水利工程鉆孔灌注樁施工工藝及技術(shù)特點(diǎn)

摘" 要：在水利工程應(yīng)用鉆孔灌注樁施工工藝及施工技術(shù)，可以極大地改善以往鉆孔灌注樁施工工期長(zhǎng)、施工難度大及不便于觀察和檢驗(yàn)等問(wèn)題，其自身所具備的施工工藝和施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，被水利工程項(xiàng)目建設(shè)所青睞，因此為了確保水利工程的施工質(zhì)量，就需要在施工過(guò)程中做好對(duì)每一道工序的施工工藝和施工技術(shù)的管控?；诖耍撐木痛笊扯舅こ蹄@孔灌注樁施工工藝和施工技術(shù)進(jìn)行深入分析，并在整個(gè)施工過(guò)程中應(yīng)用鉆孔灌注樁的施工技術(shù)，并從鉆孔施工、水下混凝土配合比例、灌注樁施工等沖孔技術(shù)方面進(jìn)行深入分析與研究，從而最大化發(fā)揮鉆孔灌注樁工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：水利工程；鉆孔灌注樁；施工工藝；施工技術(shù)；施工特點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TV52" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2023）10-0189-04

Abstract： The application of construction technology and construction technology of bored cast-in-place pile in water conservancy project can greatly improve the problems of long construction period， difficult construction and inconvenient observation and inspection of bored cast-in-place pile in the past. Its own advantages of construction technology and construction technology are favored by the construction of water conservancy projects. In order to ensure the construction quality of water conservancy projects， it is necessary to do a good job in the management and control of the construction technology and construction technology of each process in the construction process. Based on this， this paper makes an in-depth analysis on the construction technology and construction technology of bored cast-in-place pile in the water conservancy project of Dasha No.2 Station， and applies the construction technology of bored cast-in-place pile in the whole construction process. From the drilling construction， underwater concrete proportion， cast-in-place pile construction and other aspects of in-depth analysis and research， so as to maximize the advantages of bored cast-in-place pile technology.

Keywords： water conservancy project; bored cast-in-place pile; construction technology; construction characteristics

水利工程關(guān)系到社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的建設(shè)發(fā)展，將鉆孔灌注樁施工工藝和施工技術(shù)應(yīng)用在水利工程中具有顯著的價(jià)值，而通過(guò)對(duì)鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行全面分析，才能最終確保水利工程的整體施工效果。所以在水利工程中重視鉆孔灌注樁的施工工藝的同時(shí)，需要全面了解鉆孔灌注樁的工藝要求和技術(shù)特點(diǎn)，進(jìn)而確保水利工程施工具有良好的質(zhì)量，這對(duì)我國(guó)水利工程事業(yè)的發(fā)展也起到了重要的推動(dòng)作用。

1" 工程案例

本工程以大沙二站水利工程為例，該工程項(xiàng)目位于漢川市廟頭鎮(zhèn)灣潭村，漢江右岸漢川干堤樁號(hào)79+150處，為堤后式排澇泵站。工程等級(jí)為III等，工程規(guī)模為中型，永久性主要建筑物級(jí)別為III級(jí)，永久性次要建筑物級(jí)別IV級(jí)，臨時(shí)性建筑物級(jí)別為V級(jí)。漢江干堤漢川段為II級(jí)堤防。大沙二站樞紐工程由引水渠、攔污柵橋、前池、進(jìn)水池、泵房、出水流道、防洪閘及出水渠等組成。設(shè)計(jì)排水流量40 m3/s，裝機(jī)功率為2×2 000 kW。大沙二站工程在主泵房、安裝間、副廠房、檢修間、進(jìn)水前池?fù)鯄?、出口左岸空箱擋墻及出口消力池翼墻部位設(shè)計(jì)有混凝土鉆孔灌注樁。工程中的灌注樁設(shè)計(jì)工程量匯總見(jiàn)表1。

2" 鉆孔灌注樁施工概述以及混凝土排樁的特點(diǎn)

2.1" 鉆孔灌注樁概述

鉆孔灌注樁是一種被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中的施工方法，鉆孔灌注樁施工具有施工噪音小、施工質(zhì)量高等特點(diǎn)[1]。在鉆孔灌注樁中利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，通過(guò)挖掘或鋼管擠土的方式對(duì)建筑基礎(chǔ)進(jìn)行樁孔設(shè)置，并對(duì)樁孔內(nèi)部布設(shè)相應(yīng)的鋼筋籠，才能確保工程項(xiàng)目具有足夠的強(qiáng)度。在對(duì)鉆孔灌注樁進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，根據(jù)實(shí)際成孔的方式進(jìn)行施工劃分，鉆孔灌注樁通常可以劃分為沉管、鉆孔和挖孔等多種灌注樁的形式。在整個(gè)鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中，比較常見(jiàn)的技術(shù)問(wèn)題為塌孔、縮徑及樁孔偏斜這3個(gè)問(wèn)題，由于水利工程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地下水位較高的情況，如果施工中沒(méi)有及時(shí)將護(hù)筒升高，那么很容易出現(xiàn)塌孔問(wèn)題，而縮徑問(wèn)題的處理主要是借助縮徑功能的鉆頭設(shè)備使用來(lái)解決，樁孔偏斜則是確保鉆機(jī)運(yùn)行時(shí)可以平穩(wěn)而不晃動(dòng)，對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)偏斜的鉆孔，可以通過(guò)降低鉆速的方式給予復(fù)掃孔，借助這種方式能夠達(dá)到糾偏效果。

2.2" 混凝土排樁特點(diǎn)

混凝土排樁在水利工程施工中具有施工簡(jiǎn)單、投資低及坑基內(nèi)外作業(yè)面安全等特點(diǎn)。首先在施工中，混凝土排樁能夠有效結(jié)合水利工程現(xiàn)場(chǎng)以及施工地質(zhì)等條件擬定好對(duì)應(yīng)的造孔設(shè)備，按照設(shè)計(jì)圖紙的要求，可以實(shí)現(xiàn)平整好造孔的目的，并在造孔的過(guò)程中嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行施工。當(dāng)造孔灌注樁施工完畢后，等待混凝土齡期達(dá)到要求再進(jìn)行基坑開(kāi)挖，才會(huì)使整個(gè)施工變得更加方便簡(jiǎn)單。其次是在施工中的投資比較低，還能有效提高工程的施工進(jìn)度，相對(duì)于那些坡度開(kāi)挖而言，混凝土排樁能夠大幅度減少土方開(kāi)挖工程量以及后期土方回填工程量，實(shí)現(xiàn)縮短水利工程土方工程施工周期的目的。最后是當(dāng)水利工程基坑開(kāi)挖完畢后，混凝土排樁可以有效確保基坑內(nèi)外作業(yè)面的安全，在大型水利工程中，混凝土排樁具有較為廣泛的適用性特點(diǎn)，不僅可以做到對(duì)構(gòu)筑物的有效涉及，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑的開(kāi)挖，具有非常良好的施工效果。

3" 水利工程鉆孔灌注樁施工工藝流程

3.1" 施工測(cè)量和施工圍堰

在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工前，必須做好水利工程鉆孔灌注樁的施工測(cè)量，在測(cè)量時(shí)布設(shè)孔位后，以圓心作為孔位的中心位置，能夠有效確?？卓陂_(kāi)挖線對(duì)護(hù)壁管半徑的有效確定。而隨著開(kāi)孔缸套被固定在對(duì)應(yīng)的孔位十字點(diǎn)，要對(duì)鉆孔鋼絲繩的垂直度進(jìn)行校準(zhǔn)，保證整個(gè)孔位位置的準(zhǔn)確性滿(mǎn)足要求[2]。與此同時(shí)，根據(jù)大沙二站水利工程中的攔污柵橋、前池及進(jìn)水池、主泵房、安裝間、出水流道、出口防洪閘、消力池及出水渠等情況進(jìn)行施工圍堰，需要及時(shí)根據(jù)圍堰的左右岸橋臺(tái)現(xiàn)狀進(jìn)行施工分析，并做好對(duì)回填砂礫堆積方式的有效控制，通常借助挖掘機(jī)將砂石料卸車(chē)的方式進(jìn)行運(yùn)輸回填。

3.2" 造孔、鉆頭和鉆口管

在水利工程造孔過(guò)程中，采取沖擊鉆造孔方式，保證水利工程鉆孔灌注施工時(shí)的孔位正確性，并在以往的機(jī)械位置進(jìn)行開(kāi)鉆施工時(shí)，使用4根標(biāo)準(zhǔn)的枕木給予鉆孔鋪設(shè)，有利于實(shí)現(xiàn)枕木位置的快速有效連接需求，而在整個(gè)鉆機(jī)支架安裝過(guò)程中，需要做到孔位精準(zhǔn)性控制。想要保證水利工程在鉆孔灌注樁的施工中滿(mǎn)足需求，就要從1.5 m位置進(jìn)行鉆孔樁的設(shè)計(jì)，同時(shí)嚴(yán)格把控鉆頭材料的質(zhì)量，使鉆頭的強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。而在焊接鉆頭的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)鉆頭切削內(nèi)刃強(qiáng)度的控制，還能防止鉆頭角在造孔施工中出現(xiàn)斷裂情況，也能避免出現(xiàn)施工意外而影響到施工進(jìn)度。

3.3" 泥漿護(hù)壁

在大沙二站水利工程鉆孔灌注樁工藝中進(jìn)行泥漿護(hù)壁時(shí)，首先需要穩(wěn)定鉆孔機(jī)的安裝基礎(chǔ)，避免鉆孔出現(xiàn)傾斜的情況。當(dāng)基地存在坡度的情況下，必須提前使用推土機(jī)將有坡度的位置推平，使用鋼板、枕木墊等對(duì)其進(jìn)行加固處理，此過(guò)程需要保證鉆孔的垂直度，同時(shí)還要防止孔壁坍陷而影響到鉆孔施工。根據(jù)實(shí)際施工工程的建設(shè)需求，選擇鋼護(hù)筒作為基礎(chǔ)施工保護(hù)措施時(shí)，需要鋼護(hù)筒具有良好的堅(jiān)固性能，還要避免出現(xiàn)漏水問(wèn)題。其次是將水、黏土添加到鉆孔泥漿中，可以對(duì)鉆渣懸浮、鉆頭冷卻及鉆具潤(rùn)滑等起到有效的保護(hù)作用，防止孔內(nèi)外水的進(jìn)入和流出導(dǎo)致的塌陷問(wèn)題[4]。在這個(gè)過(guò)程中，做好大沙二站水利工程的中線、垂直度的埋設(shè)，并不斷添加泥漿滿(mǎn)足抽渣需求，針對(duì)孔偏斜程度進(jìn)行詳細(xì)檢查時(shí)，選擇沖擊或沖抓方式進(jìn)行施工，在鉆孔灌注樁施工后及時(shí)進(jìn)行清除作業(yè)。隨后在終孔的檢查與設(shè)計(jì)完成后，做好清理孔底工作，防止因?yàn)闀r(shí)間問(wèn)題使得泥漿發(fā)生沉淀，并引起鉆孔坍塌。在選擇摩擦樁施工時(shí)，對(duì)于水下混凝土灌注前必須進(jìn)行控制沉渣厚度，保證沉渣厚度在30 cm以上，但是在孔壁坍塌程度較低時(shí)，對(duì)應(yīng)的沉渣厚度則需要控制在20 cm以?xún)?nèi)。清孔施工機(jī)械往往使用循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)和反復(fù)環(huán)旋轉(zhuǎn)機(jī)等，這也使得完成清孔作業(yè)之后，需要在孔內(nèi)垂直吊放入預(yù)制鋼筋籠并在定位后做必要的穩(wěn)固措施，防止出現(xiàn)斷樁的問(wèn)題。

3.4" 水下混凝土灌注

在水利工程鉆孔灌注樁灌注施工前，必須做好預(yù)制混泥土，將隔水球塞在水面臨近位置，并確保底端位置和孔底之間的距離保持在0.5 m的可控范圍內(nèi)。在這種情況下，對(duì)因排塞問(wèn)題引起的導(dǎo)管插入孔底，當(dāng)混凝土的埋入深度超過(guò)2 m時(shí)，要防止從混凝土導(dǎo)管的底端伸出[5]。在灌注水下混凝土的過(guò)程中，必須派遣指定的專(zhuān)業(yè)人員對(duì)導(dǎo)管深度進(jìn)行測(cè)量，在導(dǎo)管提升時(shí)還需要避免導(dǎo)管和鋼筋籠發(fā)生碰撞。如果混凝土面和鋼筋籠底靠近時(shí)，還需要對(duì)導(dǎo)管的埋入深度做好把控，保證導(dǎo)管底部在鋼筋籠底端以上。

4" 水利工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

4.1" 測(cè)量定位處理

在開(kāi)展此項(xiàng)工作時(shí)，一般選擇全站儀設(shè)備對(duì)軸線的坐標(biāo)做好定位與分析，對(duì)于軸線控制樁以外的建筑物，可以采取相應(yīng)的保護(hù)軸線控制樁方式，實(shí)現(xiàn)在后期軸線控制、場(chǎng)地及劃定位置的測(cè)量[6]。而施工人員遵循先整體后局部的測(cè)繪原則，使用全站儀、水準(zhǔn)儀等設(shè)備對(duì)水利工程鉆孔灌注樁的其他軸線位置實(shí)施測(cè)量定位，可以為后續(xù)施工提供有力支持，促進(jìn)施工質(zhì)量的提升。測(cè)量人員反復(fù)做好樁基坐標(biāo)的測(cè)量后，要選取具有良好穩(wěn)定性的區(qū)域設(shè)置三角網(wǎng)，同時(shí)要結(jié)合總平面的布置圖實(shí)施有效勘測(cè)，能夠更好地實(shí)現(xiàn)施工平面測(cè)量控制網(wǎng)的建立。此過(guò)程的實(shí)施中，需要嚴(yán)格控制相鄰點(diǎn)的間隔距離，一般保持50 m左右，后視點(diǎn)的具體位置確定后，用全站儀再重新開(kāi)展測(cè)量，選取控制樁位置和中心線位置，同時(shí)在護(hù)樁表面進(jìn)行混凝土的澆筑，能夠更好地保障后續(xù)良好施工。在完成對(duì)施工平面控制網(wǎng)的設(shè)置之后，基于業(yè)主方所提供的準(zhǔn)確水準(zhǔn)點(diǎn)位置標(biāo)高，合理選擇路線，把永久水準(zhǔn)點(diǎn)納入到閉合水準(zhǔn)的測(cè)量體系內(nèi)。在一般的永久性水準(zhǔn)點(diǎn)沿線實(shí)施臨時(shí)性的水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置，相鄰的水準(zhǔn)點(diǎn)間距為50 m，同時(shí)每一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)校核則需要2個(gè)以上的水準(zhǔn)點(diǎn)，當(dāng)水準(zhǔn)點(diǎn)的校準(zhǔn)無(wú)誤后，測(cè)量人員可以在設(shè)置的樁基位置進(jìn)行水準(zhǔn)樁的排序，從而更好地確定測(cè)量樁具體位置、標(biāo)高等。

4.2" 鉆孔操作

完成測(cè)量定位的處理后，結(jié)合工藝實(shí)際情況和要求有效測(cè)定待鉆樁位，鉆機(jī)放置后要先對(duì)鉆機(jī)的平衡度做好調(diào)整，此時(shí)利用吊錘球?qū)︺@桿和鉆孔中心位置合理調(diào)整，保證這些位置和大沙二站水利工程的水平位置處于相同的水平線。當(dāng)鉆孔水平線確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行鉆孔，初期鉆孔需要以慢尺寸的方式進(jìn)行，并在整個(gè)過(guò)程中做到全程觀測(cè)和調(diào)整，當(dāng)鉆孔到設(shè)計(jì)的深度位置后，還要調(diào)整鉆孔的速度，同時(shí)做好清孔的準(zhǔn)備工作[7]。在水利工程中，當(dāng)整個(gè)工程的地質(zhì)條件存在問(wèn)題時(shí)，選擇泥漿護(hù)壁成孔的施工技術(shù)，對(duì)于成孔所使用的泥漿制備材料進(jìn)行潤(rùn)土、黏土與水的處理，此時(shí)應(yīng)該盡可能地保證潤(rùn)土為蒙脫石組成的黏土性礦物，對(duì)應(yīng)的黏土顆粒直徑一般小于0.005 mm，而黏土顆粒含量通常會(huì)超過(guò)50%。所以在鉆孔操作的過(guò)程中，對(duì)于注入孔口泥漿的相對(duì)密度不得小于1.1 kg/m3，黏度必須控制在18～20 Pa·s，如果受到水利工程中水位漲落的影響，還需要確保鉆孔壁泥漿面不得超出地下水位的1.5 m位置。

4.3" 清孔處理

鉆孔達(dá)到要求的設(shè)計(jì)深度后停止，再將鉆具上提到孔底10～20 cm位置處。此過(guò)程中，要保證泥漿具有良好的循環(huán)狀態(tài)，逐步對(duì)每一間隔時(shí)期內(nèi)的鉆盤(pán)進(jìn)行空轉(zhuǎn)。而將孔底剩余的泥塊排出后，確保泥漿的相對(duì)密度控制在1.25 kg/m3以下，同時(shí)黏度控制在18～25 Pa·s之間，對(duì)泥漿進(jìn)行不斷置換，整個(gè)過(guò)程持續(xù)30 min后，完成第一次清孔處理[8]。當(dāng)?shù)谝淮吻蹇鬃鳂I(yè)完成后，開(kāi)展孔深測(cè)量工作，及時(shí)對(duì)完成的鋼筋籠、混凝土導(dǎo)管做好安放處理，并在第二次清孔處理時(shí)，保證清孔時(shí)間控制在30～60 min內(nèi)。清孔完成后，要做好鉆孔深度以及孔底沉渣的測(cè)量，有效確保鉆孔深度與實(shí)際情況相符合，從而使整個(gè)孔底沉渣的厚度控制在10 cm以下，而沉渣粘度則控制在18～24 Pa·s之間即可。

4.4" 鋼筋籠的制作

對(duì)于鋼筋籠而言，在制作和安裝的過(guò)程中，需要選擇比較大的制作和安裝空間，同時(shí)根據(jù)大沙二站水利工程中所需的鋼筋直徑、型號(hào)和長(zhǎng)度差異性等情況綜合分析，對(duì)其分類(lèi)處理。在鋼筋籠的設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙的要求，可以利用專(zhuān)門(mén)的調(diào)直平臺(tái)方式完成主筋的調(diào)直，而當(dāng)鋼筋骨架形成后，要求骨架立筋平穩(wěn)地安裝在鋼筋骨架上，且保證相鄰主筋之間的距離合理。在這個(gè)過(guò)程中，如果需要接長(zhǎng)主筋，那么設(shè)計(jì)人員還需要選擇搭接焊、對(duì)焊等方式，并在相同截面中做到主筋的對(duì)稱(chēng)連接，有效控制鋼筋接頭數(shù)量在總體數(shù)量一半以下。當(dāng)相鄰的2個(gè)鋼筋接頭之間的距離超過(guò)500 mm時(shí)，根據(jù)主筋直徑的10～15倍進(jìn)行鋼筋焊接，可以在鋼筋主筋與架立筋固定之后，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼骨架平穩(wěn)性地安放在外箍筋而實(shí)現(xiàn)箍筋的纏繞。整個(gè)過(guò)程中，箍筋長(zhǎng)度需要控制在焊接長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)的8～10倍之間，制作人員將寬度為50 mm，長(zhǎng)度為400 mm的鋼板制作成鋼筋定位器外設(shè)的主筋外側(cè)時(shí)，需要控制好鋼筋籠的直徑偏差在±10 mm以?xún)?nèi)，對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度偏差控制在±50 mm以?xún)?nèi)。

4.5" 灌注

水利工程鉆孔灌注樁在實(shí)際操作前，操作人員必須通過(guò)拼裝、試水、試壓等方式完成對(duì)導(dǎo)管的安裝和緊固處理。而在導(dǎo)管下放完畢后，操作人員還需要結(jié)合二次清孔做好底部的隔水塞漏斗安放，并保證整個(gè)工程灌注的持續(xù)性。在導(dǎo)管內(nèi)混凝土含有空氣以及后續(xù)混凝土井餾槽的緩慢灌入時(shí)，相關(guān)操作人員必須對(duì)混凝土灌注面做到高度的計(jì)量和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，從而有效規(guī)避混凝土發(fā)生溢出的現(xiàn)象。

5" 結(jié)束語(yǔ)

在大沙二站水利工程鉆孔灌注樁施工中，其環(huán)境條件具有較大的復(fù)雜性，為了確保大沙二站水利工程施工的質(zhì)量和安全性，選用了鉆孔灌注樁施工工藝和施工技術(shù)，通過(guò)此技術(shù)的使用，對(duì)泥漿的配置、混凝土的配比及安裝工序等嚴(yán)格控制，并在工程建設(shè)具體應(yīng)用中不斷進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，有效提高水利工程的整體施工效果，并對(duì)后續(xù)其他水利工程項(xiàng)目的進(jìn)展具有十分重要的參考借鑒意義。

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