钻孔灌注桩基础在中软场地土中的应用研究

【摘要】钻孔灌注桩是一种常见的桩基础施工方法，因其对场地适应范围广、承载力大、沉降变形小、施工速度快、相邻干扰少、生产安全等优点，广泛应用于桥梁和高层建筑基础等工程。本文以打渔张灌区渠首枢纽改建工程为例，研究钻孔灌注桩基础在水闸中软场地土中的应用。

【关键词】钻孔灌注桩；水闸；中软场地土

1、绪论

灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。钻孔灌注桩因适用于各种场地、承载力大、沉降变形小、造价低、施工速度快、相邻干扰少、生产安全、能支撑较大直径和各种长度桩的特点，被广泛地应用于桥梁、高层建筑基础等工程。

在软场地基中建设水闸工程，最大难度是如何处理软基问题，结合国内大量已建工程，钻孔灌注桩在软基处理中得到了广泛应用，并取得了理想的效果，下面以打渔张灌区渠首枢纽改建工程为例，研究钻孔灌注桩在中软场地土中的应用。

2、工程概况

打渔张引黄灌区始建于1956年，是我国兴建较早、全国闻名的大型引黄灌区，是前苏联专家参与规划设计、我国“一五”期间重点项目之一，是山东省开发最早、规模最大的引黄灌区，在我国引黄灌溉史中占有非常重要的地位。本次渠首枢纽改建工程内容主要为打渔张引黄闸下游的渠首前池周边十三条渠进水闸、稻改干进水闸、老一干进水闸和三合干进水闸四座水闸的改建。下面重点阐述十三条渠进水闸钻孔灌注桩在本工程中的应用。

十三条渠进水闸建于1971年，原设计共七孔，每孔孔宽4m。经过四十多年运行，水闸老化、破损严重，经鉴定存在较大安全隐患。本次改建后进水闸宽度为32.6m，闸室长11.0m，为5孔，每孔净宽5m，共分为三联，其中两侧边孔各分为一联，中间三孔为一联，闸室底板顶高程8.88m，闸顶高程13.88m。

3、钻孔灌注桩设计

3.1 工程区地质情况

根据场地土类型，工程区为中软场地土地基，本地区地基情况基本类似，且水闸桩基类型也以钻孔灌注桩为主。工程区内各水闸均建于上世纪六七十年代，经过了四十余年的运行，也充分说明了钻孔灌注桩基础在本地区的适用性和可靠性，因此本次改建水闸仍采用钻孔灌注桩基础。

3.2 钻孔灌注桩布置

十三条渠进水闸闸室钻孔灌注桩平面布置尽量使桩群形心与底板底面以上基本荷载组合合力作用点接近，桩基布置采用方形与梅花形相结合的布置方式，桩中心距不小于2m，桩边缘至底板边缘净距不小于0.4m。桩长均为15m，桩径0.8m。桩基布置详见图1。

3.3 钻孔灌注桩设计计算

根据《水闸设计规范》规定，本工程中钻孔灌注桩的根数和尺寸按承担底板底面以上全部竖向及水平荷载确定，未考虑桩间土作用。

首先计算各单桩所需承受的竖向荷载，竖向荷载计算公式为：，式中Pi为第i根桩桩顶承受的竖向荷载，kN；∑G-底板面以上的全部竖向荷载，kN；N为桩的根数；∑Mx、∑My为底板底面以上全部荷载对桩群重心轴x、y的力矩，kN・m；xi、yi为第i根桩至桩群重心轴x、y的距离，m。

3.4 钻孔灌注桩施工注意事项

由于钻孔灌注桩是一项隐蔽工程，尤其在中软场地土地基，桩基础质量控制是水闸安全运行的关键所在，钻孔灌注桩桩身质量取决于成孔质量和混凝土灌注成桩质量。为此，钻孔灌注桩施工要求执行严格的施工工艺：桩孔的定位、成孔、垂直度的检查、沉渣的测定和处理，当对孔径、孔深、沉渣厚度、垂直度等技术指标检查合格后，方可下置钢筋笼、安装导浆管、灌注混凝土成桩。

施工中应注意以下问题：①根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来合理选择钻机；②由于施工场地为软基，需保证钻孔机基础的稳固，避免钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良后果；③防止孔壁坍塌，由于场区地下水位埋藏较浅，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象，提前做好护筒埋设工作；④制备泥浆，钻孔泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用；⑤事先规划好钻孔顺序，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰；⑥在终孔检查完全符合设计要求时，立即进行孔底清理，避免隔时过长导致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌，且沉渣厚度不大于30cm；⑦导管灌注混凝土时不能中断，否则易出现断桩问题。

另外，在施工阶段还需加强桩基的检测。实践表明，施工中有5%～20%的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。加强桩基检测，可以有效地避免质量事故发生，出现问题及时采取补救措施，可减少经济损失。桩基检测技术有多种方法， 如弹性波法、超声波法、抽芯试验法等。弹性波法根据锤击程度分为高应变检测法和低应变检测法，二者以桩基是否产生位移及位移趋势为界限。其中，低应变检测方法以其操作方便快速、准备工作少、作业面小、费用低等优点被广大检测部门所采用。

4、结论

本工程于2010年12月完成桩基础工程施工，2011年5月水闸开始挡水运行，通过水闸的改建，消除了老闸安全隐患。

软土地基稳定性差、沉降大，通过钻孔灌注桩的实施，良好解决了工程中软土地基问题，也进一步验证了钻孔灌注桩在软土地基中的适用性和可靠性。

参考文献

[1]李强.水闸软基采取钻孔灌注桩处理及应用[J].中国水运，2012：255-256

[2]卢嘉伟.钻孔灌注桩施工常见问题的处理与预防措施[J].

作者简介

刘江（1980.9.1-），男，工程师，大学本科，工学学士，2004年7月毕业于郑州大学水利水电工程专业，现供职于中国农业节水和农村供水技术协会规划设计研究中心，主要从事水利水电工程设计与研究工作。