黃燚軍

由于鉆孔灌注樁具有地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、施工簡便、設(shè)備投入不大等優(yōu)點(diǎn)，多年來在各類樁基工程中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，在水利工程建設(shè)中，鉆孔灌注樁也已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。和一般建筑工程施工不同，在水利施工中，鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進(jìn)行的，其施工過程無法觀察，成樁后也不能進(jìn)行開挖驗(yàn)收。因此，水利工程中鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量控制顯得尤為重要。本文基于多年的水利工程實(shí)踐，就鉆孔灌注樁在水利施工中的核心技術(shù)原理及施工過程中的控制措施做一探討和研究。

1 鉆孔灌注樁的施工原理

在水利工程中，鉆孔灌注樁的施工原理是以足夠的首批混凝土澆灌量，迅速將孔底的水或泥漿排開并一次將導(dǎo)管出料口包裹在混凝土一定的深度之中，使后續(xù)澆灌的混凝土始終與孔內(nèi)水或泥漿隔離開來，而后持續(xù)不間斷地將高流態(tài)混凝土從進(jìn)料口通過導(dǎo)管輸入樁孔。在輸入混凝土過程中，隨著孔內(nèi)混凝土不斷增加，不間斷地提升導(dǎo)管，但必須使出料口埋設(shè)在已澆筑的混凝土中的一定深度。后續(xù)輸入的混凝土是通過出料口與入料口之間密封導(dǎo)管中的高差形成的壓力，使混凝土沖擠入已澆筑的混凝土之中的。首批灌入的混凝土中的一部分作為隔離層而被頂在最上面，并始終被不間斷灌入的后續(xù)混凝土逐步?jīng)_頂向樁口處移動(dòng)。

2 施工前期的樁基勘察

2.1 合理選擇樁端持力層

樁端持力層是指地基中能對(duì)樁起主要支承作用的土(巖)層。無論何種樁型，都有合理選擇樁端持力層的問題，即使是摩擦樁，亦有將樁端選擇在樁側(cè)阻力相對(duì)較大的地層上的問題，設(shè)計(jì)上經(jīng)濟(jì)合理選擇好持力層，要求勘察人員除按成因類型和巖土性質(zhì)分層外，還要求細(xì)致地作好持力層的力學(xué)分層。

2.2 正確提供樁側(cè)阻力和樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值

樁側(cè)阻力和樁端阻力是樁基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)主要是根據(jù)土的狀態(tài)和密度按有關(guān)規(guī)范查表確定，這些表格來源于大量樁的荷載試驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般是可信和合理的，但在實(shí)際選用中要注意避免過于機(jī)械、簡單化的傾向。理論和工程實(shí)踐證明，樁側(cè)阻力和樁端阻力受很多因素的影響，巖土工程師在提供樁側(cè)阻力和樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值建議時(shí)，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)并考慮這些影響因素。

2.3 正確估計(jì)成樁可能性

當(dāng)根據(jù)地質(zhì)條件、地層分布特征選用了樁端持力層后，還應(yīng)充分考慮樁是否能順利地達(dá)到所選擇的持力層。例如，對(duì)于預(yù)制樁，當(dāng)選擇了下部有比較適宜的持力層，但巖上部分布有比較厚且密實(shí)的砂層時(shí)，必須充分研究和判斷打入或壓入樁的可能性;對(duì)于鉆孔灌注樁，當(dāng)下部有很好的持力層，而其上有很差的淤泥層時(shí)，應(yīng)充分估計(jì)和研究在鉆孔灌注樁鉆進(jìn)和水下灌注混凝土過程中，有無縮徑和斷樁的可能性等。

2.4 提出樁型選擇和樁基設(shè)計(jì)施工的建議

在充分研究上述問題之后，提出巖土工程勘察報(bào)告，包括地質(zhì)條件、地層分布、各巖土層物理力學(xué)參數(shù)以及樁側(cè)阻力、樁端阻力建議值，同時(shí)應(yīng)提出樁型選擇和設(shè)計(jì)施工的有關(guān)建議。

3 施工中的質(zhì)量控制

3.1 樁位測量

在平整好的場地上測定樁位，用方木樁準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)各樁位的中心及標(biāo)高，同時(shí)埋設(shè)護(hù)樁。護(hù)樁埋設(shè)方法:在樁中心向外大于樁徑 50 cm均勻分布三個(gè)并量出距離，護(hù)樁頂要與地面相平，并用砂漿固定牢固，做出明顯標(biāo)記。深水樁基的定位由鋼護(hù)筒定位架固定。

3.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒采用鋼護(hù)筒，水上主墩鋼護(hù)筒用 12mm厚鋼板卷制，在頂部和底部用 12mm鋼板加固，直徑 2.5m的鋼護(hù)筒用14mm厚鋼板卷制，其余則用 10mm厚鋼板卷制。護(hù)筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑20 cm～40 cm，護(hù)筒高視土質(zhì)而定，最小不小于 2m。安置時(shí)，護(hù)筒頂高出地面 30 cm以上，高出最高施工水位或地下水位 1.5m～2.0m。旱墩護(hù)筒周圍 50 cm范圍內(nèi)粘土夯實(shí)，深度至護(hù)筒底，并用穩(wěn)定護(hù)筒內(nèi)水頭的措施。護(hù)筒的埋設(shè)位置必須保證其中心與樁位中心的偏差不超過 50mm。并應(yīng)注意兩節(jié)護(hù)筒的連接質(zhì)量，護(hù)筒埋深為 2m～4 m，水上主墩護(hù)筒應(yīng)沉入局部沖刷線以下不小于1.0m～1.5m。

3.3 開鉆成孔

首先安裝鉆機(jī)時(shí)底架要平穩(wěn)，鉆頭和鉆桿中心對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒頂面中心，偏差不得大于 50mm。其次鉆孔時(shí)鉆桿(吊繩)要保持垂直，施工期間隨時(shí)用線錘檢查，避免鉆孔傾斜。最后建議在鉆孔時(shí)采用低擋、慢速均勻鉆進(jìn)，特別在護(hù)筒出口處避免失穩(wěn)和滲漏。在地層變化處控制鉆速和鉆壓，以防孔斜。對(duì)易縮徑土層配合必要的復(fù)鉆。在硬塑的粘土層中鉆進(jìn)時(shí)采用中高擋鉆速，在淤泥和粉砂層鉆進(jìn)中采用低擋鉆速，從硬層到軟層時(shí)可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度，當(dāng)從軟層到硬層時(shí)少加壓慢速鉆進(jìn)。

3.4 樁位偏差與垂直度偏差

樁位偏差是指樁孔中心與原設(shè)計(jì)中心之間的偏差，檢查的方式有兩種，即基坑開挖前量護(hù)筒中心，基坑開挖后量樁中心，它屬于主控項(xiàng)目。垂直度偏差是指鉆孔水平面的垂線與鉆孔軸心線的夾角，它是一般項(xiàng)目。如果它們出現(xiàn)誤差將造成施工精度不準(zhǔn)，樁位對(duì)接不上，給后期施工帶來相當(dāng)大的麻煩。那么在控制樁位偏差和樁孔垂直度方面要注重以下方面:首先開工前要根據(jù)設(shè)計(jì)樁位平面圖及場地有關(guān)測量資料，校測場地基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)點(diǎn)，測量樁位線，測定樁的位置和樁位地面標(biāo)高，可以根據(jù)需要適當(dāng)補(bǔ)充測量控制點(diǎn)。當(dāng)樁點(diǎn)測定后要打入鐵質(zhì)標(biāo)志樁，防止人為挪動(dòng)或破壞。其次是埋設(shè)護(hù)筒前，先用十字定位法在實(shí)測樁點(diǎn)外引四個(gè)控制點(diǎn)并加以標(biāo)志，護(hù)筒材料的選用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮其反復(fù)回收使用的特點(diǎn)而必須具有一定的強(qiáng)度和剛度，且便于運(yùn)輸、安裝、埋設(shè)和起拔拆卸。再次鉆機(jī)安裝時(shí)，樁點(diǎn)已經(jīng)虛擬化，要保證地基牢固，鉆機(jī)水平、周正、可靠，確保游動(dòng)滑輪中心、回轉(zhuǎn)器中心、樁點(diǎn)在同一條鉛垂線上。在鉆進(jìn)過程中，還應(yīng)隨時(shí)檢查鉆機(jī)是否水平、周正、可靠，必要時(shí)加以糾正。同時(shí)在鉆進(jìn)初期需輕壓慢轉(zhuǎn)，鉆頭不能碰撞和擠磨護(hù)筒，待鉆頭通過護(hù)筒底腳后才能逐漸增加鉆速和鉆壓，轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)后，應(yīng)合理掌握鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)，不得隨便提動(dòng)鉆具和盲目加大鉆壓，以免發(fā)生孔斜和人為的孔內(nèi)事故。

3.5 鋼筋籠制作和吊裝就位

鋼筋籠視其長度采用整體預(yù)制或分節(jié)預(yù)制，鋼筋籠骨架應(yīng)具有足夠的剛度和穩(wěn)定性，以便運(yùn)送、吊裝和灌注混凝土?xí)r不致松散、變形。制作時(shí)每隔 2m增設(shè)加固鋼筋一道，在骨架上端根據(jù)實(shí)際需要合理設(shè)置吊環(huán)。在骨架主筋外側(cè)，將定位鋼筋焊接在骨架主筋上，數(shù)量每 1.0m～1.5m不少于 4個(gè)，以控制保護(hù)層。鋼筋籠分節(jié)起吊要及時(shí)、準(zhǔn)確就位，快速接長至設(shè)計(jì)深度加以固定，待混凝土灌注完畢并初凝后方可解除鋼筋籠的固定設(shè)施。在鋼筋籠就位前仍需要檢查有無坍孔，以便及時(shí)采取措施。

3.6 水下混凝土的灌注

灌注樁混凝土運(yùn)至灌注地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)檢查其均勻性和坍落度，如不符合要求堅(jiān)決不用，以防造成堵管。混凝土的強(qiáng)度等級(jí)必須滿足設(shè)計(jì)要求，砂石料、水泥、水等應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，采用的商品混凝土必須經(jīng)過現(xiàn)場質(zhì)量檢測。灌注水下混凝土?xí)r，應(yīng)探測水面或泥漿面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制沉淀層厚度、埋管深度和樁頂高度。如探測不準(zhǔn)確，將造成沉淀過厚、導(dǎo)管提漏、埋管過深，因而發(fā)生夾層斷樁、短樁或?qū)Ч馨尾怀鍪鹿?。水下混凝土灌注過程中，必須檢測混凝土面的高度，根據(jù)探測的混凝土面高度和灌入的混凝土數(shù)量做相應(yīng)的計(jì)算，檢驗(yàn)鉆孔樁是否存在局部嚴(yán)重超徑、縮徑、漏失層位等，同時(shí)觀察泛水情況，以正確分析和判定孔內(nèi)的情況，避免發(fā)生施工事故。嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深 2m～6m，嚴(yán)禁施工人員為圖便利而超量灌注、一次拆管數(shù)節(jié)，要勤探測，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深，防止埋管過深發(fā)生堵管、埋管。施工完后，應(yīng)核算水下混凝土灌注的各項(xiàng)參數(shù)，以便對(duì)后續(xù)的樁基提供參考和改進(jìn)。

4 結(jié)語

水利施工中，鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進(jìn)行的，在施工前務(wù)必要認(rèn)真熟悉設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)施工、驗(yàn)收規(guī)范，核查地質(zhì)和有關(guān)灌注樁方面的資料，對(duì)灌注樁在施工過程中可能會(huì)發(fā)生的事故進(jìn)行分析，并制訂出施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收實(shí)施方案以及應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的處理措施，以便有效地對(duì)樁基施工質(zhì)量加以控制，確保基礎(chǔ)工程施工的安全和質(zhì)量。

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