关于水利施工中钻孔灌注桩技术的应用

2014-04-02唐富建

河南建材 2014年6期

关键词：清孔护筒灌注桩

唐富建

中国葛洲坝集团第六工程有限公司（361000）

关于水利施工中钻孔灌注桩技术的应用

唐富建

中国葛洲坝集团第六工程有限公司（361000）

这里主要分析了钻孔灌注桩技术在施工中的应用要点及其重要作用，探讨如何利用灌注桩技术并提出质量控制的措施。

钻孔；灌注桩；水利工程；质量

1 钻孔灌注桩的技术特点

钻孔灌注桩的技术对环境和周边建筑物危害比较小，施工时基本无噪声、无振动、无地面隆起或侧移。大直径钻孔灌注桩直径可以很大，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；无需桩项承台，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;能穿过各种土层、基岩；承载力非常高。但其施工过程无法直接观察，成桩后也不能进行直接开挖验收，因此又是最容易出现质量问题的一种基础形式。

2 钻孔灌注桩的施工原理

在水利工程中，钻孔灌注桩的施工原理是以足够的首批混凝土浇灌量，迅速将孔底的水或泥浆排开，并一次将导管出料口包裹在混凝土一定的深度之中，使后续浇灌的混凝土始终与孔内水或泥浆隔离开来，而后持续不间断地将高流态混凝土从进料口通过导管输入桩孔。在输入混凝土过程中，随着孔内混凝土不断增加，不间断地提升导管，必须将出料口埋设在已浇筑的混凝土中一定深度。后续输入的混凝土是通过出料口与入料口之间密封导管中的高差形成的压力，使混凝土冲挤入已浇筑的混凝土之中的。首批灌入的混凝土中的一部分作为隔离层而被顶在最上面，并始终被不间断灌入的后续混凝土逐步冲顶向桩口处移动。

3 施工工艺

3.1施工准备

施工前应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。熟悉桩基工程施工图及施工方案，掌握主要施工机械及其配套设备的技术性能，测量地形图，进行场地平整工作并填筑工作平台，修筑临时施工道路、排水沟搜集水井等，布置场内临时建设施、施工机具及水电气系统，另外可以采用木桩或小型预制混凝土桩在不易移动和车辆压不到的地方做桩位纵、横轴线和基准点标记。

3.2 桩位定位及护简埋设

根据设计图纸上的桩位及已知坐标（或给定参考点）进行精确放线，准确定出桩位中心点，经监理复检认可后，在将要施工的桩位四周定置“十”字控制桩。其目的是在成孔过程中检查钻机转盘中心与桩位中心有无偏移，及在安放钢筋笼时校对中心点。在定置“十”字控制桩时，必须注意控制点的交线点要准确的与桩位中心点重合，并记录桩位中心点到四个方位控制桩钉点的距离，要求精确到毫米。当在水中施工时，“十”字控制点可留置在外套护筒上并记录桩中心点到四个方位控制点的距离，同样要求精确到毫米。

护筒一般是采用不低于3 mm厚的钢板卷制而成，为了便于钻头提升，其制作直径要大于桩径100～200 m。护简埋设时要高出自然地面20 cm，用以提高水头，防止塌孔并保护孔口安全。

护筒的埋设要准确稳定，护筒中心线与桩中心线偏差不得大于50 mm，护筒埋置时外周要分层用黏土夯实。埋深要根据表层土质确定，砂土层不低于1.5 m，大直径不低于2 m，为防止渗水液化可用水泥和黏土按1:2拌合后分层夯实，填土单宽不小于40 cm，黏土层的护筒埋置深度不低于1.0 m。水中桩的护筒设置，可先在钉好的木桩平台上打制导向桩，再用振动锤准确振插外护筒（外护简直径要大于内护简直径40～50 cm），然后再准确地振插内护筒。

深度以插入淤泥下2 m的稳定层为度，内外护筒间填满砂粒，便于成桩后提起护筒作周转使用。

3.3 搅拌泥浆

泥浆用于支撑孔壁、稳定地层、悬浮携带钻渣和冷却钻头及钻具等。钻孔灌注桩成孔用于护壁的泥浆应该采用塑性指数大于15以上的优质红黏土、膨胀土与外加剂等材料加工而成，其作用主要是在井钻孔壁形成一层泥皮,阻隔钻孔的内外渗流，保护钻孔壁一面坍塌，有时还能起到悬浮钻渣的效果。同时，泥浆的配比必须满足施工需要的各种指标。泥浆的配置参考质量比例，水∶纤维素∶膨润土∶烧碱=100∶0.007∶7∶0.003。

3.4 钻孔

1）钻进泵量:为了排出黏土粉，灌注桩孔钻进时需要较大的泵量,其泵量计算公式为Q=FV60,式中Q为冲洗液量（L/min），F为环状间隙面积，V为冲洗液上返速度（m/s）。以灌注桩钻进设计孔径为500 mm、钻杆直径为89 mm、环状面积以0.2 m2计算，在采泥浆泵的最大泵量600 L/min时，其泵量使得黏土粉上返的速度是非常缓慢的，远小于小口钻探的泥浆的上返速度0.3 m/s。

2）钻进转速:由于灌注桩孔的钻进多为黏土层的钻进,黏土层的强度与硬度等力学参数较小，钻具易刻取黏土，所以为了保持钻进稳定，减小钻进的扩孔率，必须采用较小的转速钻进。在砂土、砂或软土等易塌孔地层中钻孔时，宜用平底钻头，控制进尺轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆的钻进方法。禁用稀泥浆、快速钻进，以免因护壁不好而引起塌孔造成埋钻事故。钻孔过程中如发现排出的泥浆中不断出气泡，有时护筒内的水位突然下降，这都是塌孔的迹象，这就要求在钻进过程中放慢进尺，提高孔口水头并加大泥浆相对密度以稳定孔壁。如缩颈、塌孔严重时或泥浆突然漏失，应立即提钻回填黏土，以免造成事故，待孔壁稳定后再进行钻孔。

3.5 清孔

钻孔到孔底标高经验收合格后应立即清孔，清孔的目的是使孔底沉渣（虚土）厚度、循环液中含砂量和孔壁泥垢厚度符合质量和设计要求。

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。

2）二次清孔:二次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。

3）钢筋笼制作和吊装就位。钢筋笼视其长度采用整体或分节预制，钢筋笼骨架应具有足够的刚度和稳定性，以避免运送、吊装和灌注混凝土时候松散、变形。制作时每隔2 m增设加固钢筋一道，在骨架上端根据实际需要合理设置吊环。在骨架主筋外侧，将定位钢筋焊接在骨架主筋上，数量每1.0～1.5 m不少于4个。钢筋笼分节起吊要及时、准确就位，快接长至设计深度加以固定，待混凝土灌注完并初凝后方可解除钢筋笼的固定设施。在筋笼就位前仍需要检查有无坍孔，以便及时采取措施。

3.6 水下混凝土的灌注

首次浇筑之前应该按设计要求计算混凝土浇筑储量，其拌合到浇筑点的时间应小于0.5 h，还要检查和易性，保证塌落度16～20 cm之间。第一次混凝土灌注后导管内混凝土充满桩底，导管在混凝土中埋深在2～6 m之间。同时，还应该保持导管每次拆除后,都应安放在桩孔中心，以免碰挂钢筋笼。钻孔桩水下混凝土浇筑应该连续进行。混凝土浇筑完成后,其桩顶混凝土的高度应该高出设计桩顶50 cm以上。

4 建立和完善质量记录和质量跟踪制度

施工过程中要完成施工日记、质量检查日记、试验日记、施工大事记，并按时完成本单位下发的各种质量记录表格的填报工作。为了不断提高水利工程中钻孔灌注桩的质量，我们需要对钻孔灌注桩在水利施工中的应用进行深层次分析，加强施工的质量控制并不断进行研究和改进，科学管理，合理安排，密切配合，才能加快施工进度，保证钻孔灌注桩质量，防范施工事故发生，确保工程安全。