水利工程鉆孔灌注樁質(zhì)量控制及旋挖鉆的應(yīng)用

趙惠蓉

(新疆水利電力建設(shè)總公司，烏魯木齊 830000)

水利工程鉆孔灌注樁質(zhì)量控制及旋挖鉆的應(yīng)用

趙惠蓉

(新疆水利電力建設(shè)總公司，烏魯木齊 830000)

鉆孔灌注樁是在目前的水利工程建設(shè)中使用比較廣泛的一種樁基，屬于隱蔽性較強(qiáng)的工程，其所特有的水下施工特性，使得其施工工藝較其他工程的施工工藝更為復(fù)雜，因而其質(zhì)量控制更加困難。主要介紹了鉆孔灌注樁的施工工藝和旋挖鉆在鉆孔灌注樁中的應(yīng)用，并對灌注樁的質(zhì)量控制提出了一些建議。

水利工程;鉆孔灌注樁;施工工藝;質(zhì)量控制;旋挖鉆

鉆孔灌注樁由鉆孔和成樁灌注兩部分構(gòu)成，具有施工周期短、設(shè)備簡單、操作簡便以及適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但由于大部分灌注樁的施工都是在地下和水下進(jìn)行，具有隱蔽性和不可預(yù)見性等特點(diǎn)，一般施工質(zhì)量的效果無法直接觀察，很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，進(jìn)而會影響到整體工程的質(zhì)量和進(jìn)度。因此，必須嚴(yán)格控制鉆孔灌注樁的每個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，提高其成樁質(zhì)量。而旋挖鉆成孔的灌注樁由于其具有噪聲低、振動小以及鉆進(jìn)速度快的優(yōu)點(diǎn)，已逐漸替代回旋鉆成孔灌注樁，在工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用。

1 施工順序

鉆孔灌注樁施工順序：施工準(zhǔn)備→施工圍堰及鉆機(jī)平臺填筑→鉆機(jī)就位→護(hù)筒安裝→覆蓋層造孔→下鋼套管→基巖造孔→驗(yàn)孔深→下鋼筋籠→下導(dǎo)管→澆筑混凝土→聲波測樁。

2 鉆孔灌注樁的施工工藝

2.1 施工準(zhǔn)備

鉆機(jī)及鉆具的選取、場地的布設(shè)。鉆孔灌注樁施工的主體設(shè)備是鉆機(jī)，鉆機(jī)的選取可依據(jù)地質(zhì)情況或者鉆機(jī)的適用條件來進(jìn)行。

2.2 鉆孔機(jī)的安裝與就位

如果安裝鉆機(jī)的地基不夠穩(wěn)固，在施工過程中則易產(chǎn)生樁偏心、鉆孔機(jī)的傾斜或者樁傾斜等不利影響，因而，鉆孔機(jī)的地基必須加以穩(wěn)固。若鉆機(jī)位于有坡度的地基或地層較軟，可用推土機(jī)將地基推平，再加墊枕木或鋼板使其穩(wěn)固。

2.3 埋設(shè)護(hù)筒

鉆孔中應(yīng)著重預(yù)防孔壁發(fā)生坍塌。隨著鉆孔深度的增加，位于地下水位以下的孔壁土由于靜水壓力的作用而發(fā)生孔內(nèi)坍塌，嚴(yán)重的甚至?xí)a(chǎn)生流砂現(xiàn)象。增設(shè)護(hù)筒能夠保持鉆孔內(nèi)的水頭高于地下水位，提高其靜水壓力，避免了孔壁坍孔。此外，護(hù)筒還能起到固定樁孔位置、隔離地表水、鉆頭導(dǎo)向和保護(hù)孔口地面的作用。

2.4 泥漿的制備

鉆孔所用的泥漿主要由黏土、水及添加劑構(gòu)成。泥漿的作用主要有冷卻鉆頭、增大靜水壓力、浮懸鉆渣、鉆具潤滑，防止坍孔，并能在孔壁表面形成泥皮，防止孔內(nèi)外出現(xiàn)滲流等作用。經(jīng)過循環(huán)凈化的泥漿以及調(diào)制的鉆孔泥漿，其稠度都應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件和鉆孔方式來確定。此外，泥漿的調(diào)制稠度應(yīng)隨著操作要求或地層的變化而調(diào)整，若泥漿太稀，護(hù)壁效果差、排渣能力降低;若泥漿太稠，則會降低鉆頭的鉆進(jìn)速度、減弱沖擊動能。

2.5 鉆孔

施工中鉆孔采用旋轉(zhuǎn)鉆正循環(huán)鉆進(jìn)施工。鉆進(jìn)過程中，鉆孔必須連續(xù)進(jìn)行，不得間斷，并要根據(jù)地質(zhì)情況及鉆進(jìn)部位調(diào)整鉆進(jìn)速度和泥漿稠度。

2.6 清孔

清孔是保證成樁質(zhì)量的重要一環(huán)，其主要目的是清除孔底沉渣。在終孔檢驗(yàn)合格后，應(yīng)立即進(jìn)行清孔。清孔方法為換漿。在清孔時，應(yīng)保持孔內(nèi)水位，避免坍孔。清孔后的沉渣厚度≤20 cm，并要用探孔器對孔徑進(jìn)行檢查。待驗(yàn)孔合格后，方可繼續(xù)進(jìn)行鋼筋籠的吊放工作。

2.7 鋼筋籠的制作和吊放

首先，應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范進(jìn)行鋼筋籠的綁扎。鋼筋籠采用分段制作后搭焊接的方式，并且接頭要錯開。在鋼筋籠制作時應(yīng)重視以下幾點(diǎn)：鋼筋間距、調(diào)直、除銹和焊接。待制作鋼筋籠完工后，應(yīng)及時進(jìn)行驗(yàn)收，達(dá)標(biāo)后方能使用。達(dá)標(biāo)的鋼筋籠應(yīng)進(jìn)行編號和掛牌，以免混亂。在進(jìn)行鋼筋籠的起吊時，要控制鋼筋籠的變形，吊點(diǎn)要對稱，保證其垂直度，防止樁偏位。

2.8 水下混凝土的灌注

灌注前應(yīng)對樁孔質(zhì)量、樁底標(biāo)高、泥漿指標(biāo)和回淤沉渣厚度進(jìn)行全面檢查，以防止意外事故發(fā)生;灌注混凝土的導(dǎo)管應(yīng)逐節(jié)拼接，直徑為25 cm，每節(jié)長2 m，以便調(diào)節(jié)高度，拼接完成后應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，合格后方可使用;在混凝土灌注后期，孔內(nèi)壓力減小，上部的混凝土不如下部密實(shí)，這時應(yīng)提高漏斗增大落差，以提高密實(shí)度。在灌注混凝土?xí)r應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，防止出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。

3 旋挖鉆在鉆孔灌注樁中的應(yīng)用

3.1 旋挖鉆的工作原理

旋挖鉆孔首先轉(zhuǎn)動底門鑲嵌斗齒的鉆斗切削巖土，并將巖土裝入鉆斗內(nèi)，然后由利用鉆機(jī)卷揚(yáng)機(jī)以及伸縮鉆桿提出卸土，如此循環(huán)往復(fù)，不斷削土、取土、卸土，直至鉆至設(shè)計(jì)深度為止。對黏結(jié)性較好的巖土層，可采用干式鉆進(jìn)工藝，不需泥漿護(hù)壁。而對于松散易坍塌土層，或有地下水存在導(dǎo)致孔壁不穩(wěn)定時，必須采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝。

3.2 旋挖鉆孔的特點(diǎn)

1)成孔速度快、效率高，可有效保證施工進(jìn)度。施工時提鉆以及換鉆的時間短，平均鉆進(jìn)速度可達(dá)到5～8 m/h。

2)孔壁不產(chǎn)生泥皮。在成孔過程中孔壁受到鉆斗的刮擦，在鉆孔壁上形成明顯的螺旋線，這加大了樁基成型后的摩擦力。

3)鉆機(jī)安裝拆卸簡單。鉆機(jī)能自身行走，移位就位都較快，在施工場地能快捷到達(dá)指定地點(diǎn)。

4)機(jī)械化程度高。鉆機(jī)設(shè)備性能較好，電腦能精確定位鉆孔坐標(biāo)及顯示鉆孔垂直度和鉆孔深度，成孔質(zhì)量高。

5)對施工現(xiàn)場污染小。旋挖鉆既可干式鉆進(jìn)作業(yè)，亦可在水中鉆孔，孔內(nèi)沉渣較少，施工現(xiàn)場整潔，噪聲低，并對施工環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)。

3.3 旋挖鉆頭的類型

在灌注樁施工過程中，選用合適的鉆頭對減少鉆頭消耗、提高成孔速度和質(zhì)量、節(jié)約能源以及提高施工效率都起著至關(guān)重要的作用。旋挖鉆頭實(shí)際上是個盛土的筒式容器，只是在下側(cè)焊接切削土層的刀片。在施工中遇到硬巖基層以及卵礫石層等復(fù)雜地層時，應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況選用合適的鉆頭。鉆頭的類型有很多，常用的鉆頭可分為兩大類：回轉(zhuǎn)鉆頭，包括單底土斗和雙底撈砂斗;嵌巖鉆頭，包括短螺旋鉆頭、嵌巖筒鉆和牙輪鉆頭。

3.4 旋挖鉆頭的應(yīng)用

施工時要求鉆頭具有一定的剛度，在鉆進(jìn)過程中，鉆頭不產(chǎn)生移動或搖晃，其安裝應(yīng)符合生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)。在施工前，應(yīng)詳細(xì)勘察施工處的地質(zhì)情況，并根據(jù)具體巖層合理選用鉆頭?；剞D(zhuǎn)鉆頭主要用于處于地下水位以上的黏性土、粉土、中等密實(shí)砂土、填土以及全風(fēng)化巖層;巖心回轉(zhuǎn)斗主要用于風(fēng)化巖層以及有裂紋的巖石;嵌巖螺旋鉆頭主要用于碎石土、中等硬度巖石及半風(fēng)化巖層。對于一般土層，可配用摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆頭;而對于堅(jiān)硬巖層，可選用巖心回轉(zhuǎn)斗、嵌巖鉆頭等。

3.5 旋挖鉆施工工藝流程

灌注樁是一項(xiàng)施工工序多、質(zhì)量要求高、施工時間短、精度要求高、工作不間斷的地下隱蔽工程。要保證灌注樁的質(zhì)量，就必須在施工前根據(jù)相應(yīng)的地質(zhì)情況，合理安排施工流程，以便指揮現(xiàn)場施工。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 成孔質(zhì)量控制

1)定位。成孔前要先進(jìn)行坐標(biāo)的定位，護(hù)筒安放在待放樣的位置后應(yīng)及時復(fù)核護(hù)筒的標(biāo)高和位置，對護(hù)筒周圍的土體是否密實(shí)應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行檢查，以防在鉆孔的過程中漏漿現(xiàn)象的產(chǎn)生;其次，施工中采用隔孔施工，鉆孔灌注樁的鉆孔順序是先成孔，繼而再在孔內(nèi)成樁，由樁側(cè)巖土向樁身移動從而對樁產(chǎn)生動壓力。尤其是在剛成樁時，樁本身的混凝土強(qiáng)度不足，而且在澆筑混凝土之前樁孔主要是依靠泥漿來維持平衡，隔孔施工技術(shù)對預(yù)防縮頸和坍孔是一項(xiàng)相對穩(wěn)妥的措施。

2)確保樁身成孔的垂直精度。確保成樁質(zhì)量的一個重要條件是樁身成孔的垂直精度。若垂直精度不夠?qū)?dǎo)致鋼筋籠和導(dǎo)管無法沉放。為確保成孔垂直精度能夠滿足要求，首先，應(yīng)加大樁機(jī)的支承面積;其次，在開鉆初期，當(dāng)成孔深度到達(dá)5 m時，應(yīng)及時對鉆桿和鉆架的垂直度進(jìn)行校核，將垂直度控制在1%以內(nèi)，待各部件均能正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，才能加速鉆進(jìn)，此后還要經(jīng)常對鉆桿和鉆架的垂直度進(jìn)行校核。在成孔后，應(yīng)在安置鋼筋前作井斜及井徑的超聲波測試。

3)成孔深度的確定。鉆具取出后應(yīng)立即用測繩對成孔深度進(jìn)行復(fù)核，若鉆桿的鉆探深度大于測繩的測深，應(yīng)重新進(jìn)行鉆孔和清孔。施工中還要考慮到測繩遇水容易縮水的問題，因此在使用測繩前要先預(yù)濕然后重新進(jìn)行標(biāo)定，而且在使用過程中要經(jīng)常進(jìn)行復(fù)核。

4)二次清孔的完善。在沉放導(dǎo)管及吊放鋼筋籠的這段時間內(nèi)，孔內(nèi)泥漿中處于懸浮狀態(tài)的沉渣會逐漸沉到樁孔的底部，不能被混凝土沖擊反起最終形成永久性的沉渣，嚴(yán)重影響樁基工程的施工質(zhì)量。因此，應(yīng)利用導(dǎo)管在灌注混凝土前實(shí)施二次清孔。當(dāng)沉渣厚度和孔口返漿比重符合規(guī)范要求后，立即進(jìn)行灌注混凝土的工作。如果受到工作安排或其他原因的影響不能立即澆筑混凝土，從清孔完成到澆筑混凝土＞4 h，應(yīng)對其重新進(jìn)行清孔。

4.2 成樁質(zhì)量的控制

1)原材料的控制。為確保灌注樁的質(zhì)量，對進(jìn)場原材料及其質(zhì)保書應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收，若發(fā)現(xiàn)兩者不符合，應(yīng)及時取樣復(fù)查，不合格的原材料(水泥、砂、石、水質(zhì)等)，應(yīng)禁止用于混凝土的澆筑。混凝土的配制宜選用含泥量≤2%的中粗砂，含砂率則控制在40% ～45%之間，而粗骨料的最大粒徑應(yīng)≤40 mm，防止堵管。

2)配合比的控制?；炷帘仨毦邆淞己玫牧鲃有约昂鸵仔?，由試驗(yàn)室確定其配合比，保證強(qiáng)度能夠滿足設(shè)計(jì)要求。合理的配合比可有效降低混凝土的離析度，因此，施工現(xiàn)場所用的配合比必須隨著水泥品種、含水率、砂、石規(guī)格的變化進(jìn)行調(diào)整。

3)混凝土攪拌時間和坍落度。為確保澆筑的流暢性和連貫性以及混凝土的質(zhì)量，攪拌混凝土?xí)r必須有一個控制的坍落度以及持續(xù)時間，攪拌時間應(yīng)由試驗(yàn)室根據(jù)規(guī)范來確定?；炷恋奶涠葢?yīng)控制在18～20 cm之間，當(dāng)混凝土灌注至距樁頂8～10 m時，其坍落度應(yīng)控制在12～16 cm，以保證樁身上部混凝土的抗壓強(qiáng)度。

5 結(jié)語

在整個工程建設(shè)中鉆孔灌注樁的施工屬于隱蔽工程項(xiàng)目，大部分施工是在水中進(jìn)行，其施工質(zhì)量的效果無法直接進(jìn)行觀察，很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此，為確保灌注樁的成樁質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制其質(zhì)量，改進(jìn)施工工藝，并要求現(xiàn)場施工管理人員必須要有高度的責(zé)任心，加強(qiáng)監(jiān)控，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作，保證鉆孔灌注樁的質(zhì)量。

［1］陳文棟.水利工程的鉆孔灌注樁的施工工藝與質(zhì)量控制［J］.科學(xué)與財(cái)富，2011(07)：81.

［2］楊潔，趙肖惠.水利工程灌注樁施工技術(shù)與質(zhì)量控制［J］.海河水利，2010(05)：26-28.

［3］王嚴(yán)冬.水利工程中鉆孔灌注樁質(zhì)量控制［J］.城市建設(shè)理論研究，2012(04).

［4］高志堅(jiān)，鄭杰.水利工程鉆孔灌注樁施工工藝［J］.科學(xué)與財(cái)富，2012(01)：82.

［5］劉志彪.淺談鉆孔灌注樁施工的質(zhì)量控制［J］.科技信息，2009(34)：276.

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1007-7596(2012)07-0069-02

2012-05-24

趙惠蓉(1978-)，女，新疆喀什人，助理工程師，主要從事水利水電工程工作。