的干作業成孔模式較為常用；而在地層土質條件較差且地下水位較高時，基于沖擊鉆、正反循環鉆、旋挖鉆的泥漿護壁+鋼護筒成孔模式較為常用。成孔之后，需要吊放鋼筋籠，吊放鋼筋籠就位后經導管灌注水下混凝土。導管灌注水下混凝土的原理是：經導管內隔水球前進，在隔水球被頂送出導管的瞬間利用混凝土封堵填埋導管，后續經導管向樁孔內灌注混凝土。

3 水利工程中鉆孔灌注樁施工技術的應用

3.1 測量定位

在鉆孔灌注樁施工前期，可以根據業主方提供的平面大地定位測量控制點，利用全站儀確定軸線坐標定位點，并將軸線控制樁設置在構筑物外，同時設置紅色三角旗保護軸線控制樁，為后期軸線控制、場地施工測量位置劃定提供依據。在這個基礎上，施工人員可以遵循先整體后局部的原則，結合現有紅線測繪成果，利用全站儀、水準儀以及鋼卷尺（50 m、5 m），進行其他軸線的測量、定位。

為了確保鉆孔灌注樁的施工質量，測量人員應在重復測量業主方提供坐標基樁的前提下，選擇可靠且穩定的位置進行三角網加密樁的增設。同時，沿著總平面布置圖進行實地踏勘，明確全部工程控制坐標點，完成施工測量平面控制網的創建。一般相鄰控制點之間的間隔為30.0～50.0 m，在后視點確定之后，利用全站儀測量方法，再次測量控制樁相對位置、中心線相對位置。在確認控制樁相對位置、中心線相對位置無超出標準要求的誤差后，放設“十字”護樁，并在護樁表面澆筑混凝土，降低后期施工對控制樁的影響。在正式工藝操作階段，測量操作者需要以星期為單位，進行軸線控制樁的多次復測，規避木樁位置移動對工藝操作精度的不利影響。

在平面控制網設置完畢后，測量人員可以在確認業主方提供水準點標高無誤的情況下，選擇恰當的路線，將永久水準點納入閉合水準測量體系內，為后續質量控制提供依據。一般永久水準點沿線需要設置臨時水準點，相鄰臨時水準點之間的距離為50.0 m，每一個臨時水準點校核需要的永久水準點數量為2 個或2 個以上。在臨時水準點校核無誤后，測量人員可以在設置的樁位上進行水準樁、控制樁序號的排列，并簡單闡述測量樁的方位、標高、作用、位置、方向等。

3.2 鉆孔

在測量定位后，可以根據工藝要求，選定待鉆進的樁位，完成鉆機放置并進行鉆機平衡度調整。一般需要利用吊垂球，進行鉆桿、鉆孔中心位置調整，確保鉆桿、鉆孔中心處于同一垂線。在確認無誤后，進行鉆機固定。利用固定后的鉆機完成鉆孔作業。在鉆孔作業開始初期，可以貫徹慢進尺、小轉速方針，進行自重鉆進，并全程觀測、調整鉆桿垂直度。在鉆進到設計深度后，應再次調低鉆具行進速度，回轉上拉，為清孔作業做好準備[1]。

如水利工程地質條件不佳，可以選擇泥漿護壁成孔技術。成孔所用泥漿制備材料包括膨潤土、黏土與水。其中，膨潤土為蒙脫石組成的黏土性礦物，黏土則為顆粒直徑小于0.005 mm黏粒含量超過50.0%且塑性指數超過17 的黏土。準備運轉速度超出200 r/min 的膨潤土攪拌機，先注入定量清水，邊攪拌邊投放膨潤土，膨潤土溶解后則先后投入羧甲基纖維素、分散劑、增大相對密度劑、滲水防止劑，最終制備成黏度超過17 Pa·s，pH 處于7.0～8.0 的泥漿。在鉆孔操作過程中，注入孔口泥漿的相對密度小于1.10、黏度處于18.0～20.0 Pa·s。鋼護筒內泥漿應超出地下水位，超出高度為不小于1.0 m。若水利工程受水位漲落影響，則保護鉆孔壁的泥漿面應超出地下水位最高位置1.50 m。

3.3 清孔

在鉆孔行進到設計深度后停止進尺，稍微提升鉆具至距離孔底10.0～20.0 cm，整個過程中保持泥漿正常循環，每間隔一定時期進行鉆盤空轉，將孔底剩余泥塊研磨成泥漿后排出，排出泥漿相對密度應在1.25 以下，黏度處于18.0～25.0 Pa·s，不斷置換泥漿，持續30 min，完成第一次清孔[2]。

在第一次清孔作業完成后，進行孔深測量，確認無誤后，及時完成鋼筋籠、混凝土導管安放，準備第二次清孔，持續30～60 min。在清孔完成后，進行鉆孔深度、孔底沉渣量的測量，確保鉆孔深度與要求相符，孔底沉渣厚度小于或等于10.0 cm，沉渣黏度處于18.0～24.0 Pa·s，含砂量大于4.0%但小于8.0%。

3.4 鋼筋籠的制作與安裝

鋼筋籠制作應選擇空間較大、運輸便捷的場所，根據鋼筋直徑、型號、長度差異，分類別堆放。根據鋼筋籠設計圖紙，利用專門的調直平臺完成主筋調直。在鋼筋骨架成形之后，將架立筋平穩安放到鋼骨架上，并依據相鄰主筋之間距離相等的原則完成主筋布置，同時利用電弧焊固定主筋、架立筋。若需要接長主筋，制作者應選擇搭接焊、對焊、綁條焊的方式，在同一個截面內進行主筋的對稱連接，并控制鋼筋接頭數量在主筋總體數量的一半以下，且相互毗鄰的兩個鋼筋接頭之間相距長度超過500 mm（或主筋直徑的35 倍）。進而依據主筋直徑的10～15 倍進行鋼筋焊接。在完成主筋與架立筋固定之后，將鋼骨架平穩安放到外箍筋滾動焊接器，依據相鄰箍筋之間距離相等的原則，進行箍筋纏繞。并依據箍筋長度的8～10 倍的焊接長度標準，利用電弧焊完成箍筋、主筋固定。同時，制作者應將寬度50.0 mm、長度400 mm 的鋼板制作而成的鋼筋定位器設置在主筋外側，控制鋼筋籠直徑偏差在±10.0 mm 以內、長度偏差在±50.0 mm 以內。

在鋼筋籠安裝階段，可以選擇扁擔起吊方法，在鋼筋籠上部箍筋、主筋相連位置對稱設置吊點，共3 個吊點，在專人指揮下，兩人對稱手扶鋼筋籠，垂直對著孔位緩慢下放。在鋼筋籠徐徐下放到孔底的過程中，若遇阻力，則可以適當轉向提起，或者起籠掃孔后重新下放，避免強制下放。

3.5 灌樁

在灌注樁操作前，操作者應沿著拼裝、試水、試壓、密封圈增設、緊絲扣安放緊固等順序完成導管下放。在導管下放完畢后，操作者可以結合二次清孔安放底部具隔水塞的漏斗，確保灌注持續性。若導管內混凝土含有空氣，則后續混凝土井溜槽緩慢灌入導管、漏斗[3]。同時，操作者應進行混凝土灌注面標準高度的計量，規避混凝土溢出導管現象。

4 應用水利工程鉆孔灌注樁施工技術的注意事項

4.1 成孔注意事項

在鉆孔前期，應進行鉆機的平穩調整，確保鉆機與帶鉆孔面呈90°且處于穩定牢固狀態。開鉆時，應使鉆頭接觸地面，將進尺深度調整至0 位，進而在原地順時針旋轉，以鉆桿自重、鉆斗自重、液體壓力作為鉆進動力，控制初次鉆進壓力在90 kPa 左右。先以緩慢的速度鉆進隨后逐步加快。

當鉆桿內密布鉆渣時，首先，應停止下壓，回旋鉆進。其次，調整參數，促使動力頭轉動方向為逆時針，且朝著下方送行。再次，關閉鉆頭，回轉底蓋。最后，以一個緩慢的速度向上方提拉鉆頭，在提拉期間應避免鉆頭與孔壁接觸。在將鉆頭脫離孔口后，應控制鉆機旋轉到自卸車位置[4]。在動力頭的幫助下，由上部給予頂桿一個壓力，在壓力傳導過程中開啟底蓋，完成鉆孔階段渣土外卸。在完成渣土外卸作業后，將底蓋關閉并重新旋轉到鉆孔位置，精準對照鉆孔位置，以一個緩慢的速度，啟動鉆斗至鉆底，往復多次開展，直至鉆孔至設計深度。若在鉆進階段發生鉆機搖晃、鉆桿跳動、進尺阻力加劇等異常情況，應第一時間關停鉆機，提拉鉆頭檢查原因，消除故障后再次鉆進。

4.2 灌樁注意事項

在安設導管后，應利用8 號鐵絲將滑閥（或隔水塞）懸掛在導管內水面，促使導管與滑閥緊密貼合。在灌注混凝土之前，配置0.1～0.3 m3水泥砂漿，將配置完畢的等量砂漿放入滑閥上方導管、漏斗內[5]。然后灌注混凝土，在初次灌注混凝土量達到設計標準（導管埋入混凝土內深度超過1.2 m）后，將鐵絲剪斷，并借助混凝土自重完成導管內多余水分排放，促使滑閥牢固停留在孔底。

在首批混凝土灌注完畢且無異常表現后，應進行混凝土的連續灌注。混凝土灌注上升速度在2.0 m/h 以內，灌注期間導管內混凝土應具有流動性，一般從混凝土攪拌初期到灌注完畢持續時間應少于1.5 h[6]。同時操作者應利用測錘定期測量混凝土面上升高度，逐節拆卸或提升導管（拆卸時間低于15 min），促使導管最大埋深低于最下端一節導管長度（最小埋管深度超過1.5 m、最大埋管深度小于8.0 m），確保樁身混凝土灌注均勻度。最終樁頂應超出混凝土灌注高度800.0～1000.0 mm。

此外，為避免鋼筋籠在混凝土灌注期間上浮，除了在孔口固定鋼筋籠上端外，還可以適當縮短混凝土灌注時間，并在鉆孔內混凝土接近鋼筋籠時放慢灌注速度[7]。同時，在孔內混凝土進入鋼筋籠1.0～2.0 m 時，應適當進行導管提升，縮短導管，增加鋼筋籠在下層混凝土內的埋置深度。

5 結語

綜上所述，鉆孔灌注樁是水利工程基礎施工中優勢較為顯著的工藝，需要利用特定的鉆孔機械、灌注設備完成樁基打設。為了獲得高抗震性能、低噪聲、高承載力、高強度、高適應度的樁基成品，應從測量定位環節入手，進行全面質量把控。并以鉆孔、清孔、鋼筋籠制作安裝、灌注樁為重點，進行細節問題的分析、處理，確保鉆孔灌注樁的施工質量。