水利施工中的鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析

張崇昌 陳 環(huán)

（1.青州市仁河水庫運(yùn)行維護(hù)中心，山東 青州 262500；2.青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500）

0 引言

水利工程是關(guān)系到國家建設(shè)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)提升的重要工程，為了發(fā)揮水利工程價(jià)值，提升工程質(zhì)量，不斷研發(fā)和創(chuàng)新施工技術(shù)，采用鉆孔灌注樁技術(shù)，其是水利施工中一種常用的技術(shù)[1]。隨著水利工程建設(shè)的快速發(fā)展，鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，在保證工程安全性和穩(wěn)定性方面的作用愈加凸顯，促進(jìn)水利工程發(fā)展的同時(shí)，還能有效減少物力和人力的投入。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

灌注樁是工程建設(shè)過程中利用機(jī)器鉆孔、鋼管擠土或者人力挖掘等方式在地基土中形成樁孔，并在其中放置鋼筋籠、灌注混凝土等做成的樁，成孔方式不同，灌注樁的名稱不同，鉆孔灌注樁是其中一種樁型。鉆孔灌注樁在施工過程中，技術(shù)人員應(yīng)該關(guān)注泥漿和低水孔，確?？變?nèi)的清潔性，然后將導(dǎo)管插入其中，確定混凝土深度后快速插入導(dǎo)管，從而能夠順利進(jìn)行隔離層施工[2]。同時(shí)，在混凝土灌注的過程中，由于導(dǎo)管和進(jìn)口之間有一定的高度，利用這一高度差能夠?qū)⒒炷凉嘧⒌焦軆?nèi)，具體鉆孔灌注樁施工技術(shù)如圖1 所示。

2 水利施工中鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 鉆孔機(jī)安裝和定位要點(diǎn)

在水利施工過程中應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)時(shí)，做好鉆孔機(jī)的安裝和定位工作，這項(xiàng)工作是整體工作的基礎(chǔ)，能夠確保鉆孔機(jī)不會(huì)出現(xiàn)傾斜情況，保持樁基中心位置的穩(wěn)定性[3]。施工人員結(jié)合施工圖紙和施工要求準(zhǔn)確定位鉆孔機(jī)位置之后，應(yīng)用千斤頂設(shè)備將鉆孔機(jī)上的機(jī)架頂起來，這時(shí)施工人員可以借助起重滑輪設(shè)備，使鉆孔機(jī)位置和護(hù)筒中心處于同一條垂直線上。在對(duì)準(zhǔn)樁位之后，可以利用枕木墊平鉆孔機(jī)的橫梁，這樣能夠保證鉆孔機(jī)設(shè)備安裝的科學(xué)性和合理性。

2.2 護(hù)筒埋設(shè)要點(diǎn)

在水利施工過程中，由于建設(shè)地點(diǎn)較為偏僻，靠近水源，再加上地質(zhì)、氣候等因素的影響，會(huì)出現(xiàn)孔壁坍塌的情況，施工人員需要意識(shí)到護(hù)筒埋設(shè)施工對(duì)于整體工程建設(shè)的重要性，采取必要措施避免出現(xiàn)孔壁坍塌的情況。以此為基礎(chǔ)實(shí)施水利工程施工建設(shè)時(shí)，需要確保護(hù)筒埋設(shè)與地表水相隔離，并實(shí)施相應(yīng)的保護(hù)措施。另外，在施工過程中需要檢查鉆頭的導(dǎo)向作用是否能夠發(fā)揮出來，盡可能保護(hù)護(hù)筒底部，促使護(hù)筒周圍土壤具有密實(shí)性和堅(jiān)實(shí)性，這樣能夠避免出現(xiàn)護(hù)筒浮沉以及護(hù)筒進(jìn)水的問題，水利施工中護(hù)筒埋設(shè)定位如圖2 所示。

2.3 泥漿制備要點(diǎn)

在水利施工中運(yùn)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)時(shí)，在泥漿制備要點(diǎn)主要是對(duì)水、黏土以及一些添加進(jìn)進(jìn)行攪拌操作，進(jìn)而制備能夠冷卻鉆頭的泥漿，能夠起到潤(rùn)滑的效果，而且還能阻隔孔內(nèi)、孔外出現(xiàn)滲透情況，減少鉆孔坍塌的概率[4]。在實(shí)際施工過程中，需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)地層變化情況把控泥漿的黏稠度。泥漿性能指標(biāo)見表1。

表1 漿性能指標(biāo)

2.4 鉆孔技術(shù)要點(diǎn)

在水利工程施工建設(shè)過程中應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)在于鉆孔，鉆孔質(zhì)量將會(huì)直接影響到后續(xù)施工建設(shè)的質(zhì)量。因此，在實(shí)際施工的過程中，技術(shù)人員應(yīng)該仔細(xì)檢查和確定鉆機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，在開始鉆進(jìn)之后根據(jù)鉆頭到鉆桿的2/3 位置明確鉆孔的深度，并結(jié)合施工技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)確定孔徑的大小，嚴(yán)格控制孔徑，采用合理速度鉆進(jìn)，減少鉆桿的晃動(dòng)。

2.5 混凝土灌注要點(diǎn)

在水利施工中應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，混凝土灌注是需要重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)，混凝土灌注的質(zhì)量決定了整體灌注樁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在鉆孔內(nèi)下放鋼筋籠的過程中應(yīng)先安裝好導(dǎo)管，這樣才能更好地進(jìn)行混凝土灌注工作。在導(dǎo)管安裝的過程中，應(yīng)該內(nèi)徑為30 cm 的快速絲扣接頭與導(dǎo)管連接，導(dǎo)管底部可適當(dāng)放長(zhǎng)，長(zhǎng)度為400 cm，底部不設(shè)置法蘭盤，其余導(dǎo)管為265 cm 一截，導(dǎo)管底部距離孔底30 cm～40 cm[5]。

在實(shí)際施工時(shí)，水利施工需要將該技術(shù)運(yùn)用于水下環(huán)境中，這樣在灌注過程中可能會(huì)出現(xiàn)有大量的水，這就對(duì)混凝土制備工作提出更高的要求，要保證混凝土質(zhì)量符合灌注標(biāo)準(zhǔn)和要求，確?；炷凉嘧⒌膹?qiáng)度。在進(jìn)行混凝土灌注操作時(shí)，一般需要采用連續(xù)灌注的方式，盡管灌注進(jìn)度提升，但是導(dǎo)管需要保持一定的埋設(shè)深度，在灌注樁達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置時(shí)，也可以適當(dāng)再次灌注一段時(shí)間，讓灌注樁頂高超出設(shè)計(jì)標(biāo)高，方便后續(xù)進(jìn)行鑿除，保證灌注樁施工技術(shù)滿足總設(shè)計(jì)要求。

3 水利施工中鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用流程

3.1 鉆孔灌注樁施工前期準(zhǔn)備

在水利施工中鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該做好施工前的準(zhǔn)備工作和人員組織安排工作。無論什么水利工程的開展，從進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備到最后竣工驗(yàn)收、正式運(yùn)行等環(huán)節(jié)，都需要大量人員的參與。在不同地區(qū)建設(shè)水利工程都需要做到因地制宜，結(jié)合實(shí)際場(chǎng)地的地質(zhì)狀況進(jìn)行施工操作，這也需要施工人員在施工前期對(duì)施工場(chǎng)地有足夠的了解，熟悉當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)情況，進(jìn)而能夠找到適合進(jìn)行鉆孔灌注樁施工的位置。在鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用中，需要仔細(xì)、認(rèn)真量測(cè)樁的位置，并且將確定的樁位標(biāo)上排號(hào)，清楚地標(biāo)注在施工圖紙上，一旦出現(xiàn)問題應(yīng)該及時(shí)調(diào)整。同時(shí)，施工人員也需要具備專業(yè)的施工水平，掌握鉆孔灌注技能，能夠有效把控施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格遵守施工規(guī)范和程序。

在鉆孔灌注樁施工的前期準(zhǔn)備中，還需要關(guān)注材料的應(yīng)用，保證材料質(zhì)量符合要求，對(duì)所需要的鋼筋、混凝土等，都需要出具出廠合格證明，在水利施工建設(shè)中假如應(yīng)用質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)的材料，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。對(duì)此，需要相關(guān)負(fù)責(zé)人根據(jù)規(guī)定檢查和檢驗(yàn)施工應(yīng)用的材料，保證材料的質(zhì)量和數(shù)量并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)管理，例如為了避免鉆孔機(jī)出現(xiàn)傾斜情況導(dǎo)致鉆孔不準(zhǔn)確，可以在施工之前對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，夯實(shí)軟土等。另外，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)需要的用電設(shè)備、輸水設(shè)備等，應(yīng)該提前做好檢查工作，確保在施工過程中不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。具體在混凝土材料準(zhǔn)備中，應(yīng)該從以下方面入手：在混凝土配制的過程中，應(yīng)該明確配合比，采用如下方式進(jìn)行計(jì)算。

當(dāng)原水水質(zhì)出現(xiàn)異常惡化時(shí)，可通過芬頓高級(jí)氧化措施，確保后續(xù)生化處理的穩(wěn)定性。水質(zhì)狀況正常時(shí)，來水可僅通過芬頓反應(yīng)池體，而不需要投加芬頓試劑。芬頓出水進(jìn)入U(xiǎn)SAB（升流式厭氧反應(yīng)器）處理，通過厭氧反應(yīng)將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，厭氧出水選用“脫氮+生物接觸氧化”進(jìn)行好氧處理，小分子有機(jī)物進(jìn)一步被分解。接觸氧化池出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，二沉池上清液自流進(jìn)入清水池暫存并排放。污水工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥排入污泥濃縮池進(jìn)行污泥收集濃縮，濃縮后的污泥進(jìn)一步進(jìn)行機(jī)械脫水處理。脫水后污泥可外運(yùn)處理處置。

3.1.1 混凝土配制強(qiáng)度計(jì)算（fcu,0）

假如水利施工中混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度

fcu,0為混凝土配制強(qiáng)度（MPa）；fcu,k為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa；σ為混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。

3.1.2 水膠比計(jì)算

fb為膠凝材料28 d 膠砂抗壓強(qiáng)度，MPa；fce為水泥28 d膠砂抗壓強(qiáng)度，MPa；γc為水泥強(qiáng)度等級(jí)的富余系數(shù)；fce,g為水泥強(qiáng)度等級(jí)值，MPa。

在混凝土水膠比計(jì)算過程中

考慮到耐久性要求和實(shí)際水利施工經(jīng)驗(yàn)，選擇水膠比為0.45。αa、αb屬于回歸系數(shù)，結(jié)合《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JTJ 55—2011 表5.1.2 內(nèi)容，選擇這2 個(gè)數(shù)值為0.53 和0.20。W為每立方米混凝土中的用水量，kg/m3。B為每立方米混凝土中凝膠材料用量，kg/m3。

3.1.3 用水量計(jì)算

其中mc為每立方米混凝土水泥用量，mFDN0為減水劑使用量。

3.2 鉆孔灌注樁施工中期環(huán)節(jié)

3.2.1 放樣

在水利施工中的鉆孔灌注樁施工中期環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行放樣操作，技術(shù)人員結(jié)合圖紙內(nèi)容計(jì)算出各樁位中心坐標(biāo)，在復(fù)核沒有問題后可以在樁位進(jìn)行放樣操作。在放樣過程中，技術(shù)人員和測(cè)量人員應(yīng)該仔細(xì)核對(duì)樁位號(hào)是否準(zhǔn)確，并做好記錄，在完成放樣之后對(duì)兩樁位之間的距離進(jìn)行測(cè)量，比對(duì)是否與圖紙中的尺寸相一致。另外，放樣完成后需要做好樁位的保護(hù)工作，避免樁位被自然因素、人為因素所破壞，可以應(yīng)用直徑為20 mm 或22 mm 的鋼筋對(duì)樁進(jìn)行保護(hù)，在鋼筋頂部設(shè)置標(biāo)記，進(jìn)行十字保護(hù)。

3.2.2 開孔

在實(shí)際施工過程中，技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合前期檢測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)中層孔深和等高線進(jìn)行對(duì)比，并進(jìn)行記錄，明確鉆孔機(jī)自身重量以及對(duì)吊掛松緊程度進(jìn)行檢測(cè)，嚴(yán)格檢查巖土層。同時(shí)，還要對(duì)成樁標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，保證灌注樁入巖時(shí)具有科學(xué)性和合理性，并且保證樁體進(jìn)入持力層深度符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.3 鉆孔

在鉆孔的過程中需要借助保護(hù)樁對(duì)鉆頭中心位置和孔位中心位置進(jìn)行校對(duì)，假如發(fā)現(xiàn)鉆頭偏離中心位置必須重新調(diào)整鉆機(jī)位置，避免出現(xiàn)斜孔的情況。水利工程施工場(chǎng)地不同地質(zhì)狀況應(yīng)該選擇使用不同的沖程，硬巖層可以采用中沖程（1 m/s～2 m/s）或者大沖程（2 m/s～4 m/s），粉質(zhì)黏土層可以使用小沖程（0.5 m/s～1 m/s）或者中沖程（1 m/s～2 m/s）。

3.2.4 清孔

清孔也就是對(duì)鉆孔進(jìn)行清理，在完成鉆孔工作之后，在鉆頭距離孔底0.8 m 或1 m 距離時(shí)，在孔壁比較穩(wěn)定的情況下，進(jìn)行泥漿稀釋工作，一般泥漿比重為1.05 或1.08，進(jìn)行泥漿循環(huán)作業(yè)，并在將作業(yè)時(shí)間控制在1 h 以內(nèi)。在循環(huán)作業(yè)的過程中，可以將孔底的巖石碎渣、泥塊等沖出孔洞。這種清理工作并不是只進(jìn)行一次，在下籠安裝導(dǎo)管之后還需要進(jìn)行二次清理。

3.2.5 混凝土灌注

對(duì)于施工單位而言，在完成合格檢查之后才可以實(shí)施灌注操作，在灌注之前，檢查各項(xiàng)材料配比是否合理，施工應(yīng)用材料是否與檢測(cè)樣品報(bào)告中的材料一致，進(jìn)而才可以進(jìn)行灌注作業(yè)。在灌注操作的過程中，應(yīng)該仔細(xì)記錄每根灌注樁混凝土的使用量，這樣能夠在突發(fā)狀況下進(jìn)行檢測(cè)，明確原因，進(jìn)而糾正。

3.2.6 鋼筋籠

鋼筋籠屬于水利施工中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的重要材料，也是灌注中必不可少的材料。一般鋼筋籠制作時(shí)采用錯(cuò)開焊接方式進(jìn)行接頭焊接，鋼筋籠加工允許的偏差和檢驗(yàn)方式見表2。在鋼筋籠下放過程中，應(yīng)該確保其垂直度，垂直入孔，避免出現(xiàn)塌孔情況。在完成下放工作之后應(yīng)該將鋼筋籠頂端焊接牢固。

表2 鋼筋籠加工允許的偏差和檢驗(yàn)方式

4 結(jié)語

總之，水利工程作為促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要工程，隨著其工程規(guī)模、應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，必須保證工程質(zhì)量，才能將水利工程的價(jià)值發(fā)揮出來。在水利施工中的鉆孔灌注樁施工技術(shù)屬于基礎(chǔ)技術(shù)，對(duì)保證水利工程安全和穩(wěn)定有關(guān)鍵作用。因此，應(yīng)該全面了解水利施工中的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，了解技術(shù)原理、特點(diǎn)，掌握技術(shù)要點(diǎn)和流程，保證施工技術(shù)水平，對(duì)保證水利工程施工進(jìn)度、提高工程整體壽命等有重要的作用，不僅提升了水利工程建設(shè)質(zhì)量，還能在很大程度上推動(dòng)我國社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展。