水利施工鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

田 浩，馬文濤，薛宇超

（北京京水建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100089）

水利工程項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及社會(huì)的穩(wěn)定運(yùn)行都具有至關(guān)重要的影響，為了更好地發(fā)揮出水利工程在保障國(guó)計(jì)民生中的作用價(jià)值，必須要確保水利工程的平穩(wěn)運(yùn)行。在大規(guī)模的水利工程施工建設(shè)過程中，鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)在應(yīng)用過程中施工效率較高、施工投入成本較低、施工適用性較強(qiáng)且施工周期較短，施工技術(shù)的應(yīng)用并不會(huì)受到其他外界因素的影響，因此，在許多大型水利工程中都得到了廣泛的應(yīng)用。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)的概念

鉆孔灌注樁施工技術(shù)其實(shí)是一種應(yīng)用，在工程建設(shè)領(lǐng)域的施工方法，其施工原理就是利用機(jī)械鉆孔的施工方式，通過人工挖掘或鋼管及土等形式構(gòu)建地基鉆孔并且在樁孔內(nèi)部設(shè)置鋼筋籠，灌注混凝土后形成具有一定強(qiáng)度和支撐力的地狀結(jié)構(gòu)。鉆孔灌注樁施工技術(shù)可以根據(jù)不同的程孔形式進(jìn)行區(qū)分。相比于其他地基施工技術(shù)來說，鉆孔灌注樁技術(shù)具有較為顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。首先，在施工過程中鉆孔灌注樁技術(shù)施工設(shè)備的振動(dòng)感以及發(fā)出的噪音更小。其次，鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用能夠超過預(yù)制樁的樁徑要求，確保樁體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。第三，鉆孔灌注樁技術(shù)在多種地質(zhì)條件下都能夠應(yīng)用，對(duì)于施工過程中地基地質(zhì)條件的適應(yīng)性良好。除此之外，鉆孔灌注樁技術(shù)在施工過程中也具有一定的缺陷性，施工結(jié)束之后很難對(duì)混凝土的形成質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的管理，不利于后期混凝土養(yǎng)護(hù)工作的開展，因此，鉆孔灌注樁施工技術(shù)對(duì)于施工質(zhì)量的要求較為嚴(yán)格。

在鉆孔灌注樁施工過程中容易出現(xiàn)一些由技術(shù)層面帶來的施工質(zhì)量問題，其主要表現(xiàn)為塌孔、收縮和鉆孔偏斜這三個(gè)問題。針對(duì)塌孔問題，不能在問題形成以后進(jìn)行補(bǔ)救處理而是應(yīng)該通過提前預(yù)防的方式，針對(duì)施工區(qū)域的地層特點(diǎn)以及地質(zhì)條件有效地控制泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)。與此同時(shí)，如果施工區(qū)域的地質(zhì)較為松軟，還應(yīng)該嚴(yán)格地控制鉆孔的速度和效率，避免由于鉆孔速度過快而影響到地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在水利工程中經(jīng)常會(huì)面臨著地下水位較高的施工條件，為了避免地下水位升高，對(duì)施工過程帶來的影響，還應(yīng)該做好施工環(huán)境的防護(hù)工作。對(duì)于收縮問題的處理，首先要選擇一些直徑較大的鉆頭設(shè)備，確保鉆頭設(shè)備能夠在滿足孔徑要求的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大，同時(shí)還應(yīng)該注重檢查設(shè)備的應(yīng)用能力，如果在鉆孔過程中出現(xiàn)了收縮問題就應(yīng)該立刻進(jìn)行修復(fù)。對(duì)于樁孔偏斜的問題，首先，需要確保施工范圍內(nèi)具有足夠的平整度，保障鉆機(jī)能夠在施工過程中不具備較大的晃動(dòng)條件，如果已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的偏斜問題，就需要降低鉆孔的速度對(duì)已經(jīng)鉆好的孔洞進(jìn)行復(fù)掃，最終達(dá)到糾正偏斜的效果。

2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 降低了施工成本投入

鉆孔灌注樁技術(shù)是水利工程中確保地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及承載能力最為有效的一種方式，同時(shí)也是能夠保障水利工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用，極大地提升了水利工程的施工效率，同時(shí)還能夠節(jié)約工程造價(jià)投入。除此之外，高質(zhì)量的水利工程也能夠減少后期的維護(hù)成本，滿足我國(guó)現(xiàn)階段水利工程建設(shè)過程中的綠色環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展理念。

2.2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)能夠提升水利工程地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

水利工程在施工過程中時(shí)常會(huì)遇到松軟地質(zhì)或地下水因素的干擾，導(dǎo)致水利工程的周邊建設(shè)施工環(huán)境較差，同時(shí)也會(huì)影響到其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及承載能力，這與水利工程后期的運(yùn)行質(zhì)量之間具有密不可分的關(guān)系。而鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用，可以通過利用鋼筋籠與混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強(qiáng)的特質(zhì)，極大地提升水利工程地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，幫助水利工程改善由于地下水土質(zhì)以及問題帶來的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定問題。鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地提升水利工程地基結(jié)構(gòu)的承載性，通過混凝土與土層結(jié)構(gòu)之間的相互融合不斷改善水利工程的地基條件，確保水利工程的運(yùn)行安全性和使用壽命。

3 水利工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的施工要點(diǎn)

3.1 鉆孔準(zhǔn)備工作

在準(zhǔn)備工作中，首先必須要規(guī)劃好施工區(qū)域的面積，并且快速清掃施工區(qū)域中存在的其他雜質(zhì)，對(duì)施工區(qū)域的軟土地基等其他問題進(jìn)行處理。如果在施工過程中遇到了松軟的地基，還應(yīng)該采用沙礫進(jìn)行回填并且對(duì)施工區(qū)域表面進(jìn)行平整工作，這樣才能夠確保工作平臺(tái)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保障工作過程中地基平臺(tái)能夠承受機(jī)器的震動(dòng)。

3.2 護(hù)筒的埋設(shè)

鉆孔灌注樁施工技術(shù)經(jīng)常在水下進(jìn)行，因此，必須要選擇合適的護(hù)筒材質(zhì)以及護(hù)筒規(guī)格，才能夠?yàn)槭┕ぜ夹g(shù)的開展?fàn)I造良好的施工環(huán)境。通常情況下，再選擇護(hù)筒時(shí)，其內(nèi)部的直徑應(yīng)該超過鉆孔灌注樁的直徑40 cm左右。在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，主要應(yīng)用的方法為人工挖掘填埋的方式。護(hù)筒下放到挖掘溝后需要將護(hù)筒四周快速填住并且進(jìn)行壓實(shí)處理。在填筑過程中經(jīng)常采用的方式為分層填筑方法，在每一層填筑結(jié)束之后都需要對(duì)填筑區(qū)域進(jìn)行夯實(shí)處理，確保填筑區(qū)域的壓實(shí)密度。在埋設(shè)過程中，還需要隨時(shí)檢查護(hù)筒的位置以及垂直度，確保護(hù)筒與地面始終保持垂直狀態(tài)，避免在埋設(shè)過程中發(fā)生護(hù)筒形態(tài)變化或護(hù)筒偏移的問題。在埋設(shè)過程中，護(hù)筒結(jié)構(gòu)的底標(biāo)高應(yīng)該略高于鉆孔，灌注樁頂部的設(shè)計(jì)位置，此外，還應(yīng)該根據(jù)施工區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)條件確定護(hù)筒的埋設(shè)長(zhǎng)度，確保后期的鉆孔施工環(huán)節(jié)以及灌注混凝土施工環(huán)節(jié)能夠順利進(jìn)行。

3.3 水泥漿的制備工作

在鉆孔施工過程中需要利用水泥漿對(duì)孔壁的位置進(jìn)行保護(hù)，避免鉆頭危害到施工區(qū)域的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在進(jìn)行水泥漿制備的過程中，盡可能的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)成的原材料進(jìn)行調(diào)配，這樣不僅能夠有效地降低施工過程中的成本投入，同時(shí)還能夠避免水泥漿原材料在運(yùn)輸過程中，由于受到外界自然環(huán)境影響產(chǎn)生性質(zhì)變化。通常情況下，水泥漿在制備過程中采用的是混合原材料，主要利用膨潤(rùn)土、黏土以及一些外加化學(xué)混合劑攪拌而成，在水泥漿制備過程中，需要對(duì)水泥漿的性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)（如表1），并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的結(jié)果以及工程技術(shù)的開展要求對(duì)水泥漿的配比進(jìn)行靈活地調(diào)整。

表1 泥漿的性能指標(biāo)

3.4 鉆孔過程

在鉆孔施工過程中，主要需要控制孔壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及鉆機(jī)與孔洞的垂直度。在鉆孔過程中，檢測(cè)人員必須要隨時(shí)觀察鉆孔的傾斜程度，通常情況下，每次鉆機(jī)深入5 m之后就應(yīng)該檢測(cè)一次孔徑以及孔洞偏斜的狀況，將孔洞偏斜的狀況控制在1%以內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了孔洞偏斜問題還應(yīng)該及時(shí)予以校正，并且做好鉆孔的記錄工作與交接工作。

在鉆孔施工結(jié)束之后，施工人員應(yīng)該隨時(shí)檢查孔洞的合格率（如表2），在沒有出現(xiàn)孔洞偏斜等其他問題后，就應(yīng)該及時(shí)對(duì)孔洞內(nèi)部的其他雜質(zhì)進(jìn)行清理。檢查孔洞合格率的內(nèi)容主要包含孔位、偏斜率以及孔深這三個(gè)方面，其中，鉆孔的位置主要是由導(dǎo)線位置來控制和決定的，而鉆孔的偏斜程度，需要用測(cè)量設(shè)備或鋼絲繩進(jìn)行檢測(cè)，孔深也需要采用其他輔助測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。在清理孔洞時(shí)需要注意采用合適的力度，避免在清理過程中由于力度過大改變孔深或孔徑。

表2 鉆（挖）孔樁鋼筋骨架的允許偏差和檢驗(yàn)方法

3.5 鋼筋籠的架設(shè)

首先，在水利工程中鋼筋籠需要按照分階段的方式進(jìn)行制作。在制作過程中，必須要考慮到不同階段的接口以及每一階段的長(zhǎng)度。首先，必須要確保鋼筋籠接口部位的焊接緊密性，確保鋼筋籠在吊裝過程中不會(huì)出現(xiàn)較大的變形問題。其次，需要保障鋼筋籠在下放的過程中，能夠以順直的角度下放并且盡量符合鋼筋籠在孔洞中的放置位置，使鋼筋籠能夠與承接臺(tái)順利地搭接。第三，如果在施工過程中采用的是焊接的方式進(jìn)行鋼筋籠的接頭工作，那么，在正式進(jìn)行焊接施工之前需要將接頭的頂部向另一邊偏折，避免焊接部位在吊裝過程中出現(xiàn)彎折或折斷的問題。最后，鋼筋籠在運(yùn)輸以及吊裝時(shí)，為了防止內(nèi)部的十字支撐架出現(xiàn)位置偏移問題，還應(yīng)該在吊裝之前從內(nèi)側(cè)捆綁與鋼筋籠等長(zhǎng)的鋼管。在正式吊裝之前，還需要對(duì)鋼筋籠的骨架結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定性進(jìn)行檢查，確保鋼筋籠的規(guī)格以及骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性滿足質(zhì)量要求才能夠進(jìn)行下放。

3.6 導(dǎo)管施工

在進(jìn)行導(dǎo)管施工過程中，首先必須要選擇滿足施工質(zhì)量要求的導(dǎo)管材料，施工之前應(yīng)該測(cè)試導(dǎo)管的強(qiáng)度以及支撐能力。在使用之前，還應(yīng)該對(duì)導(dǎo)管的水密承壓能力以及導(dǎo)管接頭處的抗壓能力進(jìn)行測(cè)試，初次使用的導(dǎo)管還應(yīng)該進(jìn)行拆分保養(yǎng)工作。如果采用的是螺旋式的連接方式，那么在進(jìn)行導(dǎo)管安裝時(shí)，還應(yīng)該在導(dǎo)管的接口部位用密封圈對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行二次密封，確保導(dǎo)管接口處的牢固性以及緊密性。與此同時(shí)，為了保障導(dǎo)管能夠在水下也保障密封性，還應(yīng)該在接口處涂抹黃油。在進(jìn)行混凝土水下灌注施工之前，必須要確保導(dǎo)管內(nèi)部的清潔性，可以采用導(dǎo)管內(nèi)部清洗的方式將導(dǎo)管內(nèi)部的雜質(zhì)和其他垃圾清除。

3.7 澆筑混凝土的配制

在預(yù)制混凝土材料之前，需要對(duì)參與混凝土配比的各種原材料進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，可以通過水利工程施工的國(guó)家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行原材料的性能檢查，確保混凝土在攪拌之后還能夠滿足水利工程施工的強(qiáng)度要求以及耐久性要求。尤其是在施工過程中，如果遇到陰雨天氣還應(yīng)該增加對(duì)混凝土原材料的性能測(cè)量次數(shù)，并且根據(jù)混凝土材料的配比狀況靈活地調(diào)整骨料以及用水量。

3.8 混凝土澆筑施工

在混凝土澆筑施工中，首先應(yīng)該做好施工前的準(zhǔn)備工作。在清孔作業(yè)結(jié)束之后，混凝土澆筑施工之前，首先要保證孔內(nèi)的泥漿性能，滿足施工指標(biāo)，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足水利工程規(guī)范建設(shè)要求之后，需要經(jīng)過工程監(jiān)理簽字同意后，才能夠進(jìn)行混凝土澆筑施工。在水利工程的水下混凝土施工位置，需要采用導(dǎo)管澆筑的方法，正式澆筑施工開始之前還應(yīng)該對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行壓力試驗(yàn)，確保導(dǎo)管接口的緊密性才能夠進(jìn)行施工。其次，在混凝土澆筑過程中還需要選擇合適的澆筑方法。鉆孔灌注樁澆筑過程中的混凝土主要采用的是商品混凝土材料，在澆筑過程中，應(yīng)該安排專門的記錄人員隨時(shí)測(cè)量孔深，并且掌握混凝土在澆筑管道內(nèi)部的上升高度。在混凝土澆筑施工過程中必須要確保澆筑的連貫性，在混凝土發(fā)生初次凝結(jié)現(xiàn)象之前，就應(yīng)該結(jié)束第一批次的混凝土施工?；炷翝仓母叨葢?yīng)該高于設(shè)計(jì)頂?shù)臉?biāo)高，通常情況下，可以高出50~100 cm，然后再拆除導(dǎo)管，清除導(dǎo)管內(nèi)部的泥漿以及其他雜質(zhì)。

4 結(jié)語

水利工程的建設(shè)關(guān)系到了國(guó)計(jì)民生，水利工程的使用壽命以及運(yùn)行質(zhì)量牽動(dòng)著每一個(gè)人的心。鉆孔灌注樁技術(shù)的出現(xiàn)極大地提升了水利工程中低級(jí)結(jié)構(gòu)的承載能力，能夠有效地改善由于松軟地質(zhì)或地下水問題帶來的地基結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性。因此，在施工過程中更應(yīng)該把握施工技術(shù)要點(diǎn)，通過控制鉆孔位置、做好材料配比、控制混凝土澆筑質(zhì)量等技術(shù)手段，確保鉆孔灌注樁技術(shù)的施工應(yīng)用性能。