水利施工钻孔灌注桩施工技术浅谈

水利施工钻孔灌注桩施工技术浅谈

张卫卫

安徽水利开发股份有限公司安徽蚌埠233000

摘要：钻孔灌浆技术相较其他施工方式来说工序简单,操作十分简便。在水利工程的施工中,钻孔灌注一般是在水下环境中进行,其工作环境相对困难,其技术的要求也相对较高,因此施工质量往往无法保证。水利工程施工的钻孔灌注技术会受到很多外在因素的影响,因此施工企业在进行该项技术的施工时,必须要对每个环节进行严格把控,确保每个细节做到规范,这样不仅能够保证施工工程的质量,更能有效防止安全事故的发生。本文根据笔者工作实践，对水利施工钻孔灌注桩施工技术进行了分析和探讨。

关键词：水利；施工；钻孔；灌注桩；施工

一、水利工程施工钻孔灌注桩技术的原理

在水利工程施工中钻孔灌注技术的原理就是利用导管深入施工井,大量灌注混凝土,同时将导管孔底的泥浆与水全部排开。在该技术的施工中,导管深入水中的深度是是有规范的,一般是根据水利工程标准进行确定,同时为了保持施工后期导管孔内的水与混凝土的分离状态,在钻孔灌注进行的时候要尽可能加快速度。

钻孔灌注桩应用广泛,对水利工程的施工更是帮助甚大。水利工程在施工中往往受到环境、地质结构等因素的影响,因其特殊性而令水利工程的建设十分困难。因此,在进行水利工程施工时,采用超深桩的施工技术可以保证水利工程的施工质量与性能,有效提高其使用寿命。在水利工程施工中,一定要稳定控制钻机,使其无法产生位移,这样是为了保证钻孔的稳定,防止在施工过程中出现倾斜现象的发生。

二、工程实例分析

1工程概况

某水利枢纽工程由水闸、船闸以及泵站所组成,其中水闸、船闸基础为钻孔灌注桩。水闸10孔,总150m净宽,水闸底部标高-5.2m,水闸顶公路桥面标高4.9m,设计流量1020m³/s。水闸基础为群桩基础,桩型设计为桩径φ1200mm和φ800mm,桩长均为29m。整个水闸工程用桩数总共285根。设计桩顶标高-5.2m,所有桩需要深入强风化层,且深度需要达到1倍于桩径。是非常典型的摩擦桩。

地质勘察报告显示,现场最高水位1.5m,最低水位-0.95m。下层为淤泥层,性质为饱和、流塑,平均标贯值1.4,标高-6.0m~-23m,淤泥层下为砂质粘土,粘性比较强,呈现硬塑,坚硬状态,标高-23m~-35m。

2钻孔灌注桩施工技术

2.1钻孔灌注桩施工技术优势

相比其他桩基础施工方法,钻孔灌注桩有很多种施工工艺,可以适应各种地质条件,仅以泥浆护壁钻孔灌注桩为例,如果细分有40多种工艺,是钻孔灌注桩施工工艺当中的一个大类,它成功的关键在于泥浆。

2.2钻孔灌注桩工艺流程概述

钻孔灌注桩作为成熟的桩基础施工工艺,其工艺流程本身就比较复杂,而水利工程中由于涉水,其工艺流程更为复杂。可归结为以下几个工艺要点,包括但不限于钻孔平台的搭建、测量放样、护筒、钻孔、清孔、钢筋笼、砼灌注(水下)。虽然这样归结起来看似比较简单,但实际其中涉及很多方面的内容,如泥浆制备与回用,砼拌制与输送等等。下文结合实际的案例来进行具体的分析。

2.3钻孔灌注桩具体施工过程

(1)施工准备

施工前的准备工作需要完成施工平台的搭建、泥浆制备、测量放样以及护筒的埋设。

首先,水利工程中应用钻孔灌注桩,由于是在水下环境作业,必须要考虑水深、成本等因素来确定施工平台的类型。一般浅水可以吹沙筑岛,深水要么围堰,要么沉箱。本研究对象采用钢平台。采用直径600mm,壁厚8mm,30~34m长的钢管深入强风化层作为支墩。利用工字钢搭建主次梁。上铺钢板,搭配20mm螺纹钢护栏。

其次,测量放样一般采用目前主流的工程测量方法,定位桩位。实地放桩前必须核对图纸给出的坐标。然后在具体施工前还需要对放样成果进行复验。一般放桩中心点与设计误差要控制在2cm内。

第三,护筒埋设,护筒的作用是固定孔位,保护孔口,以及防地表水,防塌孔,并引导钻头方向。护筒埋设前需要对其定位。埋设好的护筒上端高于施工作业面,并预留孔口方便连接导管,将护筒固定在平台上,检查垂直度。研究对象采用钢护筒,在平台搭建完成后定位并利用十字引线法割去面板,一般比护筒直径稍大,以保证护筒定位准确,护筒顶高出平台200mm并固定,上开口对应泥浆箱。

第四,泥浆制备,泥浆的作用是在孔内形成泥浆护壁,保护孔壁,也方便清孔和钻孔。一般泥浆以水、粘土和添加剂作为材料制备。对于水,应不含杂质,PH值7~8。粘土塑性25以上,0.0005mm粒径颗粒至少要有50%的含量,1.1~1.5的相对密度。添加剂可以是有机添加剂,也可以是无机添加剂,制备好的泥浆必须检查比重、粘度以及含沙量。

(2)钻孔

钻机就位,务必要保证钻机平稳,不发生偏移或是倾斜,可在机管或是机架上设置标志,以控制孔深,也方便记录。调整钻机,使其水平度、垂直度达标,对位圈对准十字形桩位点,钻进,达到控制孔深即停,从钻头开始至钻杆2/3处确定钻深。控制孔径,严格控制钻速,确保钻杆不发生晃动,避免扩大孔径。尤其是在淤泥层钻进时必须控制钻速,本工程中钻速小于1m/10min。为了确保钻孔时孔壁稳定,所采用的泥浆比重为1.25~1.35,性能符合相关要求,泥浆循环为正循环。钻孔过程中必须随时检查,确保孔径、孔深、垂直度符合要求,同时要避免塌孔、涌砂等情况,如果出现异常必须及时处理。钻孔完成需要立即检查,合格后可清孔。

(3)清孔

清孔分两次,钻进过程中在泥浆正循环系统配合下,注入泥浆,将孔内浮渣清出孔底,确保护壁稳定。达到设计孔深,停钻,并持续注入泥浆,使沉渣随泥浆排出。完成第一次清孔,由于钢筋笼安装到砼灌注还需要一定时间,孔内会产生沉渣,因此需要进行第二次清孔,同样采用泥浆正循环清孔,向孔内注入泥浆,换浆清孔,泥浆比重1.20~1.25,达到要求后就可以进行砼灌注。

(4)钢筋笼

钢筋笼为现场制作,监理旁站监督,制作过程中应严格控制误差,钢筋笼中心平面允许误差10mm,顶面高程10mm,保护层厚度10mm,倾斜度0.04%,外径5mm。钢筋笼安装非常关键,采用吊装方式,吊装过程中钢筋笼中心线应与成孔中心线重合,慢放、轻放,保护成孔,防止破坏,吊装完成后,应及时固定,避免灌注混凝土时钢筋笼上浮。

(5)砼灌注

砼为现场拌制,要求严格控制配合比,留试块,保证强度符合设计要求。在钢筋笼安装时安装导管,下放至距离孔底300~500mm处。导管必须能够保证砼灌注的顺利进行,因此在下放导管时需要提前检查,试拼装。灌注时,连续灌注,并随着灌注进度持续提升导管使其保持一定的埋入深度,当灌注到设计标高时,应继续灌注,使桩顶标高超多设计标高一定距离,方便后续凿除,确保达到设计要求。

结束语

综上所述,钻孔灌注桩施工技术作为一种十分成熟的桩基础施工技术,应用非常广泛。但是由于工艺流程相对比较复杂,需要注意的细节特别多,因此必须要对其工艺流程高度重视,在施工时严格按照相关操作规程来进行。实际本文所研究的工程,所采取的钻孔灌注桩施工技术在质量评定中判为优良。

参考文献:

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