钻孔灌注桩在水闸地基处理中的应用

罗智斌

【摘要】钻孔灌注桩常用于水闸地基的处理，可有效提高地基的承载力，具有地层适应性强、施工简便等优点。本文结合工程应用对钻孔灌注桩的主要施工方法及特点、施工工艺与参数控制等内容进行了分析。

【关键词】钻孔灌注桩；水闸；地基；处理；应用

水闸工作条件类似溢流重力坝，虽然水头不高，仍然对地基有一定要求，特别是建于软基上的水闸，受到自重及外荷影响，可能产生较大的沉降及不均匀沉降，导致水闸下沉、倾斜，严重的可能引起结构断裂。目前，处理软基的方法主要采用深层搅拌桩、高压旋喷桩和钻孔灌注桩。钻孔灌注桩与另两种方法比较，承载能力更高、对地层适应性更强，因此本文结合工程应用对该施工方法进行了分析。

1、钻孔灌注桩的主要施工方法及特点

1.1 主要技术类型及适用范围

钻孔灌注桩施工技术主要分为泥浆护壁和非泥浆护壁两类。前者成孔时采用泥浆护壁，主要适用于孔壁不稳定的地层，例如砂土、黏性土、淤泥、淤泥质土等。后者适用于孔壁稳定的地层，主要是地下水位以上的稳定地层，例如黏性土、黄土、坚硬的粉性土及砂土等。

1.2 泥浆护壁成孔灌注桩施工方法

这一类钻孔灌注桩主要采用冲击成孔钻机、潜水电钻机、地质回转钻机成孔。施工时根据地质情况和成孔工艺配置护壁泥浆。当泥浆的密度适当时，可在孔壁形成稳定的泥皮，使自穩能力较差的孔壁不致坍塌。采用泥浆护壁必须配备泥浆池、沉淀池、循环槽、泥浆泵等设备，存在泥浆污染的问题。根据泥浆循环方式，分为正循环和反循环。正循环是从地面向钻管内压入泥浆，再经钻管与孔壁间隙排出地面。反循环则通过钻管内孔将泥浆抽吸到地面。钻孔至设计深度，要进行清孔，以排除孔底沉渣。然后就可以下放钢筋笼和浇灌水下混凝土。混凝土坍落度一般采用16～22cm。

1.3 非泥浆护壁成孔灌注桩施工方法

非泥浆护壁成孔主要采用螺旋钻孔机、机动洛阳铲设备。这种方法在钻至设计深度后，采用专用的取土器或者利用钻机自身取土。由于不需要泥浆，不但省去了泥浆处理设备，而且避免了泥浆对环境的污染，但只适用于地下水位埋藏较深的地区，所以多用于北方地区。清孔后下放钢筋笼后，即可浇灌混凝土。通常，混凝土坍落度较泥浆护壁的方法小，一般为8～10cm。

2、钻孔灌注桩在水闸地基处理中的应用

2.1 工程概况

某单孔水闸宽40m，左右墩各为4m。闸底板高程与闸顶高程分别为-6.9m和4.83m，底板厚2～4.8m。3级水工建筑物。地基土从上至下依次为填土（0.5～3.5m）、淤质黏土及填土（5.8～14.1m）、淤质砂砾石（0.44～4.4m）、冲积黏土（0.7～7.3m）、全风化砂岩（1.4～21.4m）、强风化砂岩（1.4～10.0m）。

2.2 处理方案

鉴于本工程软基的特点，首先采用深层搅拌桩处理，使地基承载力达到标准要求，同时结合灌浆满足防渗要求；其次，采用钻孔灌注桩处理，以解决因地基土与淤泥层厚度分布不均而沉降不均匀的问题，以满足抗滑稳定性的要求。设计底板桩径1000mm，桩长17m，上游底板间距3.3m×3.4m，下游底板间距3.3m×4.2m；闸墩桩径1200mm，间距3.1m×3.2m，其中左墩桩长19.0m，右墩桩长17.0m。采用泥浆护壁工艺，冲抓钻机成孔。

2.3 施工流程

测量放样→场地平整→定桩位→埋设护筒→钻机定位→钻孔→第一次清孔→测孔深、沉淤→下放钢筋笼→下导管→第二次清孔→测沉淤→放置隔水栓→灌注混凝土→拔护筒→钻机移位。

2.4 施工技术方法

2.4.1 测量放样

采用全站仪和水准仪测量，放出桩位，打入标桩，并设置十字形控制住，桩上应标明桩号。放样误差控制在±1cm范围内。

2.4.2 场地平整与钻机就位

场地平整后，钻机平台必须碾压密实，然后放出桩位。钻机就位后调整钻头中心对准孔位中心，调整钻杆垂直度符合要求。

2.4.3 埋设护筒

护筒具有固定桩位、保护孔口、钻进导向等作用。本工程采用钢制护筒，厚6～8mm，直径为桩径+（20～30）mm，埋设深度为1.5～2.0m，顶高程高出地面0.3m以上。要求护筒中心偏差不超过5cm。

2.4.4 钻孔

施工前，抽水降低地下水位。施工时，冲抓钻机对准护筒中心，要求中心偏差不超过±20cm。挖土时，冲抓锥高度应根据土层性质确定，一般土层1.0～1.5cm，砂卵石层2.0～3.0m。开挖过程中，每挖1～2m检查一次垂直度，出现偏差及时修正，以确保钻孔偏斜不超过2%。冲抓的土吊至地面，堆至1m外，高度不得超过1.5m，再由铲车运至指定区域堆放。护壁泥浆应根据地层性能的差别分别配制。

2.4.5 清孔

钻孔深度达到设计深度后，经检查孔位、孔深、孔斜均达到设计要求后进行清孔。清孔时，先以较低比重的泥浆置换较大比重的泥浆，然后下放钢筋笼、导管，再进行二次清孔，以更稀的泥浆或清水将孔底沉渣排至地面，保持出口泥浆比重在1.15～1.25之间。

2.4.6 钢筋笼制作与下放

钢筋笼一般在加工场加工成型，再运至现场分节组装。清孔后应立即吊放钢筋笼。节与节之间采用焊接方式连接为整体，焊接时钢筋搭接长度不小于钢筋直径的10倍。吊放过程中，应防止钢筋笼碰撞孔壁，顶面、底面标高偏差不超过±5cm。

2.4.7 灌注水下混凝土

本工程采用直升导管法灌注混凝土。导管采用分段组拼，逐段起吊，孔口处拼装。下放导管时，保持导管居中，避免卡入钢筋笼内碰撞孔壁。混凝土必须连续灌注，中途不得停歇。灌注时保证导管始终埋入混凝土面下2m以上，一般保持3～6m。混凝土面的最终高度应比设计桩顶标高高出0.5m以上。

3、结语

水闸常建于软弱地基之上，需要很好地控制地基沉降及沉降差，避免闸室倾斜和破坏，钻孔灌注桩处理水闸软基可以有效解决这些问题。但在施工中必须采取恰当的技术措施，严格控制施工质量，才能确保钻孔灌注桩的成桩效果。本文结合工程应用对有关问题进行了分析，可供同类工程参考和借鉴。

参考文献：

[1] 孙洋广. 钻孔灌注桩在水闸地基基础处理的应用[J]. 水利科技与经济，2016，22（5）：110-112.

[2] 李强，王萍. 钻孔灌注桩在水闸软基处理中的应用[J]. 水利技术监督，2012（5）：73-75.