張盼

（安徽三洲水利建設(shè)有限公司，安徽宿州 234000）

1 引言

樁基施工是重大水利工程建設(shè)的重要一環(huán)。相較于錘擊沉入樁而言，鉆孔灌注樁具有施工噪聲小、干擾小的特點(diǎn)，可以滿足大直徑樁基施工要求。因此，基于工程實(shí)際情況，探討鉆孔灌注樁工藝操作要點(diǎn)具有非常重要的意義。

2 水利工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用原理

在水利工程中，鉆孔灌注樁施工主要是在現(xiàn)場(chǎng)通過機(jī)械鉆孔或人工挖孔成孔，在孔內(nèi)放置鋼筋籠并完成混凝土灌注，形成穩(wěn)固的樁基礎(chǔ)。根據(jù)地層土質(zhì)的差異，成孔方式也具有一定差異。在地層土質(zhì)條件較好且地下水位處于較低水平時(shí)，基于人工挖空、沖抓鉆成孔、長(zhǎng)螺旋鉆孔的干作業(yè)成孔模式較為常用；而在地層土質(zhì)條件較差且地下水位較高時(shí)，基于沖擊鉆、正反循環(huán)鉆、旋挖鉆的泥漿護(hù)壁+鋼護(hù)筒成孔模式較為常用。成孔之后，需要吊放鋼筋籠，吊放鋼筋籠就位后經(jīng)導(dǎo)管灌注水下混凝土。導(dǎo)管灌注水下混凝土的原理是：經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)隔水球前進(jìn)，在隔水球被頂送出導(dǎo)管的瞬間利用混凝土封堵填埋導(dǎo)管，后續(xù)經(jīng)導(dǎo)管向樁孔內(nèi)灌注混凝土。

3 水利工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 測(cè)量定位

在鉆孔灌注樁施工前期，可以根據(jù)業(yè)主方提供的平面大地定位測(cè)量控制點(diǎn)，利用全站儀確定軸線坐標(biāo)定位點(diǎn)，并將軸線控制樁設(shè)置在構(gòu)筑物外，同時(shí)設(shè)置紅色三角旗保護(hù)軸線控制樁，為后期軸線控制、場(chǎng)地施工測(cè)量位置劃定提供依據(jù)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，施工人員可以遵循先整體后局部的原則，結(jié)合現(xiàn)有紅線測(cè)繪成果，利用全站儀、水準(zhǔn)儀以及鋼卷尺（50 m、5 m），進(jìn)行其他軸線的測(cè)量、定位。

為了確保鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，測(cè)量人員應(yīng)在重復(fù)測(cè)量業(yè)主方提供坐標(biāo)基樁的前提下，選擇可靠且穩(wěn)定的位置進(jìn)行三角網(wǎng)加密樁的增設(shè)。同時(shí)，沿著總平面布置圖進(jìn)行實(shí)地踏勘，明確全部工程控制坐標(biāo)點(diǎn)，完成施工測(cè)量平面控制網(wǎng)的創(chuàng)建。一般相鄰控制點(diǎn)之間的間隔為30.0～50.0 m，在后視點(diǎn)確定之后，利用全站儀測(cè)量方法，再次測(cè)量控制樁相對(duì)位置、中心線相對(duì)位置。在確認(rèn)控制樁相對(duì)位置、中心線相對(duì)位置無(wú)超出標(biāo)準(zhǔn)要求的誤差后，放設(shè)“十字”護(hù)樁，并在護(hù)樁表面澆筑混凝土，降低后期施工對(duì)控制樁的影響。在正式工藝操作階段，測(cè)量操作者需要以星期為單位，進(jìn)行軸線控制樁的多次復(fù)測(cè)，規(guī)避木樁位置移動(dòng)對(duì)工藝操作精度的不利影響。

在平面控制網(wǎng)設(shè)置完畢后，測(cè)量人員可以在確認(rèn)業(yè)主方提供水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高無(wú)誤的情況下，選擇恰當(dāng)?shù)穆肪€，將永久水準(zhǔn)點(diǎn)納入閉合水準(zhǔn)測(cè)量體系內(nèi)，為后續(xù)質(zhì)量控制提供依據(jù)。一般永久水準(zhǔn)點(diǎn)沿線需要設(shè)置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，相鄰臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離為50.0 m，每一個(gè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)校核需要的永久水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量為2 個(gè)或2 個(gè)以上。在臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)校核無(wú)誤后，測(cè)量人員可以在設(shè)置的樁位上進(jìn)行水準(zhǔn)樁、控制樁序號(hào)的排列，并簡(jiǎn)單闡述測(cè)量樁的方位、標(biāo)高、作用、位置、方向等。

3.2 鉆孔

在測(cè)量定位后，可以根據(jù)工藝要求，選定待鉆進(jìn)的樁位，完成鉆機(jī)放置并進(jìn)行鉆機(jī)平衡度調(diào)整。一般需要利用吊垂球，進(jìn)行鉆桿、鉆孔中心位置調(diào)整，確保鉆桿、鉆孔中心處于同一垂線。在確認(rèn)無(wú)誤后，進(jìn)行鉆機(jī)固定。利用固定后的鉆機(jī)完成鉆孔作業(yè)。在鉆孔作業(yè)開始初期，可以貫徹慢進(jìn)尺、小轉(zhuǎn)速方針，進(jìn)行自重鉆進(jìn)，并全程觀測(cè)、調(diào)整鉆桿垂直度。在鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)再次調(diào)低鉆具行進(jìn)速度，回轉(zhuǎn)上拉，為清孔作業(yè)做好準(zhǔn)備[1]。

如水利工程地質(zhì)條件不佳，可以選擇泥漿護(hù)壁成孔技術(shù)。成孔所用泥漿制備材料包括膨潤(rùn)土、黏土與水。其中，膨潤(rùn)土為蒙脫石組成的黏土性礦物，黏土則為顆粒直徑小于0.005 mm黏粒含量超過50.0%且塑性指數(shù)超過17 的黏土。準(zhǔn)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度超出200 r/min 的膨潤(rùn)土攪拌機(jī)，先注入定量清水，邊攪拌邊投放膨潤(rùn)土，膨潤(rùn)土溶解后則先后投入羧甲基纖維素、分散劑、增大相對(duì)密度劑、滲水防止劑，最終制備成黏度超過17 Pa·s，pH 處于7.0～8.0 的泥漿。在鉆孔操作過程中，注入孔口泥漿的相對(duì)密度小于1.10、黏度處于18.0～20.0 Pa·s。鋼護(hù)筒內(nèi)泥漿應(yīng)超出地下水位，超出高度為不小于1.0 m。若水利工程受水位漲落影響，則保護(hù)鉆孔壁的泥漿面應(yīng)超出地下水位最高位置1.50 m。

3.3 清孔

在鉆孔行進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后停止進(jìn)尺，稍微提升鉆具至距離孔底10.0～20.0 cm，整個(gè)過程中保持泥漿正常循環(huán)，每間隔一定時(shí)期進(jìn)行鉆盤空轉(zhuǎn)，將孔底剩余泥塊研磨成泥漿后排出，排出泥漿相對(duì)密度應(yīng)在1.25 以下，黏度處于18.0～25.0 Pa·s，不斷置換泥漿，持續(xù)30 min，完成第一次清孔[2]。

在第一次清孔作業(yè)完成后，進(jìn)行孔深測(cè)量，確認(rèn)無(wú)誤后，及時(shí)完成鋼筋籠、混凝土導(dǎo)管安放，準(zhǔn)備第二次清孔，持續(xù)30～60 min。在清孔完成后，進(jìn)行鉆孔深度、孔底沉渣量的測(cè)量，確保鉆孔深度與要求相符，孔底沉渣厚度小于或等于10.0 cm，沉渣黏度處于18.0～24.0 Pa·s，含砂量大于4.0%但小于8.0%。

3.4 鋼筋籠的制作與安裝

鋼筋籠制作應(yīng)選擇空間較大、運(yùn)輸便捷的場(chǎng)所，根據(jù)鋼筋直徑、型號(hào)、長(zhǎng)度差異，分類別堆放。根據(jù)鋼筋籠設(shè)計(jì)圖紙，利用專門的調(diào)直平臺(tái)完成主筋調(diào)直。在鋼筋骨架成形之后，將架立筋平穩(wěn)安放到鋼骨架上，并依據(jù)相鄰主筋之間距離相等的原則完成主筋布置，同時(shí)利用電弧焊固定主筋、架立筋。若需要接長(zhǎng)主筋，制作者應(yīng)選擇搭接焊、對(duì)焊、綁條焊的方式，在同一個(gè)截面內(nèi)進(jìn)行主筋的對(duì)稱連接，并控制鋼筋接頭數(shù)量在主筋總體數(shù)量的一半以下，且相互毗鄰的兩個(gè)鋼筋接頭之間相距長(zhǎng)度超過500 mm（或主筋直徑的35 倍）。進(jìn)而依據(jù)主筋直徑的10～15 倍進(jìn)行鋼筋焊接。在完成主筋與架立筋固定之后，將鋼骨架平穩(wěn)安放到外箍筋滾動(dòng)焊接器，依據(jù)相鄰箍筋之間距離相等的原則，進(jìn)行箍筋纏繞。并依據(jù)箍筋長(zhǎng)度的8～10 倍的焊接長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，利用電弧焊完成箍筋、主筋固定。同時(shí)，制作者應(yīng)將寬度50.0 mm、長(zhǎng)度400 mm 的鋼板制作而成的鋼筋定位器設(shè)置在主筋外側(cè)，控制鋼筋籠直徑偏差在±10.0 mm 以內(nèi)、長(zhǎng)度偏差在±50.0 mm 以內(nèi)。

在鋼筋籠安裝階段，可以選擇扁擔(dān)起吊方法，在鋼筋籠上部箍筋、主筋相連位置對(duì)稱設(shè)置吊點(diǎn)，共3 個(gè)吊點(diǎn)，在專人指揮下，兩人對(duì)稱手扶鋼筋籠，垂直對(duì)著孔位緩慢下放。在鋼筋籠徐徐下放到孔底的過程中，若遇阻力，則可以適當(dāng)轉(zhuǎn)向提起，或者起籠掃孔后重新下放，避免強(qiáng)制下放。

3.5 灌樁

在灌注樁操作前，操作者應(yīng)沿著拼裝、試水、試壓、密封圈增設(shè)、緊絲扣安放緊固等順序完成導(dǎo)管下放。在導(dǎo)管下放完畢后，操作者可以結(jié)合二次清孔安放底部具隔水塞的漏斗，確保灌注持續(xù)性。若導(dǎo)管內(nèi)混凝土含有空氣，則后續(xù)混凝土井溜槽緩慢灌入導(dǎo)管、漏斗[3]。同時(shí)，操作者應(yīng)進(jìn)行混凝土灌注面標(biāo)準(zhǔn)高度的計(jì)量，規(guī)避混凝土溢出導(dǎo)管現(xiàn)象。

4 應(yīng)用水利工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)的注意事項(xiàng)

4.1 成孔注意事項(xiàng)

在鉆孔前期，應(yīng)進(jìn)行鉆機(jī)的平穩(wěn)調(diào)整，確保鉆機(jī)與帶鉆孔面呈90°且處于穩(wěn)定牢固狀態(tài)。開鉆時(shí)，應(yīng)使鉆頭接觸地面，將進(jìn)尺深度調(diào)整至0 位，進(jìn)而在原地順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，以鉆桿自重、鉆斗自重、液體壓力作為鉆進(jìn)動(dòng)力，控制初次鉆進(jìn)壓力在90 kPa 左右。先以緩慢的速度鉆進(jìn)隨后逐步加快。

當(dāng)鉆桿內(nèi)密布鉆渣時(shí)，首先，應(yīng)停止下壓，回旋鉆進(jìn)。其次，調(diào)整參數(shù)，促使動(dòng)力頭轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，且朝著下方送行。再次，關(guān)閉鉆頭，回轉(zhuǎn)底蓋。最后，以一個(gè)緩慢的速度向上方提拉鉆頭，在提拉期間應(yīng)避免鉆頭與孔壁接觸。在將鉆頭脫離孔口后，應(yīng)控制鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)到自卸車位置[4]。在動(dòng)力頭的幫助下，由上部給予頂桿一個(gè)壓力，在壓力傳導(dǎo)過程中開啟底蓋，完成鉆孔階段渣土外卸。在完成渣土外卸作業(yè)后，將底蓋關(guān)閉并重新旋轉(zhuǎn)到鉆孔位置，精準(zhǔn)對(duì)照鉆孔位置，以一個(gè)緩慢的速度，啟動(dòng)鉆斗至鉆底，往復(fù)多次開展，直至鉆孔至設(shè)計(jì)深度。若在鉆進(jìn)階段發(fā)生鉆機(jī)搖晃、鉆桿跳動(dòng)、進(jìn)尺阻力加劇等異常情況，應(yīng)第一時(shí)間關(guān)停鉆機(jī)，提拉鉆頭檢查原因，消除故障后再次鉆進(jìn)。

4.2 灌樁注意事項(xiàng)

在安設(shè)導(dǎo)管后，應(yīng)利用8 號(hào)鐵絲將滑閥（或隔水塞）懸掛在導(dǎo)管內(nèi)水面，促使導(dǎo)管與滑閥緊密貼合。在灌注混凝土之前，配置0.1～0.3 m3水泥砂漿，將配置完畢的等量砂漿放入滑閥上方導(dǎo)管、漏斗內(nèi)[5]。然后灌注混凝土，在初次灌注混凝土量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)深度超過1.2 m）后，將鐵絲剪斷，并借助混凝土自重完成導(dǎo)管內(nèi)多余水分排放，促使滑閥牢固停留在孔底。

在首批混凝土灌注完畢且無(wú)異常表現(xiàn)后，應(yīng)進(jìn)行混凝土的連續(xù)灌注。混凝土灌注上升速度在2.0 m/h 以內(nèi)，灌注期間導(dǎo)管內(nèi)混凝土應(yīng)具有流動(dòng)性，一般從混凝土攪拌初期到灌注完畢持續(xù)時(shí)間應(yīng)少于1.5 h[6]。同時(shí)操作者應(yīng)利用測(cè)錘定期測(cè)量混凝土面上升高度，逐節(jié)拆卸或提升導(dǎo)管（拆卸時(shí)間低于15 min），促使導(dǎo)管最大埋深低于最下端一節(jié)導(dǎo)管長(zhǎng)度（最小埋管深度超過1.5 m、最大埋管深度小于8.0 m），確保樁身混凝土灌注均勻度。最終樁頂應(yīng)超出混凝土灌注高度800.0～1000.0 mm。

此外，為避免鋼筋籠在混凝土灌注期間上浮，除了在孔口固定鋼筋籠上端外，還可以適當(dāng)縮短混凝土灌注時(shí)間，并在鉆孔內(nèi)混凝土接近鋼筋籠時(shí)放慢灌注速度[7]。同時(shí)，在孔內(nèi)混凝土進(jìn)入鋼筋籠1.0～2.0 m 時(shí)，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)管提升，縮短導(dǎo)管，增加鋼筋籠在下層混凝土內(nèi)的埋置深度。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鉆孔灌注樁是水利工程基礎(chǔ)施工中優(yōu)勢(shì)較為顯著的工藝，需要利用特定的鉆孔機(jī)械、灌注設(shè)備完成樁基打設(shè)。為了獲得高抗震性能、低噪聲、高承載力、高強(qiáng)度、高適應(yīng)度的樁基成品，應(yīng)從測(cè)量定位環(huán)節(jié)入手，進(jìn)行全面質(zhì)量把控。并以鉆孔、清孔、鋼筋籠制作安裝、灌注樁為重點(diǎn)，進(jìn)行細(xì)節(jié)問題的分析、處理，確保鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量。