钻孔灌注桩在水利工程施工中的应用探讨

2010-06-13黄兴华韦小明

科学之友 2010年18期

黄兴华，韦小明

（1.桂林沣汇源建筑工程公司，广西桂林 541001；2.龙胜县永盛水电开发有限责任公司，广西桂林 543003）

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。但在水利施工中，钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，在施工时，要严格控制施工的各个流程，力争将隐患消除在成桩之前。

1 钻孔灌注桩施工工艺

钻孔灌注桩施工工艺见图1。

图1 钻孔灌注桩施工工艺流程图

2 施工准备

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；⑥复核测量基准线、水准基点及桩位；⑦结合工程特点，有针对性地制定相应质量管理措施。

3 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。由于钻孔灌注桩施工节奏快，钻机安装容易马虎，常因未垫实、垫稳，而在开钻后很快发生倾斜。发现这种情况应立即停钻，重新调平或排除故障后再继续施工，否则必定造成斜孔。为了防止因钻机荷载或成孔的应力释放而影响到刚灌注完砼的邻桩的质量，钻机完成一桩孔后一般不应直接到邻桩位施工而应实行跳打原则，如果实在无法调整桩位时，应停顿36 h以后才可在邻桩上进行施工。

4 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10 cm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50 mm。护筒应埋设牢固密实，它的入土深度，在砂土中要大于1.5 m，在黏土中要1 m，并应保持孔内泥浆面高出地下水位1 m以上，为了防止漏水，在护筒与坑壁之间用黏土分层夯实。

5 搅拌泥浆

泥浆用于支承孔壁、稳定地层、悬浮携带钻渣和冷却钻头及钻具等，同时向孔壁周围地层渗透的泥浆以及孔壁形少泥浆损失的作用。泥浆一般采用原土造浆和人工造浆两种，原土造浆工艺的特点就是造浆的技术要求低，不需专门调配泥浆，施工费用省且完全能满足钻孔灌注桩这种短期成孔护壁的要求，人工造浆，则用水、黏土（或膨润土）和添加剂按适当比例配制而成。对于造浆的方式可根据不同的施工条件进行经济、技术分析后选用。泥浆搅拌时要掌握好泥浆的浓度，泥浆太稠将增大钻头的阻力及清孔的难度，影响钻进的速度。反之，如泥浆太稀，排碴能力将受到影响，护壁效果也会降低。因此，在施工中应注意检测泥浆的各项指标，尤其是比重和黏度这两项最直观、最重要的指标。

6 钻孔

（1）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2 cm，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。

（2）根据岩土情况，合理选择钻头和调配泥浆性能。

（3）钻具下入孔内，钻头应距孔底钻渣面50～80 mm，并开动泥浆泵，使泥浆循环2～3 min。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1 m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。

（4）正常钻进时，应合理调整和掌握各种参数，不得随意提动内钻具。为了减少钻杆晃动，操作时应掌握升降机钢丝绳的松紧度。钻进过程中，应根据不同地质条件，随时检查泥浆指标。在易塌地中钻进时，应适当加大泥浆比重；在黏土层中钻孔时，选用尖底钻头，中等转速，大泵量的钻进方法；在砂土或软土等易塌地层中钻孔时，采用平底钻头、控制尺、轻压、低档慢速、大泵量及稠泥浆的钻进方法。

7 清孔

7.1 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。

7.2 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2 h，多则4～5 h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。清孔完毕后，应从孔底取出泥浆样品，进行性能指标试验。需特别注意的是，不得用加深钻孔深度的方式来替代清孔。