浅谈水利施工钻孔灌注桩施工技术陈晓宇

浅谈水利施工钻孔灌注桩施工技术陈晓宇

陈晓宇

广东聚晟建设工程有限公司510000

摘要：作为水利工程常用施工技术的钻孔灌注桩近年来有了较大的发展。本文主要对钻孔灌注桩施工工艺技术和存在的问题进行了比较全面和系统的探索分析，其理论意义和应用价值旨在为以后的研究和应用提供有益参考。

关键词；水利施工；钻孔灌注桩；施工技术

钻孔灌注桩是一种在机械钻出桩孔基础上用导管进行水下灌注混凝土的施工技术。因具有占地面积小、操作简单、承载力大且易适应地质条件的优势而成为水利工程建设中常见的施工技术之一。但因钻孔灌注桩的施工环境时水下而导致其施工过程中存在监测难和验收难问题，若钻孔灌注桩施工的任何一个环节出现问题，都会导致整个水利工程的质量受到很大的影响。因此在经济和水利工程建设快速发展的当下，需要完善成熟的钻孔灌注桩施工工艺，建立有效的质量检查和工序控制手段，高度重视控制施工技术质量，从而确保整个水利工程质量[1]。

一、钻孔灌注桩施工工艺及质量控制

作为一项施工技术要求较高、工作量大、工序多且需在短时间内连续完成的水下隐蔽工程，钻孔灌注桩一般主要包括准备阶段、成孔阶段、清孔阶段和成桩阶段等关键施工过程，在施工中要控制这些关键工序的施工质量才能保证隐蔽工程的顺利完成。

1.1准备阶段

准备阶段工作主要包括：①前期施工资料的收集（包括水文资料、地质资料、设备选择等）；②施工图纸及施工相关规范的熟悉和施工方案的制定；③施工保障工作（水电畅通、现场平整、工作平台搭设等）；④基准点线和定位等数据的复核[2]。

1.2成孔阶段

（1）钻进方法的选择

由于施工土层种类的多样性，在钻孔灌注桩中没有一种单一钻进方法可适应所有地质，因此需根据现有装备水平、不同工程地质状况和桩基的直径和长度等进行合理的技术分析和选择来确定采取何种钻进方法，甚至在同一孔中采用多种方法交替使用。目前国内钻孔灌注桩中常用的包括正反循环回转钻进成孔、冲击钻进成孔、冲抓锥成孔、螺旋钻成孔、振动沉管法成孔、潜水钻机成孔等方法。

（2）冲击钻机成孔工艺

首先护筒埋设时需先在施工图纸和平台上精确定位并固定后，采用吊车分节吊放护筒并固定焊接，一边下沉一边叠放直至沉到河床表面，之后采用锤击并辅以筒内除土的方法使护筒下沉至设计标高。护筒埋设后就位钻机和钻架，使吊绳和桩孔中心在同一铅垂线上。其次是泥浆配制和循环，在钻进过程中清水和粘土形成的泥浆比重控制在1.2-1.4，在施工平台设置储浆池和泥浆循环净化系统，实现连续钻进。最后是钻进过程中，在钻孔时采用低挡、慢速均匀钻进，先采用小冲程开孔和低垂密击（并加入片石和粘土泥浆护壁），以保证成孔壁挤压密实；待孔深到筒底3-4m时才可正常冲击。

成孔施工质量控制要点

①桩距控制：由于在桩身混凝土强度成长前主要靠泥浆来抵抗四周土体产生的挤压外力，因此需要通过控制一定桩距来预防塌孔、缩径等现象的发生。②垂直度控制：要保证成孔垂直度在设计要求范围内，保证钻具的垂直导向，当孔深度大时需施加扶正加压装置。在钻进中应不断校核钻架、钻杆垂直度。若出现孔斜、缩径、坍孔现象等现象时要及时停止钻进并采取措施处理后方可继续钻进。③通过合理选择钻头等手段来控制孔径：如较软和稳定的地层用稍小于桩径的钻头直径，而风化岩类的硬地层则采用同径钻头。④孔深控制：由于在用测绳等设备测量孔深时会因为沉渣或参照物变化等的影响而产生误差，因此需要通过对钻具长度、孔位或桩基标高进行严格测量来对孔深进行精确控制。

1.3清孔阶段

通过清孔不仅可以提高原土层和钻孔桩竖直承载力，还能保证混凝土灌注工序质量，避免断桩事故的发生，因此具有重要意义。清孔方法一般有抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射法和砂浆置换钻渣法等。在达到设计深度并经过终孔检查后，可分两步进行清孔工序，首先第一次是在孔成后立即进行（将冲击锤提起放在施工平台上，下放清孔导管，用空压机压风抽浆清孔），第二次是在钢筋笼下放并安装混凝土导管后进行（利用导管和空压机进行）。应注意，清孔结束后需要测量并保证孔底沉渣不大于50mm，且无论哪种清孔方式都要在清孔排渣时保持孔内水头以防止坍孔现象出现。

1.4成桩阶段

（1）钢筋笼的制作及吊放

钢筋笼的制作采取分节场内并加劲筋成型方式，加固筋是每隔2m加设，而吊环则根据实际需要在骨架上合理设置。焊接作为钢筋笼制作的控制要点之一，需严格控制焊缝和焊口的质量，使之符合设计规范要求。整体来讲就是在制作钢筋笼时要使其具有足够刚度和稳定性以保证在吊装运送和灌注混凝土时不出现松散和变形现象。钢筋笼安装中起吊要及时，要保证其垂直度，就位要准确，快速接长至设计深度加以固定，待混凝土灌注完毕并初凝后方可解除钢筋笼的固定设施。在钢筋笼下放安装过程中若出现无法沉放时不能强加压力沉放（会造成塌孔、钢筋笼严重变形等）而应停止安装并查找原因解决。

（2）灌注水下混凝土

灌注水下混凝土工序是成桩质量的关键工序，在灌注过程中需连续作业，减少灌注时间以保证在首批混凝土初凝前完成灌注工作，也防止出现塌孔和泥浆沉淀过厚现象（每根桩灌注时间保持在8h内，每1h灌注高度不小于10m）。灌注混凝土采用导管方式，因此导管应用前要严格检查其接头的抗拉性、压强、水密等指标，符合要求方可使用，导管在开始使用时要控制埋深在2-6m，而在灌注过程中要始终保持埋深在3-5m。

首批混凝土灌注量要综合考虑泥浆的密度、混凝土面至孔底高度、桩孔直径和导管内径等参数，如孔径大时首批混凝土灌注量就大，就应加大设备的起重能力。在后批混凝土灌注过程中出现非连续性灌注时需牵动导管并检查孔口返浆情况，在不返浆的情况才能再次灌注。混凝土水下灌注完成后再上部混凝土初凝后即可进行钢筋笼固定的清除（减少钢筋笼与混凝土的黏接力损失，使钢筋笼可以和混凝土同步凝固收缩），若有接桩情况，需先凿除超浇混凝土。

此外灌注中还需注意：混凝土塌落度需控制在18-22cm；灌注中要随时监测孔内混凝土高度和导管埋深，以避免出现因导管提升脱离混凝土面而造成的断桩夹泥或因导管埋深过大不能提升而造成的中止灌注而断桩现象；灌注时需保证灌注面要比设计标高高出50cm以上，并在后期混凝土强度达到70%以上时对桩顶混凝土进行人工凿除清除，以保证混凝土面比设计标高10cm左右。

二、钻孔灌注桩技术的问题或难点

①缩径问题：较常见，主要是由于浇筑中的膨胀，清孔不彻底及孔中水头下降等原因造成，可通过采用优质水泥浆控制失水及及时认证清孔，采取措施有效扫孔等措施来解决。②导管进水：主要是混凝土浇筑分量不足或者导管出现缝隙渗水造成，针对原因可采取在浇筑混凝土前要检查导管连接、加固并对漏水部位做防水处理措施，而在混凝土浇筑过程中要保证灌注量充足。③断桩问题：造成断桩原因有：灌注时导管提升过高，堵管清理工作未做好，灌注时间过长，混凝土质量问题等。断桩对后续工序影响大，因此要做好预防工作如合理选择高抗拉强度导管，如及时处理导管提升和混凝土卡管现象，如严格控制混凝土浇筑质量和导管埋深和拔管速度等。④钢筋笼上浮：主要原因是混凝土和易性差、浇筑速度过快、灌注间隔时间过长等。因此要根据气温等变化合理调整混凝土配合比，并及时监测检查钢筋笼以避免出现变形、重量过轻等质量问题，在混凝土浇筑过程中也要控制灌注速度不能过快或过慢。

钻孔灌注桩因其独特优势在水利工程中得到了广泛应用，但同时我们也要意识到，现在仍存在一些困难，且在随着经济和工程建设的快速发展，对钻孔灌注桩的技术和质量要求也会越来越高，因此相关人员应加强对利工程钻孔灌注桩施工研究的重视，在科学合理的施工工艺下做好钻孔灌注桩的施工建设，保证水利工程建设的顺利进行

参考文献：

[1]王禄维.水利施工钻孔灌注桩施工质量的控制[J].山西水利科技，2016，3：30.

[2]尹志强.浅谈水利施工钻孔灌注桩施工技术[J].水利科技，2014，12：152.