水利工程钻孔灌注桩施工工艺及技术特点

【摘要】水利工程施工中经常采用钻孔灌注进行地基处理。钻孔灌注桩适用性很广。钻孔灌注桩适用于各种地质条件，施工比较简单、易于操作而且施工设备的投入不是很大等优势，在水利工程施工得到了广泛地应用。但同时钻孔灌注桩施工工期比较长、施工难度也比较大、且在水下进行，不便于观察和检验。这就要求确保其施工质量，加强施工质量控制。文章主要针对水利工程钻孔灌注桩的施工工艺、过程质量控制做了分析研究。

【关键词】水利工程施工、钻孔灌注桩、工艺

一、钻孔灌注桩的技术特点

钻孔灌注桩是靠桩柱摩擦力来承受荷载的，在施工过程中对施工工艺要求比较高，其在成孔和混凝土浇注过程中，要特别注意坍方和断桩现象的出现。另外，泥浆池在施工场地中也会占据比较大的位置。

钻孔灌注桩的施工技术特点主要有：对环境和周边建筑物危害比较小，施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移。大直径钻孔灌注桩直径范围大。入土也比较深。扩底钻孔灌注桩能更好地发挥桩端承载力；布桩间距比较大，群桩效应比较小；对于桩穿透的图层可以在空中进行原位测试检测土层性质；无需桩顶承台，简化了基础结构形式；施工设备简单，能在较低的净空条件下进行桩施工；能穿越各种土层、基岩；承载力非常高；成桩质量的因素多，质量不稳定，受施工操作影响比较大，且容易发生缩径、断桩等质量问题。

二、水利工程钻孔灌注桩施工工艺

钻孔灌注桩施工工艺见图1。

三、施工前准备工作

施工准备：①收集工程地质与水文地质资料，对地质岩性及地下水做出正确分析；②熟悉桩基工程施工图及施工方案；③掌握主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；④做好场地平整工作，修建钻机工作平台，做到三通一平，电通、水通、路通，对于不利于施工机械运行的松软场地进行处理。雨期施工时，应有足够的排水措施；⑤布置施工场地，其面积要满足吊放钢筋笼需要。

四、钻机就位

钻孔灌注桩施工前应对施工场地整平压实，当场地为深水区或淤泥层较厚时，应搭设工作平台。应建立符合结构物整体测量控制的子控制网（包括平面控制与高程控制），且所有测量必须有多余观测。对拟施工桩位进行放样，并在另一测站进行复核，有条件时，应用钢尺对前后左右的桩位进行相互校核。在灌注桩施工中桩位的控制必须高度重视，确保无误，一旦发生桩位错误将难以弥补。为了保证桩的垂直度和桩位偏差符合要求，钻机安装的基本要求是水平、稳固、三点（天车、转盘、护筒中心）一垂线，安装完毕后要用水平尺和测锤校验。

五、埋设护筒

护筒的主要作用是固定桩位，引导钻头的钻进方向，隔离水面以免其流入井孔，保护孔口不坍塌，同时保证孔内水位高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力，从而使孔壁也免予坍塌。埋设护筒时，护筒直径比桩孔直径大10cm左右，以方便钻头的提升。安装护筒时，其中心线与桩位中心线偏差要小于50mm。护筒应埋设牢固密实，它的入土深度，在砂土中要大于1.5m，在黏土中要1m，并应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上，为了防止漏水，在护筒与坑壁之间用黏土分层夯实。

六、钻孔

（一）安装钻机时，转盘中心应与钻架上吊滑轮在同一垂直线上，钻杆位置偏差不应大于2cm，使用带有变速器的钻机，应把变速器板上的电动机和变速器被动轴的轴心设置在同一水平标高上。

（二）根据岩土情况，合理选择钻头和调配泥浆性能。

（三）钻具下入孔内，钻头应距孔底钻渣面50～80mm，并开动泥浆泵，使泥浆循环2～3min。然后开动钻机，慢慢将钻头放到孔底，轻压慢转数分钟，使护筒刃脚处形成坚固的泥皮护壁，钻至护筒脚下1m以后，可按地质情况逐渐加大转速和钻压，以正常速度钻进，并保证及时排渣。

七、清孔

（一）一次清孔

第一次清孔在终孔后、提钻前进行，用比重、黏度略小的泥浆更换孔内的稠密泥浆。

（二）二次清孔

由于原土造浆的泥浆稳定性较差，因此，当孔内泥浆一旦停止循环，泥浆中悬浮的颗粒会在短时间内下沉造成沉淤，而且成孔完毕后、灌注水下混凝土以前还要进行下放钢筋笼和导管两道工序，其时间间隔少则2h，多则4～5h或更长，在此时间内孔内泥浆中悬浮的颗粒势必大量下沉而使孔底淤积厚度增大而超出规定范围，同时在下放钢筋笼中难免有孔壁泥皮刮带落至孔底，因而必须进行二次清孔。在清孔过程中必须注意保持孔内水头，防止坍孔。

八、钢筋笼吊装

（一）钢筋笼直径应符合设计尺寸，每节长度最好是10～5m。

（二）为了防止导管挂钩造成钢筋笼上浮，使用法兰接头导管时，最下面的一节钢筋笼底端应使主筋向外张开。

（三）制作好的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的场地，堆高不得超过两层。

（一）灌注桩混凝土运至灌注地点时，应检查其均匀性和塌落度，如不符合要求坚决不用，以防造成堵管。混凝土的强度等级必须满足设计要求，砂石料、水泥、水等应符合国家标准，采用的商品混凝土必须经过现场质量检测。

（二）灌注水下混凝土时，应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制沉淀层厚度、埋管深度和桩顶高度。如探测不准确，将造成沉淀过厚、导管提漏、埋管过深，因而发生夹层断桩、短桩或导管拔不出事故。

（三）水下混凝土灌注过程中，必须检测混凝土面的高度，根据探测的混凝土面高度和灌入的混凝土数量做相应的计算，检验钻孔桩是否存在局部严重超径、缩径、漏失层位等，同时观察返水情况，以正确分析和判定孔内的情况，避免发生施工事故。

十、结束语

钻孔灌注桩是水利施工中广泛应用的一种基础形式，具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。为了确保灌注桩的成桩质量，赢得经济效益和社会效益。我们在施工中必须坚持“严细、快速”的原则，在施工的各道程序严格把关，做足施工准备，控制好钻孔、清孔、水下混凝土灌注等各个环节的质量。