鉆孔灌注樁在水閘地基施工的應(yīng)用探討

張祖洪

摘 要：本文主要針對(duì)鉆孔灌注樁在水閘地基施工的應(yīng)用展開(kāi)了探討，通過(guò)結(jié)合具體的工程實(shí)例，對(duì)施工質(zhì)量控制的要點(diǎn)作了闡述，并對(duì)施工結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)分析，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；水閘地基；施工應(yīng)用

0 引言

鉆孔灌注樁技術(shù)作為一種常見(jiàn)的地基處理措施在泵站、水閘等水利工程中有著廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)、工藝簡(jiǎn)單、承載力大的優(yōu)點(diǎn)，因此目前在國(guó)內(nèi)的基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用比較廣泛。但由于鉆孔灌注樁的施工過(guò)程是在不能直接觀察的地下或水下進(jìn)行，且成樁后不能開(kāi)挖驗(yàn)收。因此，在水閘地基加固工程里，要做好施工前準(zhǔn)備工作，加強(qiáng)施工過(guò)程的控制，這樣才能確保工程的質(zhì)量，讓鉆孔灌注樁技術(shù)發(fā)揮其應(yīng)用的作用。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)及施工情況

某水閘，排澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，洪峰流量228m3/s，總共2孔，每孔凈寬9.5m，設(shè)一塊底板。垂直水流方向底板長(zhǎng)23.2m，順?biāo)鞣较虻装彘L(zhǎng)16.0m，底板面高程-2.0m，厚1.5m，閘墩頂高程7.5m。閘室主體、空箱岸墻及上下游翼墻等部位采用灌注樁基礎(chǔ)，樁總數(shù)為273根，混凝土標(biāo)號(hào)為C25，樁基情況見(jiàn)下表1。

表1 樁基情況表

1.2 地質(zhì)情況及評(píng)價(jià)

根據(jù)初設(shè)階段的地質(zhì)勘察報(bào)告，灌注樁樁基穿過(guò)4個(gè)土層：第一層為真空預(yù)壓處理后的淤泥層，承載力特征值約60kPa；第二層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土質(zhì)不均勻，土體性質(zhì)差異性大，承載力特征值70kPa；第三層為黏土，具中等壓縮性，承載力特征值220kPa，力學(xué)強(qiáng)度較高；第四層為前震旦系地層，分為3個(gè)巖土層。本工程地質(zhì)情況共計(jì)6個(gè)巖土亞層，其中，全、強(qiáng)風(fēng)化層承載力特征值300～500kPa，力學(xué)強(qiáng)度均較高，中等風(fēng)化層力學(xué)強(qiáng)度高，樁基深入中風(fēng)化層，符合規(guī)范及相關(guān)要求。

2 嵌巖灌注樁的施工概況

2.1 施工順序

先施工閘底板樁基，然后打上下游翼墻及空箱岸墻部位的樁基，最后打檢修平臺(tái)部位的樁基。

2.2 機(jī)具選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)實(shí)際情況，配備5臺(tái)沖擊鉆樁機(jī)同時(shí)施工，錘頭重量根據(jù)樁徑選擇2.5～4.5t。

2.3 施工工藝

初步測(cè)量放線→平整場(chǎng)地→定位樁位中心→護(hù)筒埋設(shè)→校核樁位中心→開(kāi)始鉆孔→成孔檢測(cè)→循環(huán)泥漿清孔→下鋼筋籠→下導(dǎo)管→二次清孔檢查→澆筑水下混凝土→樁頭鑿除→成樁檢測(cè)。

3 質(zhì)量控制

3.1 護(hù)筒要求

護(hù)筒內(nèi)徑一般要比樁徑大200～400mm，為了防止塌孔，護(hù)筒頂口應(yīng)能保證孔內(nèi)泥漿面與外部水位形成1～2m液位差且高于地面0.3m。護(hù)筒底部與四周回填土必須分層夯實(shí)，護(hù)筒中心垂直線與樁中心垂直線的平面誤差應(yīng)小于50mm，傾斜度不大于1%。護(hù)筒頂部應(yīng)加焊加強(qiáng)筋和吊耳，開(kāi)泥漿出水口，鉆進(jìn)過(guò)程中要經(jīng)常檢查護(hù)筒的位移和下沉情況，及時(shí)糾正。

3.2 鉆孔

（1）樁機(jī)就位前，首先對(duì)樁機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢查和維修；就位后，保證樁機(jī)平穩(wěn)、牢固，不得移動(dòng)和沉陷，樁中心位置必須控制在平面誤差的50mm范圍之內(nèi)。

（2）采用原漿護(hù)壁，開(kāi)鉆時(shí)泥漿比重控制在1.35～1.40g/cm3間，保證樁孔質(zhì)量及巖石碎渣能上浮出來(lái)。

（3）錐頭升降時(shí)要平穩(wěn)，禁止碰撞護(hù)筒壁和孔壁，控制沖擊錘的吊繩與鋼護(hù)筒中心線偏差小于2cm。

（4）鉆孔時(shí)無(wú)特殊情況不得中斷，同時(shí)做好施工記錄，且經(jīng)常對(duì)泥漿比重進(jìn)行測(cè)試，控制在1.35～1.40g/cm3之間，保證護(hù)筒內(nèi)泥漿面比外部水位高1～2m左右，防止孔壁坍塌，確保成孔質(zhì)量。

（5）鉆進(jìn)過(guò)程中，每進(jìn)2～3m時(shí)采用孔規(guī)探測(cè)儀檢查樁孔直徑和垂直度，注意地質(zhì)巖層變化，在地層變化處撈取泥漿沉渣，弄清地質(zhì)巖層情況后記入施工記錄表中，并與地質(zhì)鉆探報(bào)告核對(duì)，根據(jù)實(shí)際情況采用相應(yīng)的鉆進(jìn)速度。在鉆至淤泥質(zhì)粉質(zhì)土層時(shí)，放慢鉆進(jìn)速度，確保樁孔質(zhì)量。

3.3 樁的成孔檢測(cè)和清孔

（1）樁孔直徑不小于設(shè)計(jì)直徑，中心位置偏差小于±100mm，傾斜度應(yīng)小于1%，本工程原則上孔深應(yīng)不小于設(shè)計(jì)高程，對(duì)于未能達(dá)到設(shè)計(jì)高程的樁的判定標(biāo)準(zhǔn)為樁基礎(chǔ)嵌入中等風(fēng)化層巖層深度60cm以上即滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）鉆孔完成后，清孔時(shí)采用循環(huán)泥漿，最終泥漿比重控制在1.10～1.20g/cm3之間，黏度（Pa·s）為17～20，含砂率小于4%，沉渣厚度應(yīng)小于5cm。

3.4 鋼筋籠骨架質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）鋼筋籠的制作質(zhì)量除滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求外，還必須在骨架的環(huán)形加強(qiáng)筋上設(shè)置保護(hù)層厚度的混凝土墊塊，橫向方向不少于4個(gè)，豎向間距為1～2m。

（2）鋼筋籠制作好后，放在干燥、平整的場(chǎng)地上，同時(shí)每個(gè)加強(qiáng)環(huán)形鋼筋部位都?jí)|上30cm高的木方，避免鋼筋籠與地面直接接觸。每根樁的鋼筋籠骨架各分節(jié)要掛上標(biāo)志牌，寫明樁號(hào)、節(jié)號(hào)等，排好順序，便于使用。

（3）為了防止鋼筋籠起吊時(shí)變形，本工程選用兩點(diǎn)起吊。第一吊點(diǎn)設(shè)在鋼筋籠骨架的下三分之一的環(huán)形加強(qiáng)筋上，第二吊點(diǎn)設(shè)在鋼筋籠骨架的中點(diǎn)到上部三分點(diǎn)之間的環(huán)形加強(qiáng)筋上。起吊鋼筋籠時(shí)，先吊第一點(diǎn)，使鋼筋籠離開(kāi)地面30cm以上，然后兩點(diǎn)同時(shí)起吊，待鋼筋籠離開(kāi)地面達(dá)到一定高度時(shí)，停止第一點(diǎn)，繼續(xù)起吊第二點(diǎn)，隨著第二吊點(diǎn)的不斷升高，緩緩放低第一吊點(diǎn)，直至鋼筋籠骨架垂直地面，此時(shí)停止起吊，松開(kāi)第一吊點(diǎn)，同時(shí)檢查鋼筋籠是否順直。

3.5 灌注水下混凝土

（1）本工程導(dǎo)管采用直徑為30cm的鋼導(dǎo)管，各節(jié)導(dǎo)管內(nèi)徑大小基本一致，管內(nèi)徑偏差不大于±2cm，使用前做水密、拼接、承壓、過(guò)球和抗拉等試驗(yàn)檢測(cè)。水密試驗(yàn)時(shí)的水壓力必須大于樁孔內(nèi)的泥漿壓力的1.3倍；承壓試驗(yàn)的水壓力必須大于導(dǎo)管所能承受的最大壓力。

（2）在水下混凝土灌注前進(jìn)行導(dǎo)管吊裝升降試驗(yàn)，保證導(dǎo)管位于樁孔中間部位且軸線順直，防止灌注過(guò)程中導(dǎo)管碰撞孔壁或卡掛在鋼筋籠骨架上。保證導(dǎo)管下口到樁孔底的距離在25～40cm之間。導(dǎo)管上口裝有儲(chǔ)料倉(cāng)，儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)出料口上設(shè)置鋼蓋板，系上鋼絲繩，灌注首批混凝土?xí)r用吊機(jī)吊出。

（3）灌注水下混凝土前，再一次檢測(cè)沉渣厚度，如果超過(guò)設(shè)計(jì)要求5cm時(shí)，可用比重為1.10～1.20g/cm3的循環(huán)泥漿進(jìn)行二次清孔，時(shí)間應(yīng)大于10～15min。二清后，立即灌注首批水下混凝土，混凝土用量應(yīng)能保證導(dǎo)管埋置深度大于1.2m。

（4）水下混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，無(wú)特殊情況不得中途停工。灌注過(guò)程中密切注意導(dǎo)管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)泥漿溢出情況，及時(shí)測(cè)出孔內(nèi)混凝土面高程，確保導(dǎo)管埋深在2～6m，及時(shí)、正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除。每根樁的灌注時(shí)間控制在混凝土初凝時(shí)間的2.5h內(nèi)，且灌注中要防止混凝土落入孔中，使泥漿內(nèi)含有混凝土而變稠凝結(jié)，導(dǎo)致混凝土測(cè)深不準(zhǔn)確。

（5）當(dāng)?shù)谝慌炷凉嗳肟椎缀?，?yīng)及時(shí)測(cè)出孔內(nèi)的混凝土面高程，推算出導(dǎo)管埋深，如埋深大于1.2m即可正常灌注；如發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)泥漿未大量排出，即表明導(dǎo)管內(nèi)已經(jīng)進(jìn)水，應(yīng)立即按事故應(yīng)急方案處理。

4 灌注樁的質(zhì)量檢測(cè)

4.1 檢測(cè)要求

（1）混凝土檢驗(yàn)：每根樁應(yīng)至少留2組試壓塊，澆筑時(shí)間較長(zhǎng)、樁徑較大的，不少于4組，且每工作臺(tái)班均應(yīng)留試塊。

（2）樁身檢驗(yàn)：○a低應(yīng)變檢測(cè)樁身的完整性，抽測(cè)數(shù)不少于該批樁總數(shù)的20%，且不少于10根；當(dāng)抽測(cè)不合格樁數(shù)超過(guò)抽測(cè)數(shù)的30%時(shí)，應(yīng)加倍重新抽測(cè)；加倍抽測(cè)后，若不合格樁數(shù)仍超過(guò)抽測(cè)數(shù)的30%時(shí)，應(yīng)全部檢測(cè)；○b采用靜載試驗(yàn)測(cè)定單樁承載力時(shí)，檢測(cè)樁數(shù)應(yīng)不少于總樁數(shù)的1%，且不少于3根；工程總樁數(shù)在50根以內(nèi)時(shí)，應(yīng)不少于2根；采用高應(yīng)變檢測(cè)單樁承載力時(shí)，對(duì)工程地質(zhì)條件、樁型、成樁機(jī)具和工藝相同的樁基，其檢測(cè)樁數(shù)應(yīng)不少于總樁數(shù)的2%，并不得少于5根。

（3）設(shè)計(jì)要求：○aφ80的單樁承載力特征值：水平為75.8kN，豎直為753.6kN；○bφ100的單樁承載力特征值：水平為120kN，豎直為1177.5kN；○cφ120的單樁承載力特征值：水平為160kN，豎直為1695.6kN；○dφ130的單樁承載力特征值：水平為197kN，豎直為1990kN。

4.2 檢測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

高應(yīng)變共檢測(cè)20根，全部為Ⅰ類樁。φ80單樁極限承載力2485～2709kN，φ100單樁極限承載力3076～3173kN，φ120單樁極限承載力4251～4446kN，φ130單樁極限承載力4870～4908kN。低應(yīng)變共檢測(cè)50根，全部為Ⅰ類樁。水平推力檢測(cè)3根，樁號(hào)為2號(hào)、6號(hào)、8號(hào)，最終水平位移分別為4.96mm、4.89mm、4.92mm，單樁水平承載力極限值分別為250kN、260kN、280kN。抗壓檢測(cè)1根，單樁堅(jiān)向極限承載力4000kN，最終穩(wěn)定沉降量為5.85mm。檢測(cè)結(jié)果表明，本工程鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制情況良好，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鉆孔灌注樁技術(shù)在工程建設(shè)中有著明顯優(yōu)勢(shì)，而在水閘地基的施工過(guò)程中，為了保障灌注樁的施工質(zhì)量，我們應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)鉆孔灌注樁技術(shù)的研究，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保成樁的效果，從而將其對(duì)水利工程的作用發(fā)揮到最大，提高水利工程建設(shè)的整體質(zhì)量。

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