钻孔灌注桩施工技术在水利施工中的应用探究

2014-12-25赵新胜江西南昌330000

江西建材 2014年24期

■赵新胜 ■江西南昌 330000

钻孔灌注桩技术是水利工程施工中的关键环节。由于钻孔灌注桩施工工序较为复杂，对于技术层面的要求也就越高，因此要加强和重视钻孔灌注桩施工每一工序的质量控制，以免造成难以挽回的质量问题，给水利工程造成极大的经济损失。对于水利施工中可能发生的事故，要进行科学化预防与合理化解决，促进水利工程安全、稳定、有序的开展。

1 钻孔灌注桩的施工工艺流程

作为水利基础施工的重要技术，钻孔灌注桩技术得以广泛应用。其工作原理是备好足量浇灌的首批混凝土，将孔底的水与泥浆迅速排开后，把导管出料口埋置在一定深度的混凝土中，使后续浇灌的混凝土能与孔内水和泥浆隔离开，然后将高流态混凝土不断从进料口经导管灌进桩孔，从而形成灌注桩。在输入混凝土时，伴随孔内混凝土的逐渐增多导管也要不断提高，但要始终确保出料口埋置在特定的混凝土深度中。后续进入的混凝土借助出料口与入料口之间密封导管中的高差形成压力，使后续混凝土持续不断灌入浇筑好的混凝土中，直至冲至桩口。钻孔灌注桩施工技术运用原理图如图1所示:

图1 钻孔灌注桩施工技术的原理图

钻孔灌注桩在施工过程中，形成一套成熟、系统的施工工艺流程，在水利施工过程中，工作人员应当严格按照其施工流程进行操作，施工的任一环节都不容马虎，以确保钻孔灌注桩技术的施工质量。钻孔灌注桩施工流程图如图2所示:

图2 钻孔灌注桩施工的流程图

2 钻孔灌注桩施工流程及质量控制

2．1 施工准备工作

在水利工程施工前，施工技术人员要仔细了解施工图纸及相关施工规范，如遇到不明确的地方要及时与设计人员进行沟通，做出合理可行的施工方案。施工前地质勘察人员要对施工现场进行实地勘查，掌握施工地周边的水文地质环境，依据实际地质环境选择相应的施工机械设备。检查和审核测量基准线、水准基点及桩位等设定的合理与否;对于可能出现的障碍或事故，制定应急处理方案，以确保整体施工质量。

2．2 钻机就位

平稳搭建钻机索道枕木，对于钻头及钻杆误差要进行严格控制，如钻头误差要在20mm以内，钻杆垂直度误差控制在5‰以内，经审查合格后，方在支架上紧固钻机，等待开钻。为了对钻孔深度进行实时观测与记录，可在机架与机管上做好标尺。

2．3 护筒埋设

钻孔灌注桩施工一般采用钢板护筒，钢板厚度为5～8mm，护筒直径不小于设计桩的12～22cm。设立护筒时，其中心与桩位中心偏差要控制在50mm以内，根据实地土质情况确定护筒埋设深度，如砂土大于1．5m，粘土大于1m。为确保护筒埋设更紧固密实，在护筒及孔壁间要用粘土填充压实。

2．4 钻孔

为稳固护筒架，在钻机开钻前，在护筒中加入少许粘土，对于松软土层要在护筒与孔壁间采取压实加固处理，如往孔壁里加入一些片石，并注入清水与泥浆，利用钻头的冲击力将石块与泥膏压入孔壁，增强土层的密实性。固定好桩架后，对底梁高和桩总长度进行检查，以便钻孔时依据钻杆剩余长度来检验和掌握钻孔深度。要根据钻的长度及地质土的实际情况，合理调整钻的速度，以免引发塌孔或桩孔倾斜等问题的出现。

2．5 清孔

清孔的目的是使孔底沉渣、泥浆密度、泥浆含渣量等指标符合施工规范要求。清孔一般在终孔检查完成后进行，主要采用注浆漂浮法进行清孔，其工作原理是当钻孔达到设计高程时，对孔深、孔径及孔斜度等进行检查，若检查达标，则往孔底注入泥浆，在泥浆上浮时就会将孔底的钻渣带出。若一次清孔完成后发现孔底仍残留沉渣，则就需要进行二次清孔，直至所有指标都达标后，方停止清孔。二次清孔的具体流程如图3所示:

图3 二次清孔的流程图

2．6 护壁泥浆

孔内注入泥浆是为了达到撑持孔壁、固定底层、清理钻渣的目的。其中，泥浆比例控制在1．3～1．4之间，粘度在22～25S，胶体率要大于96%，内泥浆面与孔口距离控制在50cm以内，孔内泥浆高于地下1m。当泥浆渗透至孔壁四周层面，能有效防止渗漏。

2．7 混凝土浇筑

混凝土浇筑是水利工程主体结构施工的重要环节，对于其施工质量有着严格的要求。在混凝土浇筑前，要对混凝土材料、混凝土硬度、灌注桩桩底沉渣度及泥浆标准等是否符合施工质量标准。

混凝土浇筑主要采用导管灌注法，导管使用前要进行密封、承压、接头抗拉等试验，试验合格方可使用;导管底口埋置混凝土深度要保证在2～6m。导管内外混凝土面高要经常进行测量，整理导管出料口及混凝土面区域，及时拆除多余导管，以免出现导管脱落或埋深过深引发事故。随着混凝土灌注高度的不断提升，导管内外压力也会不断增加，为使混凝土灌注高程符合设计施工规范，要保持连续提振导管，一次提振要在0．5m左右，使混凝土保持连续灌入。

2．8 钢筋笼的制作与安装

钢筋笼的制作要严格依照施工图纸及规范要求，进行调直、焊接、去锈等操作。钢筋笼最好采用完整的钢筋制作，如需拼接则可采用搭接或焊接处理，其中搭接时底端不设弯钩。在上、中、下端每隔4m的横截面上放置钢筋保护层及水泥浆块，以确保混凝土层厚度符合要求。

在吊装钢筋笼之前，采用探孔器对钻孔进行检查，查看钻孔是否有塌陷、孔壁是否存在障碍物等。钢筋笼安装时，使用两点起吊，要对准孔的位置竖直慢放，若碰到障碍物，则正反旋转放下，这一过程要保证慢起慢落。

3 钻孔灌注桩施工中的常见问题及处理措施

3．1 孔壁坍塌

在钻孔灌注桩施工时，引发孔壁坍塌的原因是多方面的，主要影响因素有:①掏渣筒倾斜与钻头冲击力的作用，碰撞孔壁所致;②孔内泥浆面低于孔外水位，泥浆密度低护壁作用不大;③受到流砂及软淤泥土质影响;④当地层发生改变时，无法及时调整泥浆密度;⑤由于清孔不及时，使得孔内出现漏浆补浆现象，泥浆面过低使得孔内压力不足。针对上述问题，可采取有效措施加以处理，具体如下:①利用砂与黏土混合物，对坍塌区域进行填充修复，根据现场土质情况调整泥浆密度，待填充密实后再进行冲孔。②要保持泥浆面高度高出地下1m以上，对于用黏土修补后的塌孔，待黏土混合物凝固后，在用钻机低速钻进。③当地层改变时要及时调整泥浆密度，清孔要准时，出现漏浆时要及时补充泥浆。④钻孔形成后准时灌注混凝土。⑤钢筋笼下放时要保持竖直慢放，不要撞击到孔壁。

3．2 冲击钻头被卡

冲击钻头被卡的主要原因有:①钻孔不圆，在孔的狭窄位置钻头被卡住;②当钻头在孔壁间钻孔时，遭到上头大的探头石的阻碍;③钻头没能及时修补，孔径不断变小，钻头入孔被击;④护筒下面出现变形，钻头卡在护筒下出不来。针对上述情况，可采取以下措施进行处理:①若钻孔不圆时，钻头活动区间多，可以调整钻头活动方位，与卡点分开，朝住孔底部较大的地方拿起，使钻头能连续向下活动。②让钻头上下转达，准时对钻头进行修补。③对钻头直径进行准确测量，对于孔径小的地方，通过反复冲击使孔径扩大。④护筒变形时，在筒底的四周用直径12mm的圆钢接一个圈包箍，让护筒复位。

3．3 钻孔偏斜

钻孔偏斜是钻孔灌注桩施工中的常见问题，造成其出现的原因主要有:①受到石头与漂石的冲击，钻头受力不均;②钻机底座没有水平放置产生沉陷;③施工土层软硬不均;④孔径大，钻头小，钻孔时受冲击容易偏斜。为了有效减少和控制钻孔偏斜现象的出现，当出现探头石时，用高冲击击碎探头石，并及时将碎石进行清理。进入基岩后使用高冲程，若出现孔斜时重新钻孔，遇到不均匀软硬地层时，使用低锤保持孔底的平整。