水利施工钻孔灌注桩施工技术解析

张庆太

摘要：本文简要介绍钻孔灌注桩这一技术工艺，并就钻孔灌注桩在水利施工的各个环节的应用以及施工过程中容易出现的质量问题和控制措施等进行详细分析。

关键词：钻孔灌注桩；施工应用；配置；控制措施

一、钻孔灌注桩施工工序

桥梁上部结构的承载力和稳定性由钻孔灌注桩的施工质量决定，继而决定桥梁工程完成后的使用性能和质量。所以要保证桥梁施工过程不出现意外问题，保证桥梁施工质量和使用性能就必须熟悉钻孔灌注桩施工工序并对钻孔灌注桩的施工质量加以控制。

材料的質量决定了钻孔灌注桩施工过程中的质量，因此在施工之前要科学合理的对工程的材料进行选用和检验。必须严格按照国家的相关规定执行，同时在检测合格后施工单位要按规范要求的频率进行取样试验，合格后再报监理工程师进行复核试验。

二、灌注混凝土的配制及灌注

（一）混凝土减水剂的应用

MF复合剂能使混凝土在满足性能的基础上具有抗冻的特点，是目前在灌注桩混凝土配置中常使用的复合剂。

（二）灌注桩混凝土的配制

灌注桩混凝土的配制必须具有较高的流动性，同时泥浆的侵蚀会影响混凝土的性能。因此，在配制时建议采取以下技术措施：

1.加大设计配合比

在灌注桩施工过程中混凝土的配合比是影响工程质量和工程周期的首要因素。在工程开工前，承包商应完成混凝土目标配合比的设计工作。混凝土配制强度Rp采用大于设计标号R的50%的配合比。不仅总平均值要满足设计标号，还应满足95%的强度保证率。强度离差系数Cv取0.2，查配制强度与设计标号之比的关系曲线可得Rp/R=1.5，即Rp=1.5R。当R=200MPa，则Rp=1.5×200=300MPa。目标配合比的设计试验是控制和指导施工的科学依据，是一项很重要的标准试验。承包商在配比过程中首先应该进行实验室试配工作，之后现场监理选定经济合理的目标配合比全过程旁站监督。在确定目标配合比之后承包商要向监理工程师进行报批，然后再由监理中心试验室按材料及参数进行复核试验确保配合比能在工程中使用。

2.泥浆的配制与拌制

钻孔泥浆的主要成分是水、纤维素、膨润土、烧碱等。在钻孔的过程中，水的相对密度小于泥浆的相对密度而泥浆的静水压高于水的静水压，所以泥浆就会对钻孔壁形成一层泥皮，造成钻孔内外渗流受到阻隔，这样钻孔壁就会因为受阻而受到保护进而免于坍塌。水、纤维素、膨润土、烧碱通常的治疗量比为100：0.007：7：0.0030纤维素在地基的表面形成一层薄膜使得失水率得到降低，密度低、粘度好、含沙量小、泥皮薄的膨润土稳定性较好，起到了很好的固壁作用，同时使得钻进率得到了提高。烧碱使得水化膜的厚度增大，在使泥浆的胶体率和稳定性得到提高的同时又使失水率相应的降低了。

对于软土地层来说，护壁泥浆的主要原料膨润土可以使得泥浆粘结力增强，弥补了其原土造浆能力不够的缺点，同时添加纯碱和CMC等外掺剂，再加水拌制就能降低孔内漏水率，确保了孔内的水压。在泥浆密度的作用下产生液柱压力对地下水压起到平衡作用，并在孔壁内产生了一定的侧面压力进而形成了一种液压支撑。在其作用下，孔壁内渗入了胶质颗粒分子防止了塌孔现象的发生，起到了很好的护壁作用。

（三）在灌注过程中，要对所灌注的混凝土面高度、水面以及泥浆面以下的孔深进行探测

在灌注过程中，泥浆挤压反作用于混凝土，这就使导管与混凝土之间产生了摩擦阻力，要将孔内的泥浆挤压出孔口就必须使混凝土的反作用压力大大的超过泥浆的反作用力才行。导管的提升速度慢才能使混凝土有充分的时间来克服摩擦力阻力下降。同时要留有足够的排除通道，不然会出现缩径、夹泥等现象。导管内的混凝土柱一般保持在3～4m长之间，这是为了在提升导管时使混凝土有绝对的压力与泥浆的压力抗衡防止泥浆进入导管。

三、开钻成孔及遇到的问题

（一）开钻成孔

为保证孔位的准确性，钻机需在平稳的地方搭建底架钻头，保持钻杆中心与护筒顶面中心对准，偏差要控制在50mm以内。在架设钻机时必须安装支架柱，使钻机保持一个整体机构，确保孔位准确成孔垂直。进行钻孔时，钻杆要与地面垂直。在钻孔过程中，速度要尽可能的保持匀速，防止失稳和渗漏。在一些特殊地表处要注意控制钻速和钻压，如在易缩径土层处，要进行必要的复钻。在硬塑的粘土层处，要采用中高档钻速进行钻孔。在淤泥和粉砂层处，采用低档钻速进行钻孔。在地层易变化处，要对钻速和钻压加以控制，以免倾斜。

（二）成孔过程中遇到的问题

1.缩径

钻进压力大钻速快导致钻头很容易穿过淤泥和淤泥质土层。而在钻速过快时，淤泥便从钻孔周围流向钻孔内，致使侧压力与孔内泥浆力达成平衡，又因地应力沿较软岩层释放，从而导致了缩径。在钻到淤泥或淤泥质土层时投入粘土泥膏使钻机压力变成零或者钻速减慢让钻机在无油压状态下空转才能保证无缩径现象的发生。

2.坍孔

在施工时，没有料到的复杂地质情况等会导致坍孔。为了避免坍孔情况的出现应认真观察地形，审阅地质勘探报告。如果在成孔过程中出现坍孔的情况，应立即避开该桩位或者回填原桩位。如果在灌注过程中坍孔，应立即回填原桩孔或用硬片石等将原孔全部回填，等到密实后用冲击钻重新钻进。防止泥浆稠度过低而造成的坍孔问题，只须加大泥浆比重到适当程度即可。一般泥浆性能指标取为：粘度为18-22s，含沙量≤4%，胶体率≥90，比重为1.1左右。

3.斜孔

在软硬岩层交替的层位很容易发生斜孔。在钻进过程中保持匀速可以避免发生斜孔。对于己发生倾斜的孔，需要扫孔纠正；若纠正无效，可在孔中回填粘土、块石等。偏孔在0.5m以上时需要重新钻进。

4.沉渣与泥皮过厚

影响桩承载能力的重要因素是桩底沉渣，这就要求水下灌注桩底沉渣厚度不得超过30cm。但在施工过程中，往往有不少桩的桩底沉渣仍达不到此要求，因为泥浆性能不符合要求。当泥浆的比重大于沉渣比重时才可被返出孔口，但是如果泥浆的比重太大，就会造成孔壁泥皮过厚从而影响桩的承载能力。所以只有正确的控制泥浆性能，才能让其在钻孔灌注桩的施工过程中发挥重要作用。

四、结语

钻孔灌注桩是一种重要的基础形式，是当前水利施工过程中对地基处理的最重要的方式。它施工简单容易操作，设备投入不多而且对于各种地质条件的适应性强，所以在当前的各类房屋建筑中得到了广泛的应用。但是在施工的过程中无法观察，是一项隐蔽的工程，在施工中的任何一个环节出现问题都会影响到整个工程的质量和进度，因此在施工过程中还应加强工程监管，保证混凝土的施工质量，增强水利工程的施工质量。

参考文献：

[1]杨升.水利施工钻孔灌注桩施工技术解析[J].甘肃农业，2016（9）.