挖孔樁基在水利工程中的應(yīng)用

秦敏+劉運(yùn)鳳+羅俊

摘 要：近年來，水利工程、橋梁結(jié)構(gòu)、核電站、港口碼頭等工程中挖孔樁基技術(shù)得到普遍應(yīng)用。由于挖孔樁基為隱蔽性工程，若質(zhì)量出現(xiàn)差錯(cuò)，會(huì)嚴(yán)重影響上部結(jié)構(gòu)安全。本文主要結(jié)合某水利工程案例重點(diǎn)分析挖孔樁基在此工程中的應(yīng)用，并分析此技術(shù)施工安全質(zhì)量控制措施，保障工程順利進(jìn)行和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：水利 挖孔 樁基 應(yīng)用

20世紀(jì)初期，樁型的發(fā)展促進(jìn)了相關(guān)如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，人工挖孔灌注樁的理論實(shí)踐形成，它能夠適應(yīng)各種各樣的地質(zhì)條件，因此應(yīng)用較為廣泛。由于水利工程的挖空樁基是在水下操作，無法觀察施工全過程，若成樁后無法再開驗(yàn)收。無論哪個(gè)環(huán)節(jié)在挖孔樁基施工過程中出現(xiàn)問題，都會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)工程的施工進(jìn)度和質(zhì)量。所以，探討其技術(shù)質(zhì)量應(yīng)用問題及控制措施對(duì)消除安全隱患和促進(jìn)施工順利進(jìn)行起著重要的促進(jìn)作用。

1.挖孔樁基特點(diǎn)

一是受力性能好，通常挖空樁直徑為0.8～2.4米，可承載幾千千牛乃至幾萬千牛的力，由于挖孔樁直徑較大，單樁承載力高，能承受較大的水平荷載，擴(kuò)底挖孔樁還能抵抗很大的上拔力，沉降量小且能防止不均勻沉降，抗震性能好；二是無需大型機(jī)械停放至施工現(xiàn)場(chǎng)，成孔過程中都不會(huì)過多干擾地基基礎(chǔ)及相鄰建筑物，也不會(huì)受相互作業(yè)影響，有利于提高施工效率；三是挖孔樁基相對(duì)于其他樁型，不管是樁間距、群樁效應(yīng)還會(huì)樁身沉降量都較為簡(jiǎn)約，容易操作；四是采用開挖的同時(shí)并實(shí)施定位測(cè)量的人工挖孔方式，不僅能準(zhǔn)確測(cè)量樁身尺寸，了解持力層和樁底的地質(zhì)狀況，也能保證清孔干凈；五是承載力高可相應(yīng)地節(jié)約樁數(shù)，不會(huì)造成材料浪費(fèi)現(xiàn)象，容易控制，多個(gè)樁基可共同施工，大量節(jié)省設(shè)備使用費(fèi)用，從而達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。

2.挖孔樁基在水利工程中的應(yīng)用2.1工程案例

某水庫(kù)大壩加固除險(xiǎn)工程，該工程地質(zhì)條件復(fù)雜，要下設(shè)52根鋼筋混凝土灌注樁，左幅擋土墻，灌注樁中23根為人工挖空，樁長(zhǎng)12m～14m，樁徑1.2m，上部擋土墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全會(huì)受樁基施工質(zhì)量的影響。施工工作面為原大壩填土，地下水位標(biāo)高為-7.1m，地下水流動(dòng)快，巖石裂隙發(fā)育嚴(yán)重，無形中為人工挖空樁基增添了難度。

2.2 施工工藝

2.2.1施工準(zhǔn)備

①做好樁基設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)樁基時(shí)必須保證長(zhǎng)期安全使用，設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，充分考慮在施工中樁基的快捷性，施工人員要完全根據(jù)設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)樁基時(shí)可從其基本承載原理角度考慮，如施工技術(shù)、上部結(jié)構(gòu)荷載、經(jīng)濟(jì)條件及地質(zhì)條件等，從而保證建筑物的安全。人工挖孔樁基采用一柱一樁，可大大簡(jiǎn)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中明確指出，擴(kuò)底樁有明確的直徑要求，最小中心距為1.5D和D+1m，擴(kuò)大端的直徑為D，如果樁基和施工結(jié)構(gòu)存有差異，即便施工完成度再高，質(zhì)量再好，施工結(jié)構(gòu)需求依舊不能滿足。

②測(cè)量定位：若想保證樁位的正確性、垂直度及標(biāo)高準(zhǔn)與否，必然需要測(cè)量定位，測(cè)量員通過對(duì)定位樁位并由相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人核對(duì)信息，檢驗(yàn)合格后再報(bào)至監(jiān)理檢驗(yàn)，以此確保樁位無誤。在設(shè)計(jì)或規(guī)范內(nèi)是允許出現(xiàn)偏差的，但要予以嚴(yán)格控制。

③機(jī)具準(zhǔn)備：挖空機(jī)具（鐵锨、短柄鐵锨、鐵鎬、風(fēng)鎬）、提升機(jī)具（橡膠吊桶、卷?yè)P(yáng)機(jī)）、水平運(yùn)輸（單輪推車）、硂澆筑（導(dǎo)管、硂攪拌機(jī)）、排水設(shè)備與照明（雨衣、潛水泵、防水燈、吊掛軟爬梯）。

2.2.2施工工藝：（如圖1所示）

挖空施工過程：首先施工人員用鐵锨和鐵鎬自上而下逐層挖土，先挖中間后挖周圍。開挖孔周圍部分時(shí)，為防止超挖，可復(fù)核開挖輪廓，及時(shí)檢查樁孔的軸線、孔徑和垂直度，要和設(shè)計(jì)及相關(guān)要求相符。第一節(jié)孔圈護(hù)壁的厚層度要厚度下面的100mm～150mm，上下護(hù)壁間的搭接長(zhǎng)度不得少于50mm，用鐵锨將棄土裝入橡膠桶后用卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)至地面，之后再用單輪車運(yùn)送指制定施工地點(diǎn)。其次要正確安裝護(hù)壁鋼筋，可采用鋼筋連接上層護(hù)壁鋼筋來保證護(hù)壁硂的整體性，避免脫節(jié)下沉。第三對(duì)護(hù)壁硂進(jìn)行澆注時(shí)，可用竹和木棒插實(shí)方法，根據(jù)地質(zhì)情況盡量使用速凝劑，從而盡快滿足強(qiáng)度要求。由于地面下5m處是強(qiáng)風(fēng)化巖，可采用風(fēng)鎬擊碎巖石，促進(jìn)施工進(jìn)度。工作面以下還有地下水，要采取防護(hù)措施和排水措施。在孔底處邊側(cè)下設(shè)潛水泵和開挖集水井，可有效控制低下水位。每塊擋土墻下設(shè)的樁可同時(shí)施工，能避免單個(gè)孔施工帶來的地下水富足及排水難度大等問題。

鋼筋籠加工及硂灌注：根據(jù)設(shè)計(jì)要求制作鋼筋籠，采用點(diǎn)焊的方式焊接螺旋箍筋及主筋，在鋼筋籠外側(cè)設(shè)計(jì)位置上采用焊接混凝土墊塊，能控制保護(hù)層厚度。灌注導(dǎo)管埋深控制在2m～6m，其灌注速度不宜太快，避免鋼筋上浮。應(yīng)留置試塊于樁身混凝土，每根樁不少于3組。施工過程中應(yīng)做好混凝土配合比、成孔記錄、水泥、鋼筋、測(cè)量放樣、骨料、混凝土澆注等各項(xiàng)施工記錄。

3.挖孔樁基施工安全質(zhì)量控制

（1）導(dǎo)管進(jìn)水現(xiàn)象：接頭的部位在施工過程中會(huì)發(fā)生漏水的現(xiàn)象，壓迫導(dǎo)管，造成混凝土的離析發(fā)生質(zhì)量問題，為成樁質(zhì)量埋下隱患。出現(xiàn)此類問題的主要原因是由于混凝土的埋深淺，泥漿會(huì)隨著浮漿進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)部，還有沒有對(duì)導(dǎo)管的連接處沒有做好密封措施，施工初期灌量不足，從而在混凝土上面有導(dǎo)管暴漏，造成泥漿從導(dǎo)管內(nèi)部進(jìn)入內(nèi)部。解決措施：先檢查導(dǎo)管，若發(fā)現(xiàn)問題可重新設(shè)置導(dǎo)管或更換全新的導(dǎo)管。將導(dǎo)管內(nèi)的混凝土清除干凈，并重新灌注。如澆灌較多的混凝土?xí)r要停止灌注并把導(dǎo)管提出，在使用比原先直徑小一級(jí)的鉆頭到混凝土足夠深度后要行開鉆工作，重新清孔完畢后把導(dǎo)管插入中間小孔內(nèi)并重新進(jìn)行灌注。鋼筋籠上浮現(xiàn)象：一般發(fā)生鋼筋籠上浮的現(xiàn)象多在成孔后澆筑混凝土?xí)r，主要原因是大量泥塊及泥皮在清孔過程中殘留至孔內(nèi)，這些泥皮和泥塊會(huì)伴隨著混凝土上漿面不斷上升而導(dǎo)致鋼筋籠底部有泥塊堵塞。再加上混凝土過小的流動(dòng)會(huì)使混凝土中導(dǎo)管埋深過大。造成鋼筋籠質(zhì)量問題有其自身重量太輕不能與孔口形成固定，或鋼筋籠出現(xiàn)變形或不直現(xiàn)象。

解決措施：套管會(huì)因其管子底部?jī)?nèi)壁上黏附著許多砂漿或土粒而出現(xiàn)變形和坑洼不平現(xiàn)象，若將套管拔掉，鋼筋籠被針給帶了上來，針對(duì)此類情況應(yīng)在成孔前對(duì)最下部套管的內(nèi)壁進(jìn)行檢查，及時(shí)清理大量黏著物堆積的套管。如果已經(jīng)發(fā)生變形，要對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)。完成成孔工作后用大錘式抓斗反復(fù)升降，丟棄管內(nèi)部上堆積的土砂，使孔底處于水平狀態(tài)。若鋼筋籠的外徑和套管內(nèi)壁之間距離較小，大部分原因是有粗骨料存在于是套管內(nèi)壁和箍筋之間，導(dǎo)致出現(xiàn)鋼筋上浮現(xiàn)象。解決此類現(xiàn)象的措施為將粗骨料在套管內(nèi)部和箍筋之間的距離擴(kuò)大2倍即可。當(dāng)對(duì)鋼筋籠初始位置并固定在孔口的施工確認(rèn)后，可縮短灌注時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)迅速灌注，為避免混凝土的頂層向鋼筋籠進(jìn)入時(shí)流量變小，可增加外加劑。當(dāng)混凝土接近籠時(shí)要求導(dǎo)管在1.6～2.0埋深。

（2）斷樁現(xiàn)象：造成斷樁的原因多為在灌柱的過程中導(dǎo)管提升過高，導(dǎo)致混凝土和導(dǎo)管內(nèi)部脫離；對(duì)堵塞在導(dǎo)管的物體未能及時(shí)清理；當(dāng)表層的混凝土流量小時(shí)還在不斷對(duì)混凝土進(jìn)行灌注，表層下的混凝土順著導(dǎo)管壁沖破表層混凝土的頂面，含有沉渣和浮漿的表層吸附在表層，從而形成斷樁。

解決措施：在初期階段出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，若孔內(nèi)的混凝土未有3m時(shí)，要迅速采用氣舉發(fā)吸渣，清理未凝結(jié)的混凝土后再重新灌注。如果灌注未達(dá)到20m時(shí)，利用牙輪鉆清除1.5m厚的表層混凝土。若灌注已達(dá)到20m時(shí)，混凝土開始凝結(jié)，孔內(nèi)混凝土未達(dá)到50m時(shí)切除部分鋼筋籠，使用沖擊鉆迅速清除混凝土碎塊后重新灌注即可。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣？.扁擔(dān)河特大橋樁基旋挖鉆鉆孔施工技術(shù)[J].水利水電技術(shù)，2013，41（5）：52-54，59.

[2]任亞偉，馬艷平，趙俊峰等.人工挖孔樁孔內(nèi)綁扎鋼筋籠施工技術(shù)探析[J].山東煤炭科技，2012，（3）：175-176.DOI：10.3969/ j.issn.1005-2801.2012.03.105.

[3]趙惠蓉.水利工程鉆孔灌注樁質(zhì)量控制及旋挖鉆的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2012，40（7）：69-70.DOI：10.3969/ j.issn.1007-7596.2012.07.031.

[4]呂百勝.淺談樁基結(jié)構(gòu)形式的防洪堤在造孔中遇到塊石的處理[J].科技資訊，2010，（14）：47.DOI：10.3969/ j.issn.1672-3791.2010.14.034.

[5]宋志剛，高偉.人工挖孔灌注樁樁基施工方法淺析——以安陽(yáng)市東區(qū)老干部活動(dòng)中心樁基施工為例[J].河南水利與南水北調(diào)，2011，（6）：15-16.

[6]胡濱.西安市太平河穿越繞城高速樁基工程中鋼筋混凝土鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J].陜西水利，2014，（3）：59-61.endprint