钻孔灌注桩在水闸软基处理中的应用

李 强 王 萍

（1.新疆水利厅喀什水文水资源勘测局，新疆喀什 844000；2.喀什地区长河水利水电工程有限责任公司，新疆喀什 844000）

本水闸工程主要为闸底板高程-0.5m，南闸及中闸建筑物主要由闸室及围区内外侧的消力池、护坦、格梁、抛石防冲槽、上下游翼墙等组成。鉴于本水闸工程的南闸、中闸基础均为软基，施工时需修筑临时挡水围堰，同时还需对该软基采取措施进行处理。

1 软基处理方案

结合本水闸工程地质特点，采用混凝土钻孔灌注桩进行南、中闸以及上下游翼墙基础处理，桩长为 40m，桩径为φ800，间距为 2.4m。上下游翼墙选取桩长从18m到28m不等；对于上下游连接段底部则采取φ600的钻孔灌注桩，桩长为 20m；而闸室及护坦外侧齿槽底部采用预制板桩，桩长为5m；对于本工程的消力池及护坦底部设φ160松木桩，选取桩长为4m。

鉴于水闸工程的钻孔灌注桩在滩涂上，其施工地质条件较差，为了有效地确保钻孔灌注桩能顺利地进行，在采取关灌注桩进行软基处理施工时采取以下原则进行施工部署。

（1）上报批复的导线点及水准点用全站仪及水准仪定出桩位，根据设计所提供的控制点，采用全站仪放样桩基中心点，并打入标桩，中心线的放样误差控制在1cm范围内，并设置十字形控制桩，便于校核，桩上标明桩号。

（2）鉴于本水闸工程的基础地质条件较差，采取灌注桩施工在排除围堰内积水后，采用搭设钢木组合平台的方法施工。

（3）场地平整与就位。钻机就位时与平面最大倾角不超过 4°，钻机平台处必需碾压密实。进行桩位放样，钻机移到确定的孔位后，通过调整桅杆角度以及对卷扬机操作来调整到孔中心与钻头中心对准；为了有效地让钻杆垂直，主要是调整来钻机的垂直度相关参数来实现。

（4）灌注桩进行软基处理施工采取闸室和翼墙两块，计划先施工闸室块，再施工翼墙块。其中闸室块分别从闸中心线向左右岸展开施工；在闸室块完成后，转入翼墙混凝土灌注桩施工。施工采用跳打的方法。

（5）对于混凝土预制板桩在灌注桩施工时采取穿插式进行施工，板桩由柴油打桩机沉入基础内。

（6）结合本水闸工程地质条件和现场实际情况，基础灌注桩采用潜水钻机成孔，计划配备潜水钻机4台，另外再备用一台冲抓钻，以备在钻孔过程中遇抛石等情况时使用；同时设D25型柴油打桩机2台。

2 钻孔灌注桩实施

2.1 施工工艺流程

本水闸工程进行软基处理时，采取的钻孔灌注桩施工工艺流程如图1所示。

图1 钻孔灌注桩软基处理施工流程

2.2 护筒埋设

本工程所采取的护筒直径比桩径大 20～30cm左右，埋设深度控制在1.5～2.0m之间，护筒顶高程应高出地面至少0.3m；采取的钢护筒采用3mm厚钢板制作，同时为了有效地增加刚度防止变形，在护筒上、下端和中间的外侧各焊一道加劲肋。上桩护筒埋设采用型钢导架定位，震动击打法使护筒下沉到位，并确保其竖直度。护筒埋设完毕后，再以十字线复测桩位，要求中心偏差不大于5cm。

图2 护筒埋设

图3 导管与套管插设深度

2.3 成孔施工

钻机施工前采取措施把围堰内积水排干，并在围堰内布设好泥浆系统及排水系统等。造孔采用泥浆固壁法施工。本工程采用潜水钻机钻孔，不同的地层采用不同性能指标的泥浆固壁，严禁清水钻孔。钻孔过程中，随时检查钻机的垂直度，有效地确保钻孔斜率不超过2%。当钻孔达到设计深度后，合同监理、设计代表对孔深、孔位、孔斜进行检查，当所有检查项目均满足设计要求后，采取进行清孔工序。

2.4 清孔施工

钻孔完成后，提升钻头距孔底20～10cm，不进尺而继续循环，并以相对比重较低（1.05～1.15）的泥浆注入孔内，置换出孔内较稠的泥浆，以达到初次清孔的目的。在下好钢筋笼、导管后，进行第二次清孔，利用导管注入清泥浆，使孔底沉淀物及稠泥浆托出孔外，同时使孔内泥浆各项指标均达到规范标准，确保钢筋与混凝土的粘结强度。清孔验收须经监理工程师认可，并作好清孔验收记录。

2.5 钢筋笼制作安装

本工程所采用的钢筋笼骨架是在加工场加工成型，并且运到现场分节然后再进行组装，钢筋表面应洁净，不平直钢筋应调直。钢筋骨架利用钻机本身滑轮分节吊放，节间连接采用电焊搭接，搭接长度为 10d。为缩短焊接时间，配备二台电焊机同时焊接，尽可能加快钢筋吊放速度，减少孔底回淤。接头要焊平，以免卡挂导管。顶面和底面标高应符合设计要求，误差不大于±5cm。下放钢筋笼骨架应防止碰撞孔壁，下插过程中要随时观察水位变化，当发现下插困难时应查明原因，而不得强行下插，本工程采取正反旋转、试探性逐步下放。

2.6 浇筑水下混凝土

灌注水下混凝土是钻孔灌注桩施工成桩的关键工序，在钢筋笼沉放结束经检查符合要求且清孔并经验收合格后，即进行水下混凝土灌注工作。

（1）本工程混凝土灌注采用直升导管法施工，导管在孔位附近先分段组拼，再逐段起吊，在孔口拼装，沉入钻孔内，导管吊入下沉时，应保持位置居中，防止卡入钢筋笼碰撞孔壁。

（2）混凝土配合比在浇筑前先进行室内试验，并报监理工程师审批，确保现场施工时混凝土合格率为100%。

（3）混凝土从拌和系统出料后，采用工程车运输至浇筑桩附近，通过料斗导管直接送入桩孔内。

（4）水下混凝土灌注的开浇和连续浇灌均按规范进行，开浇混凝土量保证一次排清导管内的泥浆并封底，浇筑中途不得停顿，灌注过程中注意观察管内混凝土下降和孔内泥浆液面的升降情况，及时测量孔内混凝土高程，正确指导导管提升和拆除，保证导管埋入混凝土深度不小于2m，不大于6m。

（5）为了有效地保证混凝土质量，在桩顶设计标高以上加灌不小于 0.5m高度的混凝土，在桩承台混凝土浇筑前凿除；护筒则采取吊机拔出地面周转使用。

3 施工技术措施

3.1 成孔施工技术措施

为了有效确保本灌注桩工程成孔质量，本工程采取了以下成孔施工质量控制措施。

（1）桩位误差保证措施。钻机就位时，使用悬锤校准钻机的钻头与孔位中心相吻合，为确保定位准确，选派放样经验丰富的测量工程师现场配合施工。

（2）钻孔垂直度保证措施。为了有效地保证钻孔垂直度偏差小于1%，除了钻机就位必须在同一铅垂线上，取土器结构还必须根据地层情况合理设计，精心加工，使切削面受力均衡，保证桩的垂直度在设计要求之内。

（3）桩径和桩形保证措施。在钻孔操作过程中，根据不同地层的钻进特点，采用相应的操作技术参数。

3.2 成桩技术措施

鉴于灌注水下混凝土是钻孔灌注桩施工成桩的关键工序，为了确保本工程的成桩质量，关键对灌注水下混凝土浇筑过程采取控制措施。

（1）严格对混凝土的原材料进行管理，现场设材料质检员，建立原材料合格证制度，对原材料进行复验，不合格材料不进场，坚持由试验室设计混凝土配比，现场砂石、水泥过磅，保证桩身混凝土强度等级。

（2）灌注前严格检查拌和系统和起吊机械设备工作状况，保证混凝土灌注过程中设备运转可靠。

（3）对每根桩混凝土灌注速度确保在2h以内浇筑完成，浇筑过程中正确指挥提拆导管，保证拆管后的埋管深度在2m以上。

（4）检查成孔质量合格后尽快浇注混凝土，桩身混凝土必须留有试件。

（5）在冬季灌注混凝土时，应采取保温措施，使灌注时的温度不低于 3℃；桩顶混凝土在达到设计强度50%之前，不得受冻。

（6）为了有效地防止钢筋笼上浮措施：缩短混凝土灌注时间，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动速度过小。当孔内混凝土面接近钢筋时，控制较大的埋深和放慢灌注速度。当混凝土面进入钢筋笼1～2m左右，应提升、拆除导管，适当减少导管埋深，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。

4 结 论

结合某水闸工程软基处理实例，针对该工程软基特点，采取钻孔灌注桩软基处理方案，在工程实施过程中为有效确保钻孔灌注桩进行，采用搭设钢木组合平台的方法施工；同时采取了相应的施工技术措施，以确保钻孔灌注桩的成桩效果。工程实践效果明显，做到稳中求快，值得为同类工程参考。

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