水利工程灌注樁的施工措施

李傳秋 王 輝

（1、寧安市水務(wù)局勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)，黑龍江 寧安 157000 2、寧安市樺樹(shù)川灌區(qū)中心水利站，黑龍江 寧安 157000）

目前，水下混凝土的施工方法分為兩大類：一是在水上拌制混凝土拌合物，進(jìn)行水下灌注,如導(dǎo)管法、泵壓法、柔性管法、傾注法、箱袋法、鋪石灌漿法、開(kāi)底容器法和裝袋疊置法；二是在水上拌制膠凝材料，進(jìn)行水下預(yù)填骨料的壓力灌漿，包括加壓灌注和自流灌注。由于施工方法多樣化和不斷發(fā)展進(jìn)步，水下不但能灌注一般的水泥混凝土，還能灌注纖維混凝土、瀝青混凝土、樹(shù)脂混凝土等。水下混凝土的施工方法越來(lái)越多，工程規(guī)模越來(lái)越大，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，是一種極有發(fā)展前途的混凝土施工技術(shù)。

1 灌注樁的成孔

1.1 成孔設(shè)備和鉆具的要求與選擇灌注樁成孔設(shè)備多為轉(zhuǎn)盤(pán)鉆機(jī)

鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭的擺動(dòng)較大，擴(kuò)孔情況嚴(yán)重，不利于施工。為了消除這一不良影響，保持鉆孔的垂直度，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施，約束鉆具的擺動(dòng)。結(jié)合灌注樁造孔鉆進(jìn)的鉆頭與小口徑鉆進(jìn)的鉆頭在底刃、側(cè)刃刻取地層的機(jī)理：小口徑鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭的側(cè)刃對(duì)刻取巖石起到非常重要的作用；而灌注樁鉆進(jìn)的地層較軟，相比之下，側(cè)刃的作用就小得多。因此，建議在灌注樁孔鉆進(jìn)時(shí)設(shè)計(jì)相適應(yīng)的鉆頭以減小鉆孔的擴(kuò)孔率。

1.2 鉆進(jìn)參數(shù)的選擇

1.2.1 鉆進(jìn)泵量

灌注樁孔鉆進(jìn)時(shí)需要較大的泵量以排出粘土粉，其泵量計(jì)算公式為：Q=FV60式中，Q--沖洗液量(m3/min);F--環(huán)狀間隙面積(m2)；V--沖洗液上返返速度(m/s)。以灌注樁鉆進(jìn)設(shè)計(jì)孔徑為500mm、鉆桿直徑為89mm、環(huán)狀面積以0.2m2計(jì)算，在采用泥漿泵的最大泵量600L/min時(shí)，其泵量使得粘土粉上返的速度是非常緩慢的，遠(yuǎn)小于小口鉆探的泥漿的上返速度0.3m/s。

1.2.2 鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速

由于灌注樁孔的鉆進(jìn)多為粘土層的鉆進(jìn)，粘土層的強(qiáng)度與硬度等力學(xué)參數(shù)較小，鉆具易刻取粘土，所以為了保持鉆進(jìn)穩(wěn)定，減小鉆進(jìn)的擴(kuò)孔率，必須采用較小的轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。

2 灌注樁的灌注

2.1 灌注樁孔的清孔

首先利用撈沙卵石的鉆頭將樁孔內(nèi)的沙卵石撈出，然后泥漿循環(huán)清除孔內(nèi)的粘土。并且減小孔內(nèi)泥漿的比重，從而保證在灌注混凝土?xí)r，混凝土能順利地進(jìn)入孔底，擠壓出泥漿。清孔后的泥漿比重一般為1.14。

2.2 混凝土的灌注

灌注之前應(yīng)進(jìn)行試灌。在灌注過(guò)程中，混凝土將受到泥漿擠壓的反作用、導(dǎo)管與混凝土的摩擦阻力，此時(shí)混凝土必須以大大超過(guò)泥漿的反作用壓力才能將孔內(nèi)的泥漿擠壓出孔口。在灌注過(guò)程中，導(dǎo)管提升速度要慢，使得混凝土有足夠的時(shí)間克服摩擦阻力下降。同時(shí)使泥漿具有排出的通道，否則，樁基的泥漿的作用下將會(huì)出現(xiàn)縮徑、夾泥的現(xiàn)象。提升導(dǎo)管時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)保留的混凝土要有絕對(duì)的壓力與泥漿的壓力抗衡，以防止泥漿進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)。一般導(dǎo)管內(nèi)的混凝土柱保持在3m至4m長(zhǎng)之間。

3 成孔過(guò)程中易遇到的問(wèn)題

3.1 縮徑

3.1.1 縮徑產(chǎn)生的原因

在鉆進(jìn)過(guò)程中，地應(yīng)力沿較軟巖層釋放，因而造成縮徑。在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆進(jìn)壓力大，鉆速過(guò)快，使得鉆頭很快穿過(guò)淤泥、淤泥質(zhì)土層。當(dāng)鉆速過(guò)快時(shí)，淤泥便從鉆孔周圍流向鉆孔內(nèi)，導(dǎo)致其側(cè)壓力與孔內(nèi)泥漿力達(dá)成平衡，發(fā)生縮徑甚至卡鉆。

3.1.2 縮徑的防治

較為有效地防治縮徑的方法有：實(shí)行嚴(yán)格的管理，鉆機(jī)由有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)長(zhǎng)專職操作，其它人員不得隨意操作；在鉆到淤泥或淤泥質(zhì)土層時(shí)，投入粘土泥膏，使鉆機(jī)鉆進(jìn)壓力減為零；鉆速減慢讓鉆機(jī)在無(wú)油壓狀態(tài)空轉(zhuǎn)。為確保鉆孔無(wú)縮徑現(xiàn)象，在成孔完畢后應(yīng)在易出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象的地層中掃孔一到二次。

3.2 坍孔

3.2.1 坍孔產(chǎn)生的原因分析。坍孔產(chǎn)生的原因是多方面的，主要包括:遭遇預(yù)先未料到的復(fù)雜地質(zhì)情況，以及施工中泥漿稠度過(guò)低，釋放量遠(yuǎn)大于泥漿對(duì)孔壁的壓力等。

3.2.2 處理辦法。為了防治復(fù)雜地層情況帶來(lái)的坍孔問(wèn)題，首先應(yīng)認(rèn)真審閱該工程地質(zhì)勘察報(bào)告，對(duì)地層情況做到心中有數(shù)。若報(bào)告中未提及此類異常情況而導(dǎo)致施工過(guò)程中坍孔的話，則應(yīng)分別對(duì)待。

3.2.2.1 在成孔過(guò)程中坍孔，其補(bǔ)救措施有二個(gè)：一是避開(kāi)該樁位；二是回填原樁位，待密實(shí)后再鉆進(jìn)。

3.2.2.2 在灌注過(guò)程中坍孔，其補(bǔ)救措施為：一是回填原樁孔，并在原樁附近補(bǔ)加梅花樁或扁擔(dān)樁，合格即可。二是若工程質(zhì)量要求高，不允許采用上述常規(guī)方法時(shí)，可用硬片石等將原孔全部回填，待其密實(shí)后，用沖擊鉆再重新鉆進(jìn)即可。防止泥漿稠度過(guò)低而造成的坍孔問(wèn)題，只須加大泥漿比重到適當(dāng)程度即可。一般泥漿性能指標(biāo)取為:粘度為18s～22s，含沙量≤4%，膠體率≥90，比重為1.1左右。

3.3 斜孔

3.3.1 斜孔產(chǎn)生的原因

斜孔極易發(fā)生在軟硬巖層交替的層位。由于鉆進(jìn)壓力過(guò)大，鉆頭沿軟弱層面偏斜而造成?？仔陛p則影響鋼筋籠的下放，重則影響樁的承載能力，這是成樁過(guò)程中不允許出現(xiàn)的質(zhì)量事故。

3.3.2 防治措施

為了防止孔斜，在鉆進(jìn)過(guò)程中需要保持鉆速均勻或加重塊。對(duì)于已發(fā)生傾斜的孔，需要掃孔糾正;若糾正無(wú)效，可在孔中回填粘土、塊石等。偏孔在0.5m以上時(shí)需要重新鉆進(jìn)。

3.4 沉渣與泥皮過(guò)厚

樁底沉渣是影響樁承載能力的重要因素，要求水下灌注樁底沉渣厚度不得超過(guò)30cm。但在施工過(guò)程中，常有不少樁的樁底沉渣仍滿足不了此要求。其原因主要是由于泥漿性能不符合要求，只有當(dāng)泥漿比重大于沉渣比重時(shí)，沉渣才可被返出孔口，但若泥漿比重過(guò)大，又會(huì)造成孔壁泥皮過(guò)厚，影響樁的承載力特別是摩擦樁的承載力。因此，正確地控制泥漿性能在鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中起著重要的作用。

4 灌注過(guò)程中易遇到的問(wèn)題

4.1 導(dǎo)管堵塞

導(dǎo)管堵塞的防治:在組裝導(dǎo)管時(shí)要嚴(yán)格檢查,檢查導(dǎo)管內(nèi)有無(wú)局部?jī)?nèi)凸,導(dǎo)管連接處是否密封。攪拌砼時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土骨料規(guī)格、坍落度和攪拌時(shí)間,盡量避免砼在導(dǎo)內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。另外,灌注時(shí)也應(yīng)避免導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊而破壞導(dǎo)管的密封圈導(dǎo)致導(dǎo)管漏水。施工可在允許的導(dǎo)管埋入深度范圍內(nèi),略為提升導(dǎo)管,或采用提升后驟然下插導(dǎo)管的動(dòng)作來(lái)抖動(dòng)導(dǎo)管的辦法。如果仍不能消除,則應(yīng)停止灌注.用長(zhǎng)桿加以疏通。

4.2 埋管

4.2.1 埋管原因分析

埋管經(jīng)常發(fā)生在灌注過(guò)程中。導(dǎo)管允許埋入砼面下的最大深度與砼拌物流動(dòng)性保持時(shí)間、砼的初凝時(shí)間、砼面在鉆孔內(nèi)的上升速度、導(dǎo)管直徑等因素有關(guān)，當(dāng)導(dǎo)管埋入砼面下的深度過(guò)大時(shí)，上面砼已初凝,使得導(dǎo)管內(nèi)混凝土無(wú)法順利流動(dòng)就會(huì)發(fā)生埋管。

4.2.2 防冶方法

時(shí)刻注意導(dǎo)管埋深的控制。準(zhǔn)確測(cè)量砼面的深度位置和勤拆導(dǎo)管，一般砼面每上升4m～5m就可拆除相應(yīng)數(shù)量的導(dǎo)管。

5 結(jié)語(yǔ)

鉆孔灌注樁由于對(duì)各種地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)、施工簡(jiǎn)單易操作且設(shè)備投入不是很大，目前,在各類房屋及建筑中都得到了廣泛的應(yīng)用。但該技術(shù)因施工過(guò)程無(wú)法觀察，成樁后不能開(kāi)挖驗(yàn)收，施工中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都將會(huì)直接影響整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度，甚至給投資者造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須防止在鉆孔過(guò)程中及灌注過(guò)程中出現(xiàn)的施工質(zhì)量問(wèn)題。灌注樁混凝土的配制與建筑混凝土相比具有特殊性，其必須具有較高的流動(dòng)性，同時(shí)還應(yīng)考慮受到泥漿的侵蝕作用而影響混凝土的性能。

[1]武君.探討灌注樁在水利工程中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2011-02-15.