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【摘 要】钻孔灌注桩作为一种软基处理措施，有效解决了在软土地区修建水闸带来水闸地基稳定性差和沉降大的问题。为此，本文结合实际工地，介绍钻孔灌注桩在软基处理中的应用。
【关键词】西河水闸；地基处理；钻孔灌注桩
1.工程概述
西河水闸位于中顺大围西干堤石岐河西边出口（桩号西干堤61+540～61+760），外临西江磨刀门水道，是一座以防洪（潮）、排涝（洪）为主，兼顾航运等综合利用的大型水闸。
但该工程位于西江磨刀门出口处，淤泥层比较深，属于软基区域，其稳定性差和沉降大的问题较为显著，因此该水闸闸室、右岸墙和船闸上闸首、下闸首基础均采用钻孔灌注桩。其中，整个闸室底板下共布置灌注桩270根，5个闸段，每个闸段布置灌注桩54根，桩径1.0m，桩顶标高-5.45m，桩底进入强风化岩1.0m，平均桩长约31.5m；右侧岸墙基础布置桩径800mm灌注桩14根，平均桩长约40.5m；船闸上、下闸首基础布置灌注桩共计129根，其中，上闸首φ1000mm38根、φ800mm39根，下闸首φ1000mm22根、φ800mm30根，平均桩长约25m。本工程钻孔灌注桩造孔深度总计12275m，其中φ1000mm 9978米，φ800mm 2297米，钢筋笼制安509T。
2.施工程序
水闸基础桩施工共分四个班组，钻孔灌注桩三个班组，防渗砼板桩一个班组。灌注桩一班组负责⑧→⑩号闸孔和岸墙，共计三个闸孔和一个岸墙；二班组负责⑦→④号闸孔；三班组负责①→③号闸孔。防渗砼板桩根据灌注桩施工进度随后进场作业。船闸灌注桩基础施工分两个班组，上、下闸首各一班组，防渗砼板桩一个班组。船闸上、下闸首及水闸右岸墙灌注桩计划开挖前完成。前期灌注桩砼施工采用0.4m3移动式拌和机，每两台桩机配置一台，待拌和站建立后，可采用泵送砼与移动式拌和机相结合的方式进行灌注桩砼施工。
3.钻孔灌注桩的施工方法与施工工艺
3.1施工工艺流程
（见图1）
3.2 钻孔钢护筒的设计与制安：
钢护筒设计比桩径销大20cm，即φ1.2m和φ1.0m；钢护筒壁厚10mm；钢护筒单根长度1.4m；钢护筒数量：12根。
3.3 钻孔施工机械的选择
3.3.1钻机
采用SPS-300型泵吸反循环回转钻机，共12台。利用自身钢筒作导向装置，钢筒底垫木枕防止下沉。
3.3.2泥浆循环系统
砂石泵共12台，泥浆运输车共2辆（5t/台）。
3.4 钻孔施工
3.4.1钻机数量的确定
共有319根钻孔桩，分为φ1000mm和φ800mm两种桩径。最深钻孔深度45.5m，最深一次浇筑砼桩长40.5m，考虑1.2扩孔系数，单桩最大浇筑砼方量为25.2m 3。
a、选用12台SPS-300型钻机，该钻机为回转钻机，泵吸反循环排碴，进尺平均4.0m/h。
b、工效分析
单桩施工时间：45.5/4.00=11.5h，考虑钢筋笼安放、清孔、砼浇筑等，单桩施工时间约24h。
3.4.2钻进
在钢护筒中控制进尺1.0～1.5m/h，在淤泥层或粘土层进尺2～4m/h，在粗砂砾层进尺0.6～0.8m/h。
钻进遵循“减压缓进，低速稳进”原则。
3.4.3泥浆控制
泥浆采用原孔造浆。
泥浆指标可达：粘度18～23S，密度1.05～1.3，含砂率<4%，胶体率>96%，失水率<20，泥皮厚<2mm/30min，酸碱度8～10（PH值）。
3.4.4钻孔工序
a、钻孔应在相邻两孔或在中距5m内的任何混凝土灌注桩完成后24h才能开始，以避免干扰邻桩混凝土的凝固，本工程拟采用跳孔施工。
b、钻孔应连续进行，不得中断。
c、钻孔时须及时填写钻孔记录，在土层变化处捞取渣样，判明地质层，以便与地质剖面图相核对。
3.5 检孔、清孔
清孔前先用电脑孔斜仪检验孔径、孔垂直度、孔深。不符合要求则重新扫孔。
3.5.1钻孔达到图纸规定深度后，且成孔质量符合图纸要求并经监理工程师批准，应立即进行清孔。清孔时，孔内水位应保持在地下水位或施工水位以上1.5～2m，以防止钻孔的任何塌陷。
3.5.2清孔时，应将附着于护筒壁的泥浆清洗干净，并将孔底钻渣及泥砂等沉淀物清除。清孔次数按图纸要求和清孔后孔底钻渣沉淀厚度符合图纸规定值进行，一般需进行两次清孔。
3.5.3清孔后孔底沉淀物厚度应按图纸规定值进行检查。
3.5.4清孔后立即进行检孔。
3.6 钻孔检查及允许偏差
3.6.1钻孔在终孔和清孔后，对孔径、孔形和倾斜度，可用电子孔斜仪测定；或采用外径D等于钻孔桩钢筋笼直径加100mm（但不得大于钻头直径），长度不小于4D～6D的钢管检孔器吊入孔内检测，检测结果应报请监理工程师复查。
3.6.2如经检查发现有缺陷，例如中心线不符、超出垂直线、直径减小、椭圆截面、孔内有漂石等，立即将这些缺陷书面报告监理工程师，并采取适当措施，予以改正。钻孔应符合下表的允许偏差。
3.7钢筋笼骨架的制安
3.7.1桩的钢筋笼骨架，在混凝土灌注前整体放入孔内。如果混凝土不能紧接在钢筋骨架放入之后灌注，则钢筋骨架应从孔内移去。在钢筋骨架重新安放前，应对钻孔的完整性，包括孔底松散物，重新进行检查。
3.7.2钢筋骨架用十字形交差的角钢或木楞强劲的内撑架，以防止钢筋骨架在运输和就位时变形；在顶面用工字钢反压进行固定，以防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上浮。支承系统应对准中线防止钢筋骨架倾斜和移动。 3.7.3钢筋骨架上事先安设控制钢筋骨架与孔壁净距的混凝土垫块或“钢筋耳朵”，这些垫块或“钢筋耳朵”能可靠地以等距离绑在钢筋骨架周径上，其沿桩长的间距不超过2m，横向圆周不得少于4处，或者采用其他有效方法以保证图纸要求的保护层得到满足。钢筋骨架底面高程允许偏差为±50mm。
3.8 灌注水下混凝土
3.8.1灌注水下混凝土前，检测孔底泥浆沉淀厚度，如大于设计的清孔要求，则再次清孔直至符合要求。
3.8.2混凝土拌和物运至灌注地点时，应检查其均匀性的坍落度，如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和仍达不到要求，不得使用。
3.8.3孔身及孔底得到监理工程师认可和钢筋骨架安放后，立即开始灌注混凝土，并连续进行，不得中断。灌注混凝土时，混凝土的温度不应低于5°C。当气温低于0°C时，灌注混凝土将采取保温措施。强度未达到设计等级50%的桩顶混凝土不得受冻。
3.8.4混凝土用Φ273导管灌注。导管由管径不小于250mm的管组成，用装有垫圈的快速螺旋接头连接管节。导管在使用前进行水密、承压和接头抗拉试验。在灌注开始时，导管底部至孔底应有250～400mm的空间。首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部空间的需要。在整个灌注时间内，导管底口埋深至少2m，以防止泥浆及水冲入管内，且不得大于6m。经常量测孔内混凝土面层的高程，及时调整导管底口与混凝土表面的相应位置，并始终予以严密监视，导管应在无水进入的状态下填充。管底在任何时候，应在混凝土顶面以下2m。输送到桩中的混凝土，应一次连续操作。初凝前，任何受污染的混凝土应从桩顶清除。
3.8.5灌注混凝土时，溢出的泥浆应引流至泥浆循环池，再用泥浆车抽取运走。
3.8.6混凝土应连续灌注，直至灌筑的混凝土顶面高出图纸规定或监理工程师确定的截断高度才可停止浇注，以保证截断面以下的全部混凝土均达到强度标准。
3.8.7灌注桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为0.5～1.0m，以保证混凝土强度，多余部分在底板施工前必须凿除，桩头应无松散层。
3.8.8混凝土灌注过程中，如发生故障应及时查明原因，并提出补救措施，报请监理工程师经研究后，进行处理。
3.9质量检验
3.9.1混凝土质量的检查和验收，应符合规范的规定。每根试件组数一般为1-2组。
3.9.2一般选有代表性桩用无破损法进行检测，重要工程部位的桩应按要求逐根进行检测。
3.9.3如果监理工程师对混凝土整体性检验有疑义，或在施工中遇到的任何异常情况，说明桩的质量可能低于要求的标准时，应采用钻取芯样法对3%～5%的桩（同时不小于2根）进行检测，以检验桩的混凝土灌注质量。钻芯检验应在监理工程师指导下进行，检验结果若不合格，则应视为废桩。
3.9.4对每一根成桩平面位置的复查、试验结果及施工记录，在未得到监理工程师的批准前，不得进行该桩基础的其他工作。
3.10水下灌注混凝土（导管灌注混凝土）应符合下列要求：
a.水泥标号应不低于325号，其初凝时间不早于2.5h。
b.粗集料宜优先选用卵石，或采用级配良好的碎石。
c.粗集料粒径不得大于导管内径的1/6及钢筋最小净距的1/3，同时不得大于40mm。
d.细集料宜采用级配良好的中砂。
e.混凝土的含砂率宜为40%～50%。
f.只有得到监理工程师的批准，才能使用缓凝外加剂，拟缓凝10h。使用UFN-1型复合型高速缓凝剂。
g.坍落度宜为160～220mm。
h.除非监理工程师另有许可，水泥用量应不小于350kg/m3。
i.水灰比宜为0.5～0.6。
4.结论
通过钻孔灌注桩的应用，在软基上西河水闸沉降大、稳定性差的问题得以解决，现西河水闸以投入运行4年，经对水闸沉降及位移的观测均在安全范围内。工程实践证明，钻孔灌注桩值得在软基处理中应用。
【关键词】西河水闸；地基处理；钻孔灌注桩
1.工程概述
西河水闸位于中顺大围西干堤石岐河西边出口（桩号西干堤61+540～61+760），外临西江磨刀门水道，是一座以防洪（潮）、排涝（洪）为主，兼顾航运等综合利用的大型水闸。
但该工程位于西江磨刀门出口处，淤泥层比较深，属于软基区域，其稳定性差和沉降大的问题较为显著，因此该水闸闸室、右岸墙和船闸上闸首、下闸首基础均采用钻孔灌注桩。其中，整个闸室底板下共布置灌注桩270根，5个闸段，每个闸段布置灌注桩54根，桩径1.0m，桩顶标高-5.45m，桩底进入强风化岩1.0m，平均桩长约31.5m；右侧岸墙基础布置桩径800mm灌注桩14根，平均桩长约40.5m；船闸上、下闸首基础布置灌注桩共计129根，其中，上闸首φ1000mm38根、φ800mm39根，下闸首φ1000mm22根、φ800mm30根，平均桩长约25m。本工程钻孔灌注桩造孔深度总计12275m，其中φ1000mm 9978米，φ800mm 2297米，钢筋笼制安509T。
2.施工程序
水闸基础桩施工共分四个班组，钻孔灌注桩三个班组，防渗砼板桩一个班组。灌注桩一班组负责⑧→⑩号闸孔和岸墙，共计三个闸孔和一个岸墙；二班组负责⑦→④号闸孔；三班组负责①→③号闸孔。防渗砼板桩根据灌注桩施工进度随后进场作业。船闸灌注桩基础施工分两个班组，上、下闸首各一班组，防渗砼板桩一个班组。船闸上、下闸首及水闸右岸墙灌注桩计划开挖前完成。前期灌注桩砼施工采用0.4m3移动式拌和机，每两台桩机配置一台，待拌和站建立后，可采用泵送砼与移动式拌和机相结合的方式进行灌注桩砼施工。
3.钻孔灌注桩的施工方法与施工工艺
3.1施工工艺流程
（见图1）
3.2 钻孔钢护筒的设计与制安：
钢护筒设计比桩径销大20cm，即φ1.2m和φ1.0m；钢护筒壁厚10mm；钢护筒单根长度1.4m；钢护筒数量：12根。
3.3 钻孔施工机械的选择
3.3.1钻机
采用SPS-300型泵吸反循环回转钻机，共12台。利用自身钢筒作导向装置，钢筒底垫木枕防止下沉。
3.3.2泥浆循环系统
砂石泵共12台，泥浆运输车共2辆（5t/台）。
3.4 钻孔施工
3.4.1钻机数量的确定
共有319根钻孔桩，分为φ1000mm和φ800mm两种桩径。最深钻孔深度45.5m，最深一次浇筑砼桩长40.5m，考虑1.2扩孔系数，单桩最大浇筑砼方量为25.2m 3。
a、选用12台SPS-300型钻机，该钻机为回转钻机，泵吸反循环排碴，进尺平均4.0m/h。
b、工效分析
单桩施工时间：45.5/4.00=11.5h，考虑钢筋笼安放、清孔、砼浇筑等，单桩施工时间约24h。
3.4.2钻进
在钢护筒中控制进尺1.0～1.5m/h，在淤泥层或粘土层进尺2～4m/h，在粗砂砾层进尺0.6～0.8m/h。
钻进遵循“减压缓进，低速稳进”原则。
3.4.3泥浆控制
泥浆采用原孔造浆。
泥浆指标可达：粘度18～23S，密度1.05～1.3，含砂率<4%，胶体率>96%，失水率<20，泥皮厚<2mm/30min，酸碱度8～10（PH值）。
3.4.4钻孔工序
a、钻孔应在相邻两孔或在中距5m内的任何混凝土灌注桩完成后24h才能开始，以避免干扰邻桩混凝土的凝固，本工程拟采用跳孔施工。
b、钻孔应连续进行，不得中断。
c、钻孔时须及时填写钻孔记录，在土层变化处捞取渣样，判明地质层，以便与地质剖面图相核对。
3.5 检孔、清孔
清孔前先用电脑孔斜仪检验孔径、孔垂直度、孔深。不符合要求则重新扫孔。
3.5.1钻孔达到图纸规定深度后，且成孔质量符合图纸要求并经监理工程师批准，应立即进行清孔。清孔时，孔内水位应保持在地下水位或施工水位以上1.5～2m，以防止钻孔的任何塌陷。
3.5.2清孔时，应将附着于护筒壁的泥浆清洗干净，并将孔底钻渣及泥砂等沉淀物清除。清孔次数按图纸要求和清孔后孔底钻渣沉淀厚度符合图纸规定值进行，一般需进行两次清孔。
3.5.3清孔后孔底沉淀物厚度应按图纸规定值进行检查。
3.5.4清孔后立即进行检孔。
3.6 钻孔检查及允许偏差
3.6.1钻孔在终孔和清孔后，对孔径、孔形和倾斜度，可用电子孔斜仪测定；或采用外径D等于钻孔桩钢筋笼直径加100mm（但不得大于钻头直径），长度不小于4D～6D的钢管检孔器吊入孔内检测，检测结果应报请监理工程师复查。
3.6.2如经检查发现有缺陷，例如中心线不符、超出垂直线、直径减小、椭圆截面、孔内有漂石等，立即将这些缺陷书面报告监理工程师，并采取适当措施，予以改正。钻孔应符合下表的允许偏差。
3.7钢筋笼骨架的制安
3.7.1桩的钢筋笼骨架，在混凝土灌注前整体放入孔内。如果混凝土不能紧接在钢筋骨架放入之后灌注，则钢筋骨架应从孔内移去。在钢筋骨架重新安放前，应对钻孔的完整性，包括孔底松散物，重新进行检查。
3.7.2钢筋骨架用十字形交差的角钢或木楞强劲的内撑架，以防止钢筋骨架在运输和就位时变形；在顶面用工字钢反压进行固定，以防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上浮。支承系统应对准中线防止钢筋骨架倾斜和移动。 3.7.3钢筋骨架上事先安设控制钢筋骨架与孔壁净距的混凝土垫块或“钢筋耳朵”，这些垫块或“钢筋耳朵”能可靠地以等距离绑在钢筋骨架周径上，其沿桩长的间距不超过2m，横向圆周不得少于4处，或者采用其他有效方法以保证图纸要求的保护层得到满足。钢筋骨架底面高程允许偏差为±50mm。
3.8 灌注水下混凝土
3.8.1灌注水下混凝土前，检测孔底泥浆沉淀厚度，如大于设计的清孔要求，则再次清孔直至符合要求。
3.8.2混凝土拌和物运至灌注地点时，应检查其均匀性的坍落度，如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和仍达不到要求，不得使用。
3.8.3孔身及孔底得到监理工程师认可和钢筋骨架安放后，立即开始灌注混凝土，并连续进行，不得中断。灌注混凝土时，混凝土的温度不应低于5°C。当气温低于0°C时，灌注混凝土将采取保温措施。强度未达到设计等级50%的桩顶混凝土不得受冻。
3.8.4混凝土用Φ273导管灌注。导管由管径不小于250mm的管组成，用装有垫圈的快速螺旋接头连接管节。导管在使用前进行水密、承压和接头抗拉试验。在灌注开始时，导管底部至孔底应有250～400mm的空间。首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部空间的需要。在整个灌注时间内，导管底口埋深至少2m，以防止泥浆及水冲入管内，且不得大于6m。经常量测孔内混凝土面层的高程，及时调整导管底口与混凝土表面的相应位置，并始终予以严密监视，导管应在无水进入的状态下填充。管底在任何时候，应在混凝土顶面以下2m。输送到桩中的混凝土，应一次连续操作。初凝前，任何受污染的混凝土应从桩顶清除。
3.8.5灌注混凝土时，溢出的泥浆应引流至泥浆循环池，再用泥浆车抽取运走。
3.8.6混凝土应连续灌注，直至灌筑的混凝土顶面高出图纸规定或监理工程师确定的截断高度才可停止浇注，以保证截断面以下的全部混凝土均达到强度标准。
3.8.7灌注桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为0.5～1.0m，以保证混凝土强度，多余部分在底板施工前必须凿除，桩头应无松散层。
3.8.8混凝土灌注过程中，如发生故障应及时查明原因，并提出补救措施，报请监理工程师经研究后，进行处理。
3.9质量检验
3.9.1混凝土质量的检查和验收，应符合规范的规定。每根试件组数一般为1-2组。
3.9.2一般选有代表性桩用无破损法进行检测，重要工程部位的桩应按要求逐根进行检测。
3.9.3如果监理工程师对混凝土整体性检验有疑义，或在施工中遇到的任何异常情况，说明桩的质量可能低于要求的标准时，应采用钻取芯样法对3%～5%的桩（同时不小于2根）进行检测，以检验桩的混凝土灌注质量。钻芯检验应在监理工程师指导下进行，检验结果若不合格，则应视为废桩。
3.9.4对每一根成桩平面位置的复查、试验结果及施工记录，在未得到监理工程师的批准前，不得进行该桩基础的其他工作。
3.10水下灌注混凝土（导管灌注混凝土）应符合下列要求：
a.水泥标号应不低于325号，其初凝时间不早于2.5h。
b.粗集料宜优先选用卵石，或采用级配良好的碎石。
c.粗集料粒径不得大于导管内径的1/6及钢筋最小净距的1/3，同时不得大于40mm。
d.细集料宜采用级配良好的中砂。
e.混凝土的含砂率宜为40%～50%。
f.只有得到监理工程师的批准，才能使用缓凝外加剂，拟缓凝10h。使用UFN-1型复合型高速缓凝剂。
g.坍落度宜为160～220mm。
h.除非监理工程师另有许可，水泥用量应不小于350kg/m3。
i.水灰比宜为0.5～0.6。
4.结论
通过钻孔灌注桩的应用，在软基上西河水闸沉降大、稳定性差的问题得以解决，现西河水闸以投入运行4年，经对水闸沉降及位移的观测均在安全范围内。工程实践证明，钻孔灌注桩值得在软基处理中应用。