水利工程中桩基础及桩支护技术要点探析

2020-12-18李晨环

农业科技与信息 2020年12期

李晨环

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州730030）

水利工程施工中往往要开展多种类型桩基础以及桩支护工作，使整个水利工程建立在一个稳定牢固的基础上。换言之，只有桩基础的施工质量得到保证，水利工程的施工质量才可能达到设计要求。因此，桩基础与桩支护施工非常重要和关键。在某种情况下，为了完成基础开挖作业，要结合桩基础与桩支护作业，保证工程施工的安全性，因此要充分了解桩基础及桩支护技术要点。

1 水利工程中桩基础的种类

1.1 混凝土预制桩

混凝土预制桩涉及混凝土与高强预应力混凝土空心桩，最为常见的便是预应力管桩，在预制管桩施工方面可通过锤击法与静压法加以实现。前者施工成效相对低下，容易断桩，但造价成本低一些，适合作用在场地附近较少的建筑物上；后者施工成本比较高，但施工成效高，不容易出现断桩现象[1]，对场地周围建筑物产生的影响程度小。需要强调的是，水利工程建设的预制管桩控制力度要大于民用建筑，由于管桩基础预留出一定程度的沉降，降低地基土沉降差，防止底板脱空不能达到防渗标准，预制管桩的施工成效高一些，容易确保竖向承载力，然而水平承载力小，所以水利工程往往和气压桩基础进行地基的处理，并且预制桩具备的穿透性能不佳，在出现孤石与深厚砂层的情况下会造成断桩现象。

1.2 灌注桩

包括钻孔灌注桩、沉管灌注桩以及人工挖孔桩等，且第一种形式为常见的类型，造价相对高一些，施工期间会污染环境，但灌注桩的桩径相对大一些，穿透性能良好，施工机械针对预制管桩来讲相对简便，一些预制管桩的施工场地都可以选择灌注桩进行施工。通常来讲，施工起始之前，导管底口和孔底要距离250～400 mm[2]，且细致的计算混凝土方量，保证混凝土可以在导管的底口位置上顺利流出，同时把导管底口放在超过混凝土的2.5 m 位置上。

1.3 钢板桩

钢板桩用于港口、船厂、码头等建设工程上，还可以用于水闸与泵房等建筑的防渗施工中。钢板桩按照加工设计工艺的不同形式分为热扎钢板桩与冷弯薄壁钢板桩。在工程建设中冷弯薄壁钢板桩应用空间相对小一些，往往是充当补充材料；热扎钢板桩具有施工便捷、隔水性能良好且工期短的优势，但价钱比较高，在水利工程建设中要切合实际的考虑钢板桩的适用性。

1.4 其他类型板桩

其他形式的桩基础包括木桩或者预制水泥桩等，用于支护工程或者围堰工程中，施工操作简便且成本低，然而现阶段针对此类型的基础桩缺少标准化的检测要求，预制水泥桩生产往往是小工坊作业，不能保证质量，但是木桩需要大量木材的使用，不能达到环保的目标。

2 水利工程中桩支护技术操作要点

对于水利工程建设工作，桩支护存在的作用不容小觑，比如河涌工程，河水的宽度是8 m，坐落在居民区域之中，河水两侧布满房屋，流量不够充足，且河床相对浅一些，会产生水浸的情况，而河涌的水流量应该在8.6 m3/s 左右[3]，当河涌的流水量只能达到4.33 m3/s 时，由于水利工程在居民区域中，河道不能延伸，所以施工者要在纵向上考虑，开挖河床，增加深度。若直接开挖会影响到河道两侧房屋的稳定性；若通过以往挡墙的形式进行支护，开挖空间不够。此时施工团队便按照桩永久支护的方案开挖河床，可以使用的桩型比较多，施工企业要选择最合适的桩支护。可选择钻孔灌注桩与水泥土搅拌桩的模式，提高桩支护的施工质量，节约施工建设成本，且提高河涌工程的美观性，可以选择C25 砼进行封口处理，把多个支护桩通过冠梁进行连接，使其更加具备整体性。与传统的挡墙支护进行对比，水利工程造价高一些，但可增加河道的过水流量，以免对居民建筑带来影响。除此之外，对基坑的稳定性进行监测，以降水施工正常进行为目标，施工完成之后要进行观察，按照施工情况和变形检测数量评估水利工程桩基础与桩支护的效率，并针对存在问题进行优化。

需要注意的是，对于固结灌浆的施工工艺，在岩石地质条件相对烦琐的情况下，要开展施工现场的固结灌浆试验，明确技术参数，包括孔距、孔深、压力、布孔形式等，浅层的固结灌浆孔往往通过风钻钻孔，深层次孔多用岩心钻钻孔，平面布孔的形式包括六角形与梅花形，把排距与最终孔距设置为3～6 m，逐步加密与钻灌[4]。灌浆材料优先选择水泥浆液，从稀浆的状态转变为浓浆的状态，最终操作结束。针对帷幕灌浆，在钻孔冲洗和简易压水的操作上，要保证冲洗的时间≥30 min，回清水大约10 min，灌浆之前开展简易压水实验，压水压力设置为1.0 MPa。

3 水利工程中桩基础及桩支护的发展

3.1 桩基础发展

在科学技术与工业技术迅速发展的背景下，经过长时间的经验总结，水利工程桩基础的类型在逐步扩展中，基础桩的直径甚至更长一些，或者短一些，以适应不同形式水利工程桩基础的施工需求。与此同时，桩基础对于成桩工艺角度上呈现一定的改进，无噪音与无振动、质量高的施工机械设备被研发。对于桩型角度，突破以往桩型受力思想，如DX 挤扩灌注桩，是在钻孔完成之后，安装DX 挤桩装置，以地面液压站为主控制弓压臂扩张情况与收缩情况，按照承载力的要求与地层土质条件挤压对应的岔分布，灌注混凝土，构建桩身、分岔、桩根与分载力等桩型，DX 型存在单桩承载力比较高，可以借助桩身上下部位的涂层，节省建设造价成本，缩短建设时间[5]。