水利工程鉆孔灌注樁施工工藝

谷喜云

【摘要】作為水利工程施工的重要技術(shù)之一，相比普通混凝土澆筑技術(shù)，鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢在于低成本、適應(yīng)性強(qiáng)與操作便捷等，不僅能提升工程施工質(zhì)量，還能縮短工期，確保施工進(jìn)度。為此，本文以具體工程案例為主，對水利工程鉆孔灌注樁的概況、施工準(zhǔn)備與施工流程等內(nèi)容進(jìn)行了分析與探討。

【關(guān)鍵詞】水利工程；鉆孔灌注樁；施工流程；概況；工程案例；施工準(zhǔn)備；鉆進(jìn)參數(shù)

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國水利工程建設(shè)發(fā)展水平也得到了極大的提升。作為時(shí)代發(fā)展的必然產(chǎn)物，水利工程也是社會(huì)產(chǎn)生與人民生活的重要保障。因我國地域遼闊，自然災(zāi)害頻發(fā)，每年洪澇災(zāi)害不僅造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，更危害了人們的生命安全。如何確保水利工程質(zhì)量已成為現(xiàn)階段必須思考的問題。經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展前提下，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步對我國水利工程事業(yè)起到極大的推動(dòng)作用。作為一種新型技術(shù)，鉆孔灌注樁技術(shù)在水利工程中的廣泛應(yīng)用，可有效提升成樁質(zhì)量，保證施工進(jìn)度。但水利工程施工如存在問題，將嚴(yán)重影響水利工程的整體質(zhì)量，造成不可挽回的后果。為此，必須重視鉆孔灌注樁施工工藝，全面了解其概念，做好施工準(zhǔn)備，規(guī)范施工流程，只有這樣才能確保水利工程的整體質(zhì)量，推動(dòng)水利事業(yè)的快速發(fā)展。

一、鉆孔灌注樁的概況

現(xiàn)階段主要將水下混凝土施工方式分為2種，其一為水上拌制混凝土拌合物，需實(shí)施水下灌注，具體方式如下：導(dǎo)管法、泵壓法、柔性管法等；其二為水上拌制膠凝材料，需實(shí)施水下預(yù)填骨料壓力灌漿，具體方式包含加壓灌注與自流灌注。因施工方式較多與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，水下灌注材料也不在局限于普通水泥混凝土，還可進(jìn)行纖維混凝土、瀝青混凝土等多種材料的灌注。鉆孔灌注樁作為水利工程施工的主要技術(shù)之一，其施工原理與灌注樁系相同，是指利用機(jī)械鉆孔、鋼管擠土與人力挖掘等方式在施工現(xiàn)場使地基土形成樁孔，并將鋼筋籠、灌注混凝土放置于其內(nèi)部進(jìn)而達(dá)到成樁的目的。遵循成樁方式，鉆孔灌注樁護(hù)壁選取方式不同，則施工方式也存有一定區(qū)別，通?？煞譃?種：泥漿護(hù)壁與全套管施工。相比沉入樁內(nèi)的錘擊法，鉆孔灌注樁具有較小的施工噪音與震動(dòng)，可適用各種地基施工。其施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定著樁的承載力大小。但其需在泥水中灌注混凝土，無法有效控制混凝土質(zhì)量，進(jìn)而增加了施工的難度。

二、工程案例

該工程地層為第四系沖積層、沖洪積層與海積層，其土質(zhì)通常包括粉質(zhì)粘土、粘土、粉土等，因其所處位置河流眾多，地下水豐富?？紫稘撍疄槠涞叵滤愋?，部分位置具有承壓性，0.4到6米為地下水位埋設(shè)深度。根據(jù)工程地質(zhì)條件，需進(jìn)行鋼護(hù)筒（5mX10m）的制作，其直徑為1.2米。鋼護(hù)筒能夠避免孔口滲漏坍塌，降低樁孔受外部環(huán)境的影響。因護(hù)筒內(nèi)徑具有較大尺寸，能夠進(jìn)行足量泥漿的存儲(chǔ)，在樁孔將鉆桿提出后，可保證護(hù)筒水壓與孔壁泥皮的穩(wěn)定性。也可防止升降過程中鉆頭與護(hù)筒之間出現(xiàn)碰撞與刮拉，以此對孔口穩(wěn)固性加以保護(hù)。

三、水利工程鉆孔灌注樁施工準(zhǔn)備

1、鉆進(jìn)參數(shù)選擇

（1）鉆進(jìn)泵量。為將粘土粉充分排出，灌注樁孔鉆進(jìn)施工需選取較大泵量，計(jì)算泵量的公式如下：

Q=FV60

其中，沖洗液量由Q表示；

環(huán)狀間隙面積由F表示；

沖洗液上返返速度由V表示。

500毫米為灌注樁鉆進(jìn)設(shè)計(jì)孔徑；89毫米為鉆桿直徑；環(huán)狀面積計(jì)算以0.2平方米為主。泥漿泵的最大泵量為每分鐘600升，通過泵量的合理選擇可降低粘土粉上返的速度。

（2）鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速。粘土層鉆進(jìn)為灌注樁孔鉆進(jìn)的主體，具有較小的粘土層強(qiáng)度和硬度等，為確保鉆進(jìn)施工的穩(wěn)定性，需降低鉆進(jìn)擴(kuò)孔率，因此必須有效控制鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速。

2、配制灌注混凝土

（1）混凝土減水劑的使用。按照現(xiàn)階段工程施工實(shí)際情況與外加劑特征，通常選取MF復(fù)合劑作為灌注樁混凝土施工的減水劑，在滿足性能需求的前提下，減水劑的特點(diǎn)還應(yīng)包括：高流態(tài)、高抗凍。

（2）配制灌注樁混凝土。相比建筑混凝土，灌注樁混凝土配制具有特殊性，其應(yīng)具備較高流動(dòng)性，同時(shí)還要對泥漿侵蝕作用加以充分考慮，降低對混凝土性能的影響。為此，灌注樁混凝土配制中必須做好以下工作。

首先，設(shè)計(jì)配合比加大。與設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)相比，混凝土配制強(qiáng)度的配合比需高于其50%，強(qiáng)度離差系數(shù)則為0.2，由配制強(qiáng)度和設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)間的比例關(guān)系曲線得出：

Rp/R=1.5

其中，混凝土配置強(qiáng)度由Rp表示；

設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)由R表示。

其次，材質(zhì)的合理選擇。為改善混凝土性能，需進(jìn)行合理處理劑的添加，也可根據(jù)工程建設(shè)需求，將材料含砂率適當(dāng)增加，通常其參數(shù)為：2.60比重、2.89細(xì)度模數(shù)、2%吸水率、50%含砂率。

四、水利工程鉆孔灌注樁施工流程

1、施工測量

準(zhǔn)確布設(shè)孔位后，其圓心以孔中心位置為主，孔口開挖線可護(hù)壁管半徑畫圓確定。穩(wěn)定開孔鋼套管后可在鋼套管上設(shè)置孔位十字點(diǎn)，以此對鉆孔鋼絲繩垂直度進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，進(jìn)而保證的孔位的正確性。

2、施工圍堰

按照左右岸橋臺(tái)具體現(xiàn)狀，可選取回填砂礫石堆積碾壓的方式對左岸橋臺(tái)與2#、3#橋樁，及右岸橋臺(tái)、4#橋樁進(jìn)行施工平臺(tái)構(gòu)筑。并由左右岸下游邊坡位置利用挖掘機(jī)將砂石料挖裝通過自卸車運(yùn)輸回填。

3、造孔

選取cz—30型沖擊鉆造孔，為確?？孜徽_，在機(jī)械就位與開鉆施工前期，需進(jìn)行4根標(biāo)準(zhǔn)尺寸四方枕木的鋪設(shè)，連接枕木的位置需做好連接措施，在鉆機(jī)架設(shè)過程中可進(jìn)行鉆機(jī)穩(wěn)定支架柱的安裝，以此保證孔位成孔的準(zhǔn)確性。

4、鉆頭與孔口管

鉆頭標(biāo)準(zhǔn)程度是確保造孔質(zhì)量的重要因素，本工程選取1.5米鉆孔樁設(shè)計(jì)孔徑，在鉆頭選擇時(shí)要求必須重視鋼材質(zhì)量，確保其強(qiáng)度符合施工規(guī)定。焊接鉆頭時(shí)則應(yīng)控制鉆頭切削內(nèi)刃強(qiáng)度。避免鉆頭角在造孔施工中斷裂，造成意外故障，影響施工進(jìn)度。

5、泥漿護(hù)壁

（1）先穩(wěn)定鉆孔機(jī)安裝基礎(chǔ)，避免傾斜現(xiàn)象產(chǎn)生，如地基存有坡度，則可使用推土機(jī)將其整平，再將鋼板、枕木墊上以此加固。避免孔壁坍陷為鉆孔施工的重要因素。如鉆孔過深，在靜水壓力下位于地下水位下方的孔壁則會(huì)坍塌于孔內(nèi)，或出現(xiàn)流砂情況。根據(jù)工程建設(shè)需求，可選取鋼護(hù)筒施工，要求其具有良好的堅(jiān)固性能，不存在漏水問題。

（2）水、粘土與添加劑為鉆孔泥漿的主要成分，其功能為鉆渣懸浮、鉆頭冷卻與鉆具潤滑等，在靜水壓力增加的同時(shí)，可形成泥皮，進(jìn)而對孔內(nèi)外水起到隔斷作用，避免壁孔塌陷。為確保成孔質(zhì)量，必須對開孔質(zhì)量加以重視，首先確定中線、垂直度，并埋設(shè)好護(hù)筒。隨后將泥漿不斷添加并做好抽渣作業(yè)，還需對成孔偏斜程度進(jìn)行詳細(xì)檢查。選取沖擊式與沖抓式鉆機(jī)施工，因震動(dòng)作用其周圍土層往往會(huì)受到影響，進(jìn)而對其鄰近孔的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。因此灌注孔鉆好后需做好清孔作業(yè)，并確保其及時(shí)性。再次清孔施工中，對成樁質(zhì)量造成嚴(yán)重影響的因素包括：鉆孔深度、直徑等。在終孔檢查與設(shè)計(jì)規(guī)定相符后，需實(shí)施清理孔底等工作，以此防止因時(shí)間問題導(dǎo)致泥漿沉淀，進(jìn)而出現(xiàn)鉆孔坍塌問題。如選取摩擦樁施工，水下混凝土灌注前要求必須有效控制沉渣厚度，通常在30厘米以上。當(dāng)孔壁坍塌程度較低時(shí)，則需在20厘米以內(nèi)控制其沉渣厚度。清孔施工機(jī)械一般包含正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)機(jī)等。最后，完成清孔作業(yè)后，可在孔內(nèi)垂直吊放入預(yù)制鋼筋籠，定位后并做好穩(wěn)固作業(yè)，并通過導(dǎo)管將混凝土灌注，其過程無需停斷，以此防止斷樁問題的出現(xiàn)。

6、水下混凝土灌注

灌注施工前，預(yù)制混凝土隔水球塞需在水面臨近位置吊放，導(dǎo)管低端與孔底的間距需控制在0.5米，排塞后無需將導(dǎo)管插回孔底。伴隨混凝土的增加，需將導(dǎo)管適當(dāng)提升或拆卸，混凝土面可埋入2到4米導(dǎo)管低端，禁止由混凝土面將導(dǎo)管低端提出。灌注水下混凝土?xí)r，需指派專人對導(dǎo)管埋深測量，并對灌注水下混凝土記錄表認(rèn)真填寫。導(dǎo)管提升時(shí)，需防止其與鋼筋籠產(chǎn)生碰撞，當(dāng)混凝土面與鋼筋籠底相近時(shí)，則需導(dǎo)管埋深深度加以嚴(yán)格控制，如混凝土與鋼筋籠內(nèi)3到4米距離相同時(shí)，則可將導(dǎo)管再次提升，確保導(dǎo)管底部在鋼筋籠低端以上，避免上浮現(xiàn)象出現(xiàn)于鋼筋籠內(nèi)。

五、結(jié)束語

綜上所述，水利工程作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的提升，人們對水利工程質(zhì)量要求越來越高，如何確保水利工程施工質(zhì)量，如何提高工程建設(shè)整體質(zhì)量水平已經(jīng)成為施工企業(yè)必須重視的問題。鉆孔灌注樁施工技術(shù)作為水利工程施工的重要技術(shù)之一，該技術(shù)的應(yīng)用為提高攻寵質(zhì)量提供了的可靠保障。為此，必須提高施工技術(shù)水平，規(guī)范施工流程，做好施工質(zhì)量控制工作，才能實(shí)現(xiàn)水利工程建設(shè)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

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