水利工程中長螺旋鉆孔灌注樁施工技術

◎鄭錫 李鑫憶 張帆航

1.余姚市水庫管理服務中心；2.寧波市鄞州區水利水電勘測設計院

長螺旋鉆孔灌注樁施工技術是建筑工程中比較常用的一種新型施工工藝，由于其具有操作便捷、成本低、效率高等優點，已經被廣泛應用到建筑領域中，成為近幾年建筑領域應用最為廣泛的施工工藝。與傳統灌注樁相比，灌注樁成樁質量比較高，主要是利用長螺旋鉆機進行鉆孔，在孔內泵壓混凝土，形成完整的灌注樁[1]。除此之外，在施工過程中不易產生較大的噪聲，并且對周圍環境污染危害比較小，因此長螺旋鉆孔灌注樁施工技術還具有良好的環保性，這也是該施工工藝被廣泛應用的原因之一。但是國內長螺旋鉆孔灌注樁施工技術應用比較晚，技術還不夠成熟，在實際工程中灌注樁質量無法得到有效保證，施工技術還存在較大的完善和優化空間，為此提出水利工程中長螺旋鉆孔灌注樁施工技術。

1.工程概況

以某水利工程深基坑施工項目為案例，該工程深基坑面積約18648.26 m2，基坑設計深度為12.26m。工程地質條件：深基坑施工區域涉及到的土層主要有五層，首層為雜填土，雜填土主要為建筑垃圾土；第二層為黃褐色粘質粉土，土層土性比較弱，含水量比較高；第三層為灰色淤泥質黏土，土層含水量較高，具有較高的壓縮性，土層厚度為9.24m；第四層為灰色淤泥質黏土，土層土性比較強，易流變，土層厚度為6.48m；第五層為黃褐色粘質粉土，厚度為6.75m。施工場地地下水位標高為6.42m，地質結構比較復雜，考慮到施工安全和地上建筑物的穩定性，在基坑內開展長螺旋鉆孔灌注樁施工。

2.長螺旋鉆孔灌注樁施工

結合該工程實際情況，在深基坑施工項目中采用長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝，該施工工藝主要包含樁位測量放樣、長螺旋鉆孔、泵壓混凝土以及反差鋼筋籠成樁四個部分，具體施工流程如圖1所示。

圖1 灌注樁施工流程圖

該水利工程長螺旋鉆孔灌注樁數量設計為150 根，灌注樁長度設計為15m，直徑為750mm，間距為15.5m，以下將根據圖1對具體使用施工流程進行詳細闡述。

2.1 樁位測量放樣

長螺旋鉆孔灌注樁是在具體的樁位上進行鉆孔施工，為了保證施工可以順利進行，且確保成樁質量，在鉆孔前對樁位進行測量放樣[2]。利用IYFA全站儀測量灌注樁樁位的軸線和控制點，以灌注樁施工圖紙為測量放樣依據，以軸線中點為灌注樁樁位中心點，根據灌注樁設計直徑大小，圈定灌注樁樁位具體位置[3]。再利用IRFA-A4F5水準儀，按照閉合水準路線將控制點引測到水利工程深基坑中，以此完成樁位測量放樣。

2.2 長螺旋鉆孔

在上述基礎上，開展長螺旋鉆孔施工，具體施工過程如下：

步驟1：鉆機安裝及調試。根據該工程實際情況，此次采用型號為OHFA-8A4R雙動力頭鉆機，使用運輸車樁鉆機運輸到施工現場內，將鉆機鉆頭對準樁位中心點，確定位置后將鉆機四個角固定。按照使用說明書對鉆機各個性能進行測試，檢驗其是否可以正常使用，對鉆孔精度校準。

步驟2：鋪設導管。為了保證后續可以順利將混凝土泵壓到鉆孔內，并且使混凝土在泵送過程中處于濕潤狀態，需要鋪設導管，導管直徑為450mm。

步驟3：鉆機成孔。將鉆機參數設定如下：提鉆速度設定為1.45m/min，鉆進速度設置為1.25 m/min。在鉆機鉆孔過程中，令鉆機保持平穩，鉆桿與地面垂直，當鉆進到硬度較強的土層時，可以將鉆進速度調整為0.75m/min，并且在鉆進過程中利用OHFA-8A4R雙動力頭鉆機自帶的鉛垂線對鉆桿的垂直度進行調整[4]。每隔15min對鉆桿內返土進行清理一次。

2.3 泵壓混凝土

鉆孔完成后，利用F Y H I AA F45A砼泵送機向樁內泵送混凝土，混凝土骨料均采用石材比較均質的石灰巖，骨料內部砂漿設計為：2.36mm：0.075mm：＜0.075mm：水泥：水：外加劑；外部砂漿組成設計為：2.36 mm：0.6 mm：0.075mm：＜0.075mm：水泥：水：外加劑。骨料級配組成設計為1.8：93.2：3.7：1.3，砂礫級配組成為0.6：24.4：38.5：22.8：13.7，混凝土砂率為56%，骨料內部空隙體積為0.24 m3，骨料外部砂漿體積為0.56 m3，骨料內部砂漿體積為0.12m3。按照以上設計制備混凝土，將制備好的混凝土泵送到孔內，在泵送過程中要保證混凝土面始終比鉆機鉆頭高1.25m，通過控制鉆機提升速度包括施工現場鉆孔內漿液泵送量，當混凝土面高出鉆頭0.85m時，要對鉆具進行提升。當混凝土面與鉆孔頂端間距0.5m時，降低泵送速度，即降低鉆具提升速度，將其控制在1.25m/min，并對孔內混凝土不斷攪拌，通過攪拌排出混凝土漿液內空氣，降低混凝土孔隙率，保證成樁質量。

2.4 反插鋼筋籠成樁

待孔內混凝土注滿后，在孔口處安裝使用IFHAH-AF47鋼筋籠下放振動器，安裝位置為距離鉆孔口1.5m處，振動器的作用是鋼筋籠下放過程中振動鋼筋籠，使鋼筋籠能夠快速下放到鉆孔內。考慮到鋼筋籠體積較大，且重量也比較高，故采用吊放的方式施工，使用OHDFAAF45吊機將鋼筋籠吊起，將鋼筋籠與鉆孔對準后，使用振動器將鋼筋籠振動到孔內，在振動過程中可能會出現孔內混凝土溢出，因此在振動過程中要及時將溢出的浮漿清理干凈，避免混凝土浮漿回灌到灌注樁身上[5]。當鋼筋籠下降到設計標高后，將振動器從孔內取出，同時將之前鋪設的導管取出，在導管拔出時應先將導管在原地旋轉8-10次，然后再邊旋轉邊拔出，以此避免將混凝土帶出孔外，以及使鋼筋籠位置改變。為了保證長螺旋鉆孔灌注樁強度，當拔出振動器與導管后，要利用鉆機和泵送機對孔內進行二次補料，避免后期鋼筋籠裸露。待鋼筋籠反插成樁施工完成后，對現場鉆具和土方進行清理，開展下一個灌注樁施工，以此完成長螺旋鉆孔灌注樁施工。

3.施工效果驗證

在完成長螺旋鉆孔灌注樁施工后，為了檢驗本次提出施工技術方案的實際效果，對成樁質量進行檢查，首先對灌注樁偏差進行測量，相關規范要求，長螺旋鉆孔灌注樁頂標高允許偏差不能超過＋30mm、﹣55.45mm；長螺旋鉆孔深度偏差不能超過320 mm；灌注樁樁位最大偏差不能超過250mm，灌注樁垂直度最大偏差不能超過灌注樁長的1/100，本次施工灌注樁長為15m，所以樁垂直度允許偏差為150mm。除此之外，鋼筋籠主筋間距最大偏差不能超過±15mm，以及箍筋間距最大偏差不能超過±25.55mm。以上要求作為本次實驗灌注樁偏差檢測標準，該工程中共成樁150根，隨機抽選7根灌注樁作為測量對象，使用IHFA-A4F5水平儀以及其他專用儀器，對灌注樁各項指標進行測量，測量數據如表1所示。

表1 長螺旋鉆孔灌注樁偏差測量結果

從表1中數據可以看出，灌注樁主筋間距偏差最大值為0.26mm，箍筋間距最大偏差為0.36mm，鋼筋籠施工符合規范要求；灌注樁樁位最大偏差為25.47mm，最小偏差可以達到14.26mm，樁頂標高最大偏差為2.23mm，最小偏差可以達到1.26mm。除此之外，長螺旋鉆孔孔位精度、灌注樁垂直度精度也符合規范要求，說明灌注樁施工技術精度符合要求。

其次，本次實驗對灌注樁力學性能進行了測試，開展單樁靜載荷試驗，相關規范要求，在同一施工條件下，試驗樁數量不能少于工程總灌注樁數量的0.5%，故在施工現場選擇7根灌注樁作為試驗對象，設計單樁極限承載力為1500kN，使用電子表格對靜載試驗數據進行記錄，具體數據如表2所示。

表2 灌注樁靜載試驗結果

從表2中數據可以看出，所選取的試驗灌注樁極限承載力均高于設計單樁極限承載力，在力學性能方面也符合要求，證明了本次提出的長螺旋鉆孔灌注樁施工技術方案具有良好的施工效果。

4.結束語

此次以某水利工程為工程背景，結合該工程實際情況，對灌注樁施工工藝進行了研究，實現了對傳統技術的優化與創新，豐富了該方面的理論，對推廣灌注樁施工技術在水利工程領域廣泛應用，為長螺旋鉆孔灌注樁施工技術在水利工程中的應用提供了參考依據，同時也為水利事業發展提供了技術支撐，此次研究具有良好的現實意義。但是由于此次研究時間有限，未涉及到施工質量控制以及施工技術要點研究，在研究內容方面可能存在一些不足之處，今后會對該課題展開深層次探究，為長螺旋鉆孔灌注樁施工提供有力的理論支撐，促進水利事業又好又快發展。