浅谈灌注桩在水利工程中的应用

钟东

【摘 要】灌注桩施工工艺是水利工程中非常重要的环节，它的施工决定了整个水利工程的质量。本文通过实际工程案例，主要探讨了灌注桩工艺在水利工程中的应用，并且介绍灌注桩工艺的施工工艺以及注意事项，以供同行参考。

【关键词】灌注桩；水利；水电工程；施工工艺

在水利工程建设过程中，灌注桩是其中最为常见并且最为重要的一种基础形式，它主要是通过水泥浆进行护壁，然后利用机械设备在坝基中钻孔，在利用相应的方法来对其进行灌注混凝土。利用灌注桩的方法来进行水利施工，不仅可以节省经济成本、缩短工期，还可以便于施工。但是，通常灌注桩施工是意象隐蔽的工程，其施工质量会受到众多因素的影响，所以在施工过程中，必须要严格进行每一步，并且需要工程师和设计师将地质条件、工程的实际情况以及在施工中存在的影响进行综合考虑，一旦出现失误或者处理不当，很容易影响施工的质量，甚至造成安全事故，以及产生不必要的经济损失。所以，在进行灌注桩施工过程中，施工人员一定要认真执行每一步，对施工的质量严格把关，这样才能够保证灌注桩的质量，进而保证整个工程的质量。下面通过某工程来主要介绍了灌注桩的施工工艺以及其在水利工程中的应用。

1.工程概况

某水利工程地质情况较复杂，场地地下水位较高。地层自上而下为杂填土、第四系冲积层，具体场地地质情况如下：人工杂填土呈灰黄、灰黑色，由砂土、碎石、粉质黏土堆积而成，稍湿，呈松散状，厚1.1m～4.0m，平均2.3m，标贯击数为5.6击至17.8击，平均10.8击。第四系冲积层根据土性组合可划分为黏土（粉质黏土）和砾砂两层：黏土层以黏土为主，偶夹粉质黏土、淤泥质土，黏土、粉质黏土呈可塑状，局部硬塑，粉土呈稍密状，淤泥质土。砾砂层呈灰白、灰黄色，局部为粉细砂、中粗砂，偶含黏土，局部地段夹薄层黏土、粉土，厚度0.6m～7.8m，平均5.4m，标贯击数为2.3击～22.9击，平均11.8击。经分析研究决定，采用冲击成孔灌注桩方法进行施工。

2.水下混凝土施工工艺

2.1成孔

根据该工程的情况，可以采用冲击钻成孔，然后在拌制水下混凝土的过程中需要采用先进的工艺在拌合站进行集中搅拌，然后再将拌制好的水下混凝土倒进导管的漏斗当中，这种施工方法非常简单。其主要操作是：首先采用冲击钻成孔，然后对孔壁进行合理的维护，再采用导管法将拌制好的水下混凝土灌注，使其成桩。在进行冲击成孔的过程中，需要对空洞进行清理：（1）采用掏渣筒方式对孔洞中的碎块或碎石进行基本清理。（2）利用泵将孔内的杂物进行清理，并且多次清孔。（3）采用压风机的方式进行清孔，也就是采用机器的高压气体将孔内的残渣吹出。在清理过程中，因为孔壁具有较高的稳定性，清孔的时候可以彻底进行清理，并且清理的效果非常好，通常都可以清成清水孔。

2.2清孔

在进行灌注之前，将器械设备准备就绪之后，一定要再将空洞进行清理，以防止孔内再次进入沉渣。等到孔洞清理完成之后，再通过先进的设备反复检查孔洞，从而保证孔洞真的清理干净。当确保空洞清理完成之后，再由专业的施工人员再次检查，进一步保证清孔的彻底以及效果。

2.3浇注混凝土

导管采用5mm厚钢板卷制焊成，直径250mm，中间每节长2.5m，最下面一节长3.76m，最上面一节1m，连接方式为丝扣连接。导管底端距桩底控制在35～40cm。导管在使用前应做水密、承压等试验。灌注水下混凝土前应检查运输到现场的水下混凝土性能，不符合要求的水下混凝土不能使用。工程中采用容量为8立方米的搅拌车进行初灌，首次灌注水下混凝土足够将导管埋深1m以上。

导管及漏斗连接好后，将钢板垫放置漏斗底部将底口封住，钢板垫用钢索系住，一切准备就绪后即可灌注水下混凝土。当漏斗装满水下混凝土后，冲击钻机提升钢索，将钢板垫拔出的同时，搅拌车加速水下混凝土注入漏斗，使首批混凝土能够连续灌注。孔口自然返水，导管内与外部水隔绝合要求后，就可连续不断地进行混凝土灌注。灌注过程中在每次提升导管前应不断计算和测量混凝土灌注高度，测量孔内混凝土面高度的次数一般不宜少于所使用的导管节数，测量的混凝土面高度要与灌入的混凝土量的折算值相比较，以确定是否有坍孔等情况发生。导管保持2～6m的埋深，一次提管拆管≤6m，提升拆卸时间<18分钟。在导管外壁设置羽翼防止挂钢筋笼。

3.施工情况及质量控制

（1）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。

（2）在进行灌注水下混凝土时，首先应该有专业人员测量混凝土面的高度，然后在根据此高度以及混凝土灌入的量来检测其计算结果，在检测过程中应该对钻孔桩进行严格的控制，如果出现超径、缩颈等现象应该及时处理，另外，还需要对返工的情况进行检测与观察，对孔洞内部的情况进行深入且合理的分析，从而保证灌注桩的质量。

（3）严格控制导管埋深2～6m，严禁施工人员为图便利而超量灌注、一次拆管数节，要勤探测，及时调整导管埋深，防止埋管过深发生堵管、埋管。

（4）施工完后，应核算水下混凝土灌注的各项参数，以便对后续的桩基提供参考和改进。表1列出了部分桩基灌注完毕后的水下混凝土数量。混凝土的超灌量较大，一般混凝土超灌量为10～20%，实际工程中，最高超灌量达27.1%。分析其原因主要有，一是冲孔时间长，孔壁部分发生坍落；二是冲击钻机在便桥上作业，在冲击钻的冲击作用下，便桥有颤动，从而扩大了冲击钻头的摆动范围，造成钻孔孔径扩大或不规则。

4.工程检测及效果

在该工程中，钻孔桩施工129根，其中Φ150cm桩120根，Φ180cm桩9根，各项检测结果显示：

4.1钻孔取芯

沉渣、混凝土强度等级符合规范要求。

4.2混凝土灌注桩超声波检测

检测设备采用武汉岩海工程技术开发公司生产的RS-ST01C一体化数字仪，包括φ35双孔径向换能器等。根据桩身混凝土的均匀性，是否存在缺陷及缺陷的严重程度，将桩身的完整性分为四类：

Ⅰ类桩：无缺陷，完整性评定为完整，合格。

Ⅱ类桩：局部小缺陷，完整性评定为基本完整，合格。

Ⅲ类桩：局部严重缺陷，完整性评定为局部不完整，不合格，经工程处理后可使用。

Ⅳ类桩：断桩等严重缺陷，完整性评定为严重不完整，不合格，报废或通过验证确定是否加固使用。

检测结果显示，Ⅰ类桩占90%以上，无三四类桩。

5.结语

总而言之，在实行灌注桩施工过程中，施工人员一定要坚持严谨、快速的原则，认真执行每一道工序，对施工的质量严格把关，从而保证成孔的质量以及成桩的质量。由于在成桩过程中，施工每一个阶段的时间都相对比较长，所以很容易在施工中存在各种不利因素，特别是在对孔壁进行维护之后，由于长时间晾孔，没有对齐进行有效的养护，这样很容易使孔壁的稳定性差、从而坍塌。所以在施工过程中，一定要将人力与技术相结合，从而保证灌注桩在施工中的质量。

【参考文献】

[1]高大钊，赵春风，徐斌.桩基础的设计方法与施工技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]刘建，彭振斌.高强混凝土灌注桩新工艺及其应用.中南工业大学学报，2004.