水下鉆孔灌注樁施工工藝探析

相較于其他基礎(chǔ)類工程而言，鉆孔灌注樁各施工工序之間存在密切關(guān)聯(lián)，對實際施工質(zhì)量管控要求更高。為從根本上發(fā)揮出水下鉆孔灌注樁施工技術(shù)在保障建設(shè)工程建設(shè)效益中的積極作用，需要細致分析水下鉆孔灌注樁施工問題及質(zhì)量控制要點，結(jié)合實際要求不斷優(yōu)化施工方案，切實保障水下鉆孔灌注樁施工效果。1、鉆孔灌注樁施工工藝應(yīng)用現(xiàn)狀鉆孔灌注樁施工工藝常被用于公路橋梁工程中，借助鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)可以將上部動載與靜載力均勻傳輸?shù)缴顚臃€(wěn)定土層內(nèi)，延長工程全壽命周期。鉆孔灌注樁施工工藝在特大橋梁基礎(chǔ)建設(shè)中的應(yīng)用效果較為顯著，如：美國波士頓新橋?qū)儆谖蹇缧崩瓨蚪Y(jié)構(gòu)，其主塔墩基礎(chǔ)采用了嵌巖式鉆孔灌注樁。我國于20世紀60年代初開始使用鉆孔灌注樁施工工藝，當時主要被用作重要城市橋梁及港口建筑基礎(chǔ)。后來，隨著社會城市化發(fā)展進程不斷推進，鉆孔灌注樁實際應(yīng)用范圍進一步擴大，我國已然成為使用灌注樁數(shù)量最多的國家之一。2、水下鉆孔灌注樁施工工藝使用存在問題水下鉆孔灌注樁需要在水體環(huán)境中成孔并灌注混凝土。受到地質(zhì)條件、實際澆筑時間等因素影響，鉆孔灌注樁極易出現(xiàn)多種施工問題，如縮徑、斷樁、混凝土離析等。3、水下鉆孔灌注樁各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制要點水下鉆孔灌注樁在實際施工期間需要經(jīng)歷成孔、清孔、水下混凝土灌注等多個階段。為切實保障水下鉆孔灌注樁施工質(zhì)量，確保工程能夠在規(guī)定時間內(nèi)高質(zhì)量的完成，需要做好各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制工作。3.1

成口質(zhì)量控制要點

要求開孔作業(yè)應(yīng)當嚴格遵循低壓力、小水量、慢轉(zhuǎn)速的施工原則，防止出現(xiàn)孔徑過大或過小問題，造成施工資源嚴重浪費。成孔鉆進的速度需要控制在1?m/min左右；在鉆進過程中，應(yīng)當結(jié)合具體施工情況，對鉆進的各項參數(shù)數(shù)值進行合理管控。要求鉆頭始終保持在平穩(wěn)狀態(tài)，在導(dǎo)向部位進入土層內(nèi)部時，才可調(diào)整鉆速，勻速鉆進。由于在樁基施工期間遇到的土層種類存在較大差異，因此在成孔期間需要采用適宜的鉆進方式。如：為保障鉆進效率與地面的適應(yīng)性，會采用回轉(zhuǎn)鉆進方式；土層為卵礫石、硬巖結(jié)構(gòu)，會采用沖擊鉆井方式。通過分析實際施工案例，發(fā)現(xiàn)對于不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件，需要相關(guān)工作人員細致分析實際施工特征，配合使用多種鉆進手段。3.2

清孔質(zhì)量控制水下混凝土灌注期間，清空主要用于抽取、替換原鉆孔內(nèi)漿液，控制漿液中密度、粘度、含砂率指標，避免樁底存在過多沉積物而導(dǎo)致承載力下降。由于當前大直徑鉆孔灌注樁數(shù)量增多，因此需要著重關(guān)注清孔工作，切實保障鉆孔灌注樁建設(shè)完畢后的各項力學(xué)性能。在清空完畢后，鉆孔灌注樁孔底的沉渣應(yīng)當≤50?mm，摩擦樁應(yīng)當≤300?mm。要求灌注混凝土前漿液性能指標比重應(yīng)當＜1.25，含砂率需要＜8%。通常情況下，清孔需要在水下鉆孔灌注樁終孔檢查后立即開展，避免相隔時間過久，導(dǎo)致泥漿或鉆渣沉淀更多。常用清孔方式主要為抽漿法清孔、換漿法清孔、掏渣法清孔等。不同清孔方式適用的鉆進手段不同，如抽漿法清孔主要利用抽收方式將鉆渣液清除，利用符合質(zhì)量要求的漿液替換。此種清孔方式的清孔范圍較為徹底。3.3

水下混凝土灌注質(zhì)量控制（1）在水下混凝土灌注質(zhì)量控制期間，需要選用適宜的鋼筋籠。鋼筋籠直接影響到鉆孔灌注樁施工期間的質(zhì)量與效率，因此需對鋼筋籠進行嚴格的質(zhì)量管控。鋼筋籠主筋與定位筋必須焊接牢固，鋼籠對接按設(shè)計要求施焊，需滿足搭接長度要求。在鋼筋籠安裝過程中，需要確保位置精準，始終保持垂直狀態(tài)下放，防止出現(xiàn)鋼筋籠碰撞外壁的情況。在下方出現(xiàn)阻力的情況下，需要及時查明并解除原因后，才可以繼續(xù)下放鋼筋籠。（2）做好混凝土灌注質(zhì)量控制工作，在將混凝土運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，應(yīng)當仔細檢查混凝土的配合比、塌落度等情況，確保配比能夠滿足實際設(shè)計要求。灌注過程中，應(yīng)當控制導(dǎo)管進入到混凝土結(jié)構(gòu)時的深度，確保導(dǎo)管能夠被安全提出。在混凝土灌注期間，作業(yè)人員應(yīng)當及時調(diào)整導(dǎo)管位置，將導(dǎo)管縫隙處填充進混凝土。值得注意的是，導(dǎo)管提升過程中，還應(yīng)當使導(dǎo)管處于同一軸線移動，防止導(dǎo)管與周邊鋼筋籠發(fā)生碰撞。（3）混凝土灌注工作需要及時跟蹤混凝土灌注面高度，對混凝土灌注量進行核對，確?；炷凉嘧⒏叨雀泳珳?。提升導(dǎo)管應(yīng)視情況勻速進行，防止拖帶原因造成泥渣等雜物攜入或掛動鋼筋籠等。拆除的導(dǎo)管須及時用清水沖洗干凈，集中堆放。3.4

水下鉆孔灌注樁質(zhì)量通病防治在水下鉆孔灌注樁實際施工期間，經(jīng)常會因施工技術(shù)不完善，施工操作失誤的問題出現(xiàn)斷樁情況，導(dǎo)致工程在后期開展期間安全隱患較大。為降低斷樁問題的發(fā)生，要在鉆孔灌注樁施工完畢后，對鉆孔內(nèi)部殘渣進行及時清理。根據(jù)鉆孔后的面積，精準計算出混凝土數(shù)量，控制混凝土灌注所需時間。由于混凝土長時間存放會出現(xiàn)凝固現(xiàn)象，因此還需要保障混凝土存儲量與實際設(shè)計要求相符，防止混凝土在灌注期間出現(xiàn)中斷問題。注重控制混凝土面標高，防止外部空氣進入到鉆孔內(nèi)部，出現(xiàn)斷樁問題。受到鉆孔時間與鉆孔速度等因素影響，在將鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用在建設(shè)工程中，還經(jīng)常會出現(xiàn)塌孔問題。在鉆孔速度過快情況下，孔壁坍塌，使工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)受到嚴重破壞。為降低塌孔問題發(fā)生幾率，應(yīng)當在實際施工前仔細調(diào)查周邊環(huán)境，合理控制鉆孔速度。同時，鉆孔灌注樁施工還經(jīng)常會出現(xiàn)鉆孔擴徑問題。鉆孔孔徑受到泥漿粘度、土質(zhì)中的水分密度、水分流失度等因素影響。在部分孔徑較大的情況下，會出現(xiàn)局部坍塌問題，影響到工程全壽命周期。為從根本上提升鉆孔時的質(zhì)量，需要結(jié)合工程具體施工要求，選擇合適規(guī)格的鉆頭。加強泥漿質(zhì)量管控力度，確保泥漿中的水分密度以及泥漿粘稠度能夠被控制在合理設(shè)計要求內(nèi)。4、水下鉆孔灌注樁泥漿控制及護筒埋設(shè)4.1

水下鉆孔灌注樁泥漿功能鉆孔灌注樁內(nèi)泥漿主要由水、粘土、添加劑組成，泥漿實際功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面。（1）保護孔壁。借助泥漿或清水，可以將護筒內(nèi)部水頭高度控制在合理范圍之內(nèi)，形成對孔壁有效的靜水壓力。（2）懸浮鉆渣。依照懸浮原理，泥漿懸浮鉆渣與泥漿上返速度、泥漿密度應(yīng)始終保持正比關(guān)系。而借助漿液可以充分發(fā)揮出懸浮作用，確保鉆渣能夠有效去除。（3）泥漿還可以控制鉆進阻力，避免實際鉆進工作對柱體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成不同程度影響。（4）通過合理配置泥漿漿液，還可以充分發(fā)揮出有效的清控作用，開展高質(zhì)量排渣工作。4.2

泥漿性能指標水下灌注樁泥漿性能指標主要為相對密度、粘度、靜切力、含砂率等。在控制泥漿性能指標期間，需要重點分析實際施工要求，確保泥漿漿液能夠充分發(fā)揮出應(yīng)有作用。4.3

泥漿配比泥漿配比工作決定水下鉆孔灌注樁鉆孔的成功率，因此需要重點關(guān)注泥漿選用與配置環(huán)節(jié)。不同泥漿漿液適用于的施工條件不同。其中，粘土漿液適用樁徑較小、較短的灌注樁中；膨潤土漿液適用于樁徑大、長的灌注樁中。為切實保障水下鉆孔灌注樁施工水平，還需要注重控制泥漿用量，要求泥漿用量能夠符合造孔用漿需求。在漿液拌制期間，應(yīng)當選擇旋轉(zhuǎn)度較高的攪拌機，按順序分別投放膨潤土、CMC、分散劑。膨潤時間需控制在24h，避免泥漿放置時間較長導(dǎo)致泥漿粘性下降。5、水下鉆孔灌注樁實際施工流程5.1

水下鉆孔灌注樁施工案例某市一高速公路橋梁工程橋梁總長度為664.59?m，橋梁全寬為2m×16.50?m。橋樁位于水庫中心，水深達20?m，下部為鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)，總樁數(shù)為129根。為保障實際施工質(zhì)量，施工單位與水庫管理單位共同協(xié)定泄水方案，將水位降低到10?m左右。水下鉆孔灌注樁施工地層分別由淤泥、卵石、強風(fēng)化細砂巖、弱風(fēng)化細砂巖與微風(fēng)化細砂巖組成。經(jīng)過實際力學(xué)性能檢測試驗，確定將持力層放置在弱風(fēng)化細砂巖。5.2

水下鉆孔灌注樁施工工藝選擇當前常用水下鉆孔灌注樁施工工藝為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進成孔、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進成孔、沖擊鉆進成孔、螺旋鉆進成孔等。為確保制定出的施工方案具有一定的經(jīng)濟適用性與技術(shù)可行性，需要對比分析施工現(xiàn)場技術(shù)裝備水平，對施工方案進行不斷優(yōu)化。由于本施工案例周邊地理環(huán)境較為特殊，擬用沖擊鉆回轉(zhuǎn)鉆進成孔方式，以便切實提升鉆進期間的施工效率，確保工程能夠在規(guī)定時間內(nèi)高效完成。5.3

鉆孔灌注樁施工平臺要求搭建的鉆孔灌注樁施工平臺能夠?qū)⑺伦鳂I(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)殛懮献鳂I(yè)，平臺建設(shè)效果滿足施工現(xiàn)場地質(zhì)條件、水文特征。平臺需采用鋼管樁結(jié)構(gòu)，將桁架橋獨立施工平臺連接為統(tǒng)一整體，以便從根本上提升平臺自身的穩(wěn)定性。要求施工平臺鋼板樁的強度符合實際設(shè)計要求，鋼管樁之間應(yīng)設(shè)置多道橫向聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，使平臺能夠有效承載后期施工。由于水下鉆孔灌注樁屬于水下隱蔽工程，在成樁后的樁基質(zhì)量檢測難度較大，因此需要在實際施工期間做好質(zhì)量管控工作，要求各操作人員均能夠認識到水下鉆孔灌注樁施工要點，降低各類安全事故發(fā)生幾率，確保水下鉆孔灌注樁施工工藝具備更為顯著的綜合效益，推動工程高質(zhì)、高效開展。6、總結(jié)總而言之