水利工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

孟向陽 （蒙城縣水利局次淮河工程管理所，安徽 亳州 233500）

1 工程概述

某供水工程的改擴(kuò)建既包括取水工程，又包括供水工程。其取水工程當(dāng)中，具體組成包括庫內(nèi)、庫尾的集水池，設(shè)置在兩岸的側(cè)向入滲集水廊道、引水箱涵還有匯水池。在取水工程中，處理其泵站副廠房地基時(shí)，選擇的是鉆孔灌注樁。廠房位置距主河槽僅20m。因所在地形較陡，工程的地面高程基本在594.3m～606.1m，無法滿足設(shè)計(jì)要求，故而通過人工方式做半填半挖處理，對于坡根處展開削坡開挖處理，自臨河區(qū)取土進(jìn)行回填，筑成平的前高程為603m。

本實(shí)驗(yàn)中先通過燒毛處理將濾料表面的纖毛燒掉，通過壓光改善表面結(jié)構(gòu)，使濾料表面光滑、平整、厚度均勻，利于清灰，減少孔徑大小，粉塵不易進(jìn)入濾料深層，提高濾料使用壽命及過濾效果。

1.1 地質(zhì)

第①層是以卵礫石、低液限黏土與碎塊石為主，厚8.4m的雜填土，結(jié)構(gòu)并不緊湊，局部含漂石，存在架空現(xiàn)象。通過動(dòng)力觸探試驗(yàn)得到的錘擊數(shù)在3～18之間，其均值為12.3，修正后的錘擊數(shù)為2.9～17.3擊，均值為11.7。

第②層是厚3.4～7.5m的卵石混合土，結(jié)構(gòu)并不緊湊，具備較大含泥量，局部含大量泥礫，通過動(dòng)力觸探試驗(yàn)得到的錘擊數(shù)在7～20之間，其均值為11.3擊，修正后的錘擊數(shù)為5.4～19.1，其均值為9.6。

第③層是厚1.0～5.2m的低液限黏土，呈現(xiàn)灰褐色，局部含礫，結(jié)構(gòu)并不緊湊，狀態(tài)在軟塑～可塑程度；修正后得到的天然密度在1.74～1.83g/cm之間，其均值為1.79g/cm；干密度經(jīng)修正后為1.36～1.49g/cm，其均值為1.44g/cm；孔隙比基本在0.613～0.763；具有中等壓縮性，每MPa的天然壓縮系數(shù)基本在0.18～0.31之間；飽和狀態(tài)下，摩擦角準(zhǔn)18.1°～20.6°，快 剪 凝 聚 力 16.0～22.5kPa。

第④層3.1～14.9m厚，是結(jié)構(gòu)相對較為密實(shí)的卵石混合土，卵礫石基本呈次棱角～次圓狀，成分大部分是灰?guī)r，分選不佳，局部存在架空問題；漂卵石占比在18.35%～57.35%之間，礫粒占比在27.4%～62.6%之間，砂粒占比在8.10%～44.90%之間，粉黏粒占比在0.81%～15.40%之間，不均勻系數(shù)基本在13.8～643.0間，曲率系數(shù)基本在0.1～26.0間。通過動(dòng)力觸探試驗(yàn)得到的錘擊數(shù)在6～20之間，其均值為13.0，經(jīng)過修正后的錘擊數(shù)在4.3～13.6之間，其均值為9.2。

SPF級BALB/c雌性小鼠，4～6周齡，購自湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證 號 SCXK（湘 ）2013‐0004，動(dòng) 物 合 格 證 號43004700025656。動(dòng)物自購買之日起，在光暗周期為12 h/12 h環(huán)境中適應(yīng)性喂養(yǎng)5 d，自由獲取食物與水。

1.2 地基處理的施工方案比選

因副廠房部分的基礎(chǔ)底始終高程為603.25m，天然地基以雜填土為持力層，成分較為雜亂，結(jié)構(gòu)也不緊湊，且存在架空現(xiàn)象，屬欠壓密土，其承載力也不夠高，達(dá)不到工程要求，其下第②層和第③層，結(jié)構(gòu)同樣不夠緊湊，也達(dá)不到承載力要求。故而必須對地基展開處理。按下表對幾種常用的地基處理施工方案做比對。經(jīng)評審后，最終選擇鉆孔灌注樁方案對地基實(shí)施處理。

從上述數(shù)據(jù)來看，配電網(wǎng)重構(gòu)后，該網(wǎng)絡(luò)的功耗從重構(gòu)前的511.4 kW下降到了466.1 kW，從圖5中來看，網(wǎng)絡(luò)中的第9個(gè)節(jié)點(diǎn)為電壓最低點(diǎn)，重構(gòu)前為0.968 p.u，重構(gòu)后為0.971 p.u?？梢娊?jīng)過算法重構(gòu)將系統(tǒng)的功耗降低又改善了電壓質(zhì)量。驗(yàn)證混合GA-PSO對配網(wǎng)重構(gòu)的優(yōu)越性。

2 鉆孔灌注樁

將該值代入2008版《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中，按公式 N＝848kN＜R＝939.5kN說明承載力可以符合要求。

2.1 相關(guān)參數(shù)

按2008版《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》展開計(jì)算，可得單樁承載力在豎向上的極限值。

地基處理的施工方案比對

ZK14-4地質(zhì)土層分布

2.2 承載力驗(yàn)算

由表4可知，該模型的F值為29.59，Prob>F值的概率小于0.0001，表明模型顯著，精確度高，模擬效果好。當(dāng)變量的Prob>F值的概率<0.05時(shí)，認(rèn)為該項(xiàng)對模型影響顯著χ1， χ2，χ3，χ2χ3 ， χ12， χ22， 對脫水量影響顯著，其中微波作用時(shí)間和微波功率χ1，χ2，χ12， χ22對脫水量的影響顯著，表明影響因子對響應(yīng)值不是簡單的線性關(guān)系；而物料量影響不顯著。

樁徑d一般在600～1200mm之間，該工程中取為700mm。要求以承載力比較高的土層當(dāng)作持力層，本工程選擇④層土為鉆孔灌注樁的持力層，要求灌注樁進(jìn)入第④層中的深度為1.75m，樁體有效長度均值為17.5m。布樁時(shí)要求一柱一樁，樁數(shù)確定為24。

式中Q為單樁承載力在豎向上的極限標(biāo)準(zhǔn)值；Q是承載力極限中的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)阻力；Q是承載力極限中的標(biāo)準(zhǔn)端阻力；u表示樁截面的周長（m）;q是樁側(cè)第i層土體的標(biāo)準(zhǔn)阻力極限值，若當(dāng)?shù)責(zé)o可參考經(jīng)驗(yàn)時(shí)，需要按2008版《建筑柱基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定取值；l表示樁周第i層厚度；q是樁端的標(biāo)準(zhǔn)極限阻力值，若無可參考經(jīng)驗(yàn)時(shí)，同樣按2008版《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》取值；A表示樁端面積。

按照2008版的《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》對單樁承載力的豎向特征值展開計(jì)算。

式中R為單樁承載力的豎向特征值；K表示安全系數(shù)，取值為2。

建立三個(gè)機(jī)制，首先是領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)機(jī)制，縱向上加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，橫向加強(qiáng)聯(lián)系。其次是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)制，建立黨建工作目標(biāo)責(zé)任制，明確黨支部領(lǐng)導(dǎo)核心、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、管理服務(wù)作用。明確網(wǎng)格黨支部“示范引領(lǐng)、組織協(xié)調(diào)、關(guān)愛黨員、聯(lián)系群眾”四項(xiàng)主要職能，每周召開一次黨支部例會(huì)保持信息互通。再次是黨員管理機(jī)制。通過網(wǎng)格，將在職黨員、離退休黨員教育管理全覆蓋。

按上圖對ZK14-4地質(zhì)土層分布進(jìn)行承載力驗(yàn)算。

泵站副廠房為三層與二層復(fù)合的鋼混框架結(jié)構(gòu)，其平面尺寸長30m，寬16.2m，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體選擇的是燒結(jié)多孔磚。通過PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件展開計(jì)算，在標(biāo)準(zhǔn)組合荷載效應(yīng)工況下，其承重柱的軸向承力最大值為848kN。

2.3 樁身承載力

3 施工

3.1 施工工藝

泥漿護(hù)壁鉆孔灌注工藝噪音低、幾乎無振動(dòng)、擾動(dòng)小。其流程為：先測量放線，然后移動(dòng)鉆機(jī)使其就位，接著就鉆孔、注泥漿，然后邊下套管邊鉆孔、成孔后排渣、清孔，將鋼筋籠吊放好，清底后插入導(dǎo)管，澆混凝土，然后將導(dǎo)管拔出，將樁頂鋼筋插入，即可成樁。

①組織施工人員開展相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，使其應(yīng)用于水箱涵施工技術(shù)的能力提升，從而能夠?qū)κ┕ぶ懈鞣N可能出現(xiàn)的問題及時(shí)應(yīng)對[4]；②對施工人員的職業(yè)道德素質(zhì)進(jìn)行提升，使其在施工期間能夠?qū)⑹┕ぜ夹g(shù)的操作規(guī)范嚴(yán)格貫徹落實(shí)，不以敷衍心態(tài)工作和偷工減料，以高度的工作責(zé)任心認(rèn)真履行自身職責(zé)[5]；③嚴(yán)謹(jǐn)選用相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才，施工技術(shù)人員的能力和水平需達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)持要求施工技術(shù)人員持證上崗從而將整體的施工團(tuán)隊(duì)素質(zhì)提升。

3.2 施工要點(diǎn)

①現(xiàn)場測量樁位基準(zhǔn)點(diǎn)，并通過另一點(diǎn)做校核，控制偏差在10cm內(nèi)。

第⑤層是170m厚的寒武系中統(tǒng)張夏組厚～巨厚層鮞狀?yuàn)A薄層灰?guī)r，其主要成分是泥質(zhì)條帶灰?guī)r，具有堅(jiān)硬的巖性，包含1～3m厚的強(qiáng)風(fēng)化層，5～15m厚的弱風(fēng)化層。地下水位在勘察期間保持在11.7～13.2m埋深處，高程因水庫蓄水位影響而在590.39～591.85m之間波動(dòng)。

②鉆機(jī)必須平穩(wěn)就位。為控制好孔深，機(jī)架上或機(jī)管上必須做相應(yīng)標(biāo)尺。

③鉆到某深度時(shí)需要暫時(shí)停鉆，向孔內(nèi)注入預(yù)先調(diào)好密度的泥漿，再繼續(xù)鉆進(jìn)。成孔后的垂直度偏差要求在1%內(nèi)。

④工程中清孔2次，成孔后，清孔1次；鋼筋籠吊放好后，澆混凝土前再次清孔。

⑤二次清孔時(shí)，一定要用稀漿換出孔內(nèi)濃漿。澆混凝土期間，導(dǎo)管一直埋于混凝土中，不可將其提出。

通過SPSS19.0軟件分析和處理本次研究數(shù)據(jù),計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,計(jì)數(shù)資料用百分?jǐn)?shù)(%)描述,行卡方檢驗(yàn),獨(dú)立樣本t值檢驗(yàn)組間對比,對比差異用P值表示,若P<0.05,則統(tǒng)計(jì)學(xué)意義成立。

4 檢測

施工28d后，采用低應(yīng)變動(dòng)力檢測法檢測樁身是否完整。按所測波形特性，參照混凝土強(qiáng)度要求，將其分成四類：樁身基本保持完整為一類；缺陷輕微為二類；缺陷明顯為三類；缺陷嚴(yán)重或斷樁為四類。檢測時(shí)按10%抽樣，要求至少取10根樁，共實(shí)測了10根，其樁縱波曲線具有較好規(guī)律性，樁間無異常反射波，無明顯質(zhì)量問題，均為完整的一類樁。隨機(jī)取3根做單樁靜載試驗(yàn)，測得其特征值在939.5kN以上，符合設(shè)計(jì)要求。由試驗(yàn)可知：其樁基承載力與質(zhì)量均符合設(shè)計(jì)要求，說明本次設(shè)計(jì)的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)安全合理。

5 結(jié)語

實(shí)踐證明，鉆孔灌注樁用于水利工程地基處理完全可行。其施工技術(shù)成熟可靠，可強(qiáng)化承載力，降低沉降變形，在多種復(fù)雜地基中適用。