李 濤

（青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500）

0 引言

水利工程的質(zhì)量直接關(guān)乎人們的生產(chǎn)和生活，作為一項(xiàng)重要的基建工程，也受到了廣泛關(guān)注。施工過程中應(yīng)該重視鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)其應(yīng)用的范圍和應(yīng)用的過程等進(jìn)行全面分析。而鉆孔灌注樁施工技術(shù)涉及的施工要求較多，應(yīng)用中如果沒有按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工，將會(huì)留下安全隱患，給施工單位帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。因此，該文對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用和一些施工細(xì)節(jié)等進(jìn)行了分析，為之后開展該技術(shù)的應(yīng)用等提供保障。

1 水利工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

鉆孔灌注樁主要是指運(yùn)用機(jī)械鉆孔，現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土而形成的圓柱形樁基?，F(xiàn)階段，我國科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，技術(shù)水平也得到了提升，鉆孔樁的技術(shù)和施工工藝都得到了全面的提升。鉆孔灌注樁質(zhì)量也得到了提升，其廣泛地應(yīng)用到工程建設(shè)中，尤其是樁基的施工中。鉆孔灌注樁的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：1）無論是陸地的工程還是水域工程，都能夠適用于鉆孔灌注樁，其適用性較強(qiáng)。2）成樁過程中，樁徑的尺寸或者樁長的尺寸等，都可以根據(jù)實(shí)際的工程情況進(jìn)行調(diào)整，提升樁基的承載能力。3）工程樁基施工過程中，鉆孔灌注并不需要使用木材，有效降低了施工的成本。4）易于操作，污染少，能夠?qū)χ苓叺氖┕がF(xiàn)場(chǎng)起到保護(hù)的作用。

2 鉆孔灌注樁技術(shù)在水利施工中的實(shí)例應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目的概況分析

該項(xiàng)目主要以某水利工程為案例進(jìn)行分析，該項(xiàng)目主要采用泥漿護(hù)壁鉆孔的施工方法。其工藝流程:場(chǎng)地的平整-制備泥漿-埋設(shè)護(hù)筒-鋪設(shè)工作的平臺(tái)-安裝鉆機(jī)開展定位工作-鉆進(jìn)成孔-對(duì)孔進(jìn)行清除和檢查后提升孔的質(zhì)量-下方鋼筋籠-灌注水下混凝土-對(duì)護(hù)筒拔出去-最后檢查質(zhì)量。該項(xiàng)目主要采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆，其土層主要是粉砂、黏性土和土軟巖等，其孔徑為800mm～2500mm?？咨顬?0m～100m。

2.2 鉆孔施工

2.2.1 設(shè)備和機(jī)具的選擇

該文根據(jù)其地質(zhì)的情況，鉆孔樁主要選用沖擊鉆成孔施工工藝，使用沖擊鉆機(jī)11臺(tái)，由于該工程的工期相對(duì)緊張，在遇到天氣不好的情況時(shí)，就會(huì)在中途增加2臺(tái)機(jī)具，其中鉆機(jī)性能的指標(biāo)如表1所示。

表1 簡易沖擊鉆機(jī)的性能指標(biāo)

2.2.2 沖擊鉆機(jī)成孔工藝

布置機(jī)具。機(jī)具布置時(shí)會(huì)根據(jù)鉆機(jī)類型而異，沖擊鉆機(jī)一般都會(huì)準(zhǔn)備鉆架。在埋設(shè)護(hù)筒后，就能夠保證鉆機(jī)就位，立好鉆架，使得吊繩能夠與樁孔中心保持在一個(gè)垂直線上，其偏差不得大于2cm，并且只要拉好風(fēng)攬繩就可以進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)。其中護(hù)筒的埋設(shè)如下。材料主要使用鋼護(hù)筒，其直徑為2m，該護(hù)筒中還應(yīng)該留出進(jìn)出降口，即分別為200mm的漿口和400mm的漿口。護(hù)筒的頂端還應(yīng)該設(shè)置專門的吊環(huán)，下端設(shè)置專門的刃腳。護(hù)筒的安裝還需要重視對(duì)樁的保護(hù)，即運(yùn)用十字交叉的方法，對(duì)十字線到樁位附近的4個(gè)保護(hù)樁進(jìn)行保護(hù)。

護(hù)筒埋設(shè)的深度主要表現(xiàn)如下。護(hù)筒主要采用挖孔埋設(shè)方式，旋鉆機(jī)護(hù)筒埋設(shè)深度分別為3.5m、4.0m、4.5m，反循環(huán)鉆機(jī)護(hù)筒埋設(shè)的深度主要是1.5m、1.7m、1.8m。樁位在進(jìn)行重新復(fù)核時(shí)應(yīng)保證鉆機(jī)就位和樁位恢復(fù)，并在其之前進(jìn)行復(fù)核。護(hù)筒中心的偏差和樁位中心的偏差應(yīng)該符合其標(biāo)準(zhǔn)范圍；切實(shí)保護(hù)護(hù)筒埋設(shè)的穩(wěn)定性，相關(guān)數(shù)值進(jìn)行檢查，以保證埋設(shè)位置的精準(zhǔn)性。鋼護(hù)筒的傾斜度應(yīng)該控制在1%以內(nèi)，其注漿工藝流程圖如圖1所示。

圖1 注漿工藝流程圖

2.2.3 泥漿的配制和循環(huán)

應(yīng)用清水護(hù)臂：進(jìn)入鉆孔時(shí)，鉆錐就會(huì)對(duì)黏土等產(chǎn)生較大沖擊，在對(duì)其進(jìn)行攪拌后，使黏土形成泥漿。泥漿的比重應(yīng)在1.2～1.4。鉆進(jìn)時(shí)為了有效控制泥漿的比重，應(yīng)該適當(dāng)?shù)赝度肭逅蛘唣ね恋取?/p>

反循環(huán)工藝的形成：利用泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)帶動(dòng)鉆孔上升，噴射的泥漿上升到孔口后，泥漿泵就會(huì)抽出帶渣的泥漿，進(jìn)而對(duì)泥漿進(jìn)行循環(huán)和凈化[2]。其泥漿各項(xiàng)指標(biāo)要求如表2所示。

表2 鉆孔泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)要求

2.2.4 鉆進(jìn)

在該工程施工中，采用小沖程開孔，低錘密擊，錘高控制在0.4m～0.6m，及時(shí)加入片石或者黏土泥漿護(hù)壁，進(jìn)而使得孔壁擠壓密實(shí)或者豎直、圓順，再發(fā)揮出導(dǎo)向作用?？咨钸_(dá)護(hù)筒底以下3m～4m后，這樣才能加快速度，通過正常沖擊，將錘高控制在1.5m～2.0m，沖擊的頻率在8次/min～10次/min。隨時(shí)測(cè)定泥漿比重，及時(shí)加入黏土或者注入清水使得泥漿比重能夠符合要求，經(jīng)常檢查鉆頭轉(zhuǎn)向裝置的靈活性，了解鉆頭的磨損程度，及時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行調(diào)整，加焊鉆頭，以防止出現(xiàn)十字孔或者縮孔的情況。

2.3 水下混凝土配合比測(cè)試

2.3.1 材料的選擇

施工材料主要選用普通硅酸鹽類水泥，做好原材控制工作，驗(yàn)證其實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)，即強(qiáng)度最小值控制為42MPa。同時(shí)，在使用礦粉時(shí)，應(yīng)盡可能磨細(xì)，使得混凝土拌合性能得到有效提升。在制定混凝土規(guī)格與礦粉渣規(guī)格時(shí)，其兩者存在較大聯(lián)系，即混凝土規(guī)格小于C50時(shí)，礦粉渣規(guī)格應(yīng)選擇S95。在選擇粗骨細(xì)料時(shí)，應(yīng)該做好以下準(zhǔn)備：混凝土性能應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求；選擇細(xì)骨料時(shí)，選擇中粗砂；選擇粗骨料時(shí)，選擇連續(xù)級(jí)配，粗骨料粒徑不得超過導(dǎo)管內(nèi)徑的1/4；選用緩凝功能強(qiáng)的堿水劑；選用飲用水進(jìn)行拌合。

2.3.2 混凝土配合比

水下混凝土配合比設(shè)計(jì)強(qiáng)度為25MPa，配制的強(qiáng)度主要為33.2MPa，水下混凝土的試配強(qiáng)度須高于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并且其強(qiáng)度高于32.8%，其試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 水下混凝土配合比試驗(yàn)

根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果可知，配合比擬定為370（水泥）∶775（砂）∶321（碎石）∶749（碎石）∶1.850（JM-Ⅱ減水劑），重量比重為1∶2.095∶2.892∶0.5∶0.005。灌注的水下混凝土配合比中加入適量粉煤灰，配合比為水泥（361）∶砂（719）∶碎石5mm～16mm（337）。水灰比為0.54。坍落度的范圍值在18mm～22mm，檢測(cè)混凝土平均的強(qiáng)度，即33.6MPa[3]。

2.3.3 施工工藝

該工程的施工工藝為沖擊鉆成孔-采用鋼筋籠新技術(shù)-導(dǎo)管入位-檢查灌注混凝土的性能參數(shù)-清孔-計(jì)算水下灌注量-泥漿灌注。以下對(duì)此進(jìn)行了一一概述。

利用沖擊鉆成孔，混凝土在進(jìn)行攪拌時(shí)通過在攪拌站進(jìn)行攪拌，采用凈漿裹石工藝，攪拌站中經(jīng)常使用的攪拌機(jī)為2臺(tái)JS強(qiáng)制式的攪拌機(jī)；1臺(tái)JS1000拌合樓。在運(yùn)用攪拌車將8m3的混凝土運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，然后再將混凝土倒入導(dǎo)管漏斗中。鉆孔灌注樁主要利用沖擊鉆成孔，通過沖擊填充天然灌漿保護(hù)墻下的水下混凝土樁。沖擊完成后，泥漿重力下降至1.1g/cm3時(shí)泵孔，黏度需要保持在16Pa·s～17Pa·s，含砂率主要介于1.5%～2%，最后在借助壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行清孔，借助高壓氣體將沉渣吹出孔外之后，提升清孔的效果，如圖2所示。

圖2 灌注樁清孔做法

采用鋼筋籠新技術(shù)：①制作鋼筋籠時(shí)，鋼筋籠的主筋接頭需要交錯(cuò)，各段接頭數(shù)量不得超過50%。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求，布置鋼筋位置和箍筋位置。當(dāng)箍筋和主筋相互連接時(shí)，箍筋點(diǎn)可以焊接在主筋上。②加強(qiáng)筋位于主鋼筋內(nèi)部，第一個(gè)加強(qiáng)筋可以布置在樁頂部，下一道加強(qiáng)筋距離鋼筋地面10cm。③中間部分每2m設(shè)置一次，不應(yīng)超過2.5m。④連接主桿和箍筋的電弧焊需要嚴(yán)格控制電流。厚度也需要在規(guī)范值內(nèi)；在成型之后鋼筋籠需要進(jìn)行報(bào)備和加強(qiáng)檢驗(yàn)。

導(dǎo)管入位：導(dǎo)管主要采用5mm厚的鋼板卷制作而成，其直徑為250mm，中間每節(jié)的長度在2.5m左右，并且最下面的一節(jié)長度為3.76m，上面一節(jié)的米數(shù)在1m左右，主要采用絲扣連接的方式，導(dǎo)管底端的位置距離樁底需控制在35cm～40cm。導(dǎo)管在使用之前進(jìn)行承壓或者水密等試驗(yàn)。

檢查好水下混凝土的性能參數(shù)：①砼原料。粗骨料主要采用卵石，石子含泥量不得小于2%，這樣才能防止出現(xiàn)堵管的情況，使砼的流動(dòng)性得到提升。②砼初凝的時(shí)間。一般砼初凝的時(shí)間僅在3h～5h，待到鋼筋籠吊放到位后和導(dǎo)管入位之后，需要完成清孔，采用側(cè)身深錘檢查清孔，在當(dāng)清孔徹底后，深樁灌注的時(shí)間在5h～7h，需要增加緩凝劑，砼初凝的時(shí)間需要大于8h。③選擇適合的攪拌方法和攪拌時(shí)間，一般加水到出料其時(shí)間可以控制在60s～90s[4]。

灌注過程：灌注水下混凝土之前，需要對(duì)混凝土灌注量進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)出現(xiàn)清孔比較徹底，清孔后水容重取1.1g/cm3，導(dǎo)管埋深取1.4m，導(dǎo)管離孔底的距離在0.35m～0.4m。灌注混凝土操作技術(shù)：導(dǎo)管在與漏斗連接好之后，為了能夠?qū)⒌卓诘奈恢梅庾。枰捎娩摪鍓|，鋼板墊也使用鋼索緊緊地系住之后，灌注水下混凝土?；炷凉嘧⒌乃俣刃枰凑找欢ǖ囊?guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，即灌注水下的混凝土?xí)r其需要保持較快的速度，這樣才能防止出現(xiàn)坍孔或者泥漿發(fā)生沉淀的情況。施工人員應(yīng)該對(duì)灌注的時(shí)間等進(jìn)行有效控制，將其控制在合理時(shí)間內(nèi)，即8h為標(biāo)準(zhǔn)。灌注高度為10m左右，這樣做的目的就是能夠防止混凝土出現(xiàn)較大的流動(dòng)。表4對(duì)灌注的時(shí)間進(jìn)行了分析。

表4 灌注的時(shí)間參照

漏斗：在裝滿混凝土后，沖擊鉆通過提升鋼索，孔口發(fā)生返水的情況，導(dǎo)管內(nèi)部與外部之間形成了隔絕的現(xiàn)象，這樣就可以連續(xù)地進(jìn)行混凝土的灌注。灌注時(shí)還應(yīng)該提升測(cè)量的水平，在對(duì)混凝土灌注進(jìn)行計(jì)算時(shí)，測(cè)算出混凝土量，比較折算值，通過比值的對(duì)比和分析，能夠幫助施工人員了解坍孔的風(fēng)險(xiǎn)。導(dǎo)管埋深的深度為2m～6m，在拆6m管時(shí)，其時(shí)間控制在18min。導(dǎo)管外壁也需要設(shè)置羽翼防止出現(xiàn)掛鋼筋籠。為了能夠使樁頂質(zhì)量得到提升，其樁頂在設(shè)計(jì)時(shí)，其標(biāo)高以上需要加灌一定的高度，即在0.8m以上，這樣有助于灌注在結(jié)束之后及時(shí)對(duì)樁頂部的浮漿或者沉渣等進(jìn)行清除，在灌注結(jié)束之后，需要對(duì)岸上的鉆孔樁，在混凝土初凝之前將鋼護(hù)筒拔出，樁機(jī)移位后重新進(jìn)行開孔和施工。由于該工程的樁位在水中，需要在保證混凝土的強(qiáng)度后，運(yùn)用切割機(jī)對(duì)水上部分的鋼護(hù)筒進(jìn)行切除。鑿樁的長度應(yīng)該為0.8m，在應(yīng)用空壓機(jī)搭配風(fēng)鎬鑿樁時(shí)，其樁頭的混凝土進(jìn)行測(cè)試，保證其密實(shí)度符合規(guī)范，鋼筋外混凝土厚度為10cm，保護(hù)層厚度為6cm，包括圓順的尺寸和外圍尺寸等都需要在規(guī)范內(nèi)，預(yù)留的搭接鋼筋長度為1.4m。

成孔：鉆孔過程中應(yīng)該對(duì)兩孔的間距進(jìn)行有效控制，當(dāng)鉆頭深入到孔內(nèi)之后，鉆頭距離孔底值為5cm～8cm，采用泥漿泵循環(huán)進(jìn)行沖洗，持續(xù)沖洗3min～6min。在完成這些工作后，鉆頭應(yīng)下沉，如護(hù)筒底部達(dá)到1m處，需要增強(qiáng)壓力和鉆機(jī)轉(zhuǎn)速，從而形成鉆進(jìn)成孔；提升距離控制在8cm～10cm。漿液應(yīng)該處于循環(huán)清洗狀態(tài)，在將其時(shí)間控制在1min～2min，最后，將殘?jiān)M(jìn)行排除，加接鉆桿。待成孔之后，加強(qiáng)對(duì)孔的檢測(cè)，保證水下混凝土符合標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)泥漿指標(biāo)的性能等進(jìn)行檢測(cè)。清理孔時(shí)，主要采用抽漿方法，提升鉆孔灌注樁的質(zhì)量；運(yùn)用專業(yè)的探孔器進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算好導(dǎo)管埋深的深度后，將最淺距離控制在1m，并于15min內(nèi)進(jìn)行灌注處理[5]。

2.4 灌注樁施工技術(shù)中的沖孔技術(shù)分析

該工程在進(jìn)行樁基的施工過程需要按照以上的施工操作進(jìn)行施工，在施工后只出現(xiàn)了很少的成孔事故，如發(fā)生掉鉆或者護(hù)筒漏水、鉆孔偏心的情況?，F(xiàn)場(chǎng)的施工人員需要及時(shí)進(jìn)行處理。但是該文借助超聲波方法對(duì)樁基完整性進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合相應(yīng)的波形圖分析砼離析或者基樁混凝土缺陷位置。以下針對(duì)于灌注樁施工技術(shù)中的沖孔技術(shù)進(jìn)行了分析和補(bǔ)救。

2.4.1 鉆挖結(jié)合

護(hù)筒直徑與施工實(shí)際樁徑相比，其在15cm～20cm，埋設(shè)時(shí)還需要沿著四周回填黃土和夯實(shí)黃土。這樣在確保樁位準(zhǔn)確后，使得孔口保持穩(wěn)定。樁區(qū)地下水位應(yīng)該采用人工風(fēng)鉆打眼的方式，地下水位采用泥漿護(hù)壁反循環(huán)工藝。

2.4.2 二次成孔

二次成孔時(shí)，選擇1800mm的鉆頭，這一方式使得沖孔鉆進(jìn)的效率呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。并且，很容易發(fā)生孔斜的情況，然后在將其改用1500mm的鉆頭后，在鋼筋籠中沖小孔，然后再使用1800mm的鉆頭沖擊擴(kuò)孔，鉆進(jìn)的效率得到了明顯提升，并且鉆孔垂直度得到有效保障。

2.4.3 合理地選擇好鉆進(jìn)的參數(shù)

施工中主要采用沿鉆頭4個(gè)凹部均勻加焊4根168mm×900mm的圓鋼，這樣做的目的就是提高質(zhì)量。泥漿密度為1.3 t/m3～1.4 t/m3，黏度保持在23Pa·s～25Pa·s，其沖擊的效果良好。

該文在對(duì)這些技術(shù)要求進(jìn)行分析后，單樁沖擊成孔的時(shí)間明顯縮短，且成樁的質(zhì)量較為良好，在檢測(cè)后，樁位偏差在1.5cm之內(nèi)。該工程樁基質(zhì)量的難度相對(duì)較大，這就給灌注樁施工帶來了較大的難度，因此，在施工過程中，技術(shù)人員需要按照操作的要點(diǎn)和規(guī)范，提醒施工人員把握重點(diǎn)和難點(diǎn)，定期的檢查后，及時(shí)發(fā)展問題，提升工程施工的質(zhì)量。

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用到水利工程中，為增強(qiáng)施工質(zhì)量，保證水利工程項(xiàng)目的安全性起到了重要的作用。該文在對(duì)某一水利工程項(xiàng)目中應(yīng)用的鉆孔灌注樁施工技術(shù)進(jìn)行分析后，給予了技術(shù)人員更多的參考，在按照相關(guān)規(guī)范施工后，針對(duì)泥漿的配置、混凝土的配比、護(hù)筒的安裝和新技術(shù)的應(yīng)用等做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作，從而在施工中不斷規(guī)范自身的行為，保證水利工程的安全運(yùn)行，使得水利工程發(fā)揮出價(jià)值，促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。