实例探析钻孔灌注桩施工技术应用及质量控制

□刘 宁

（河南省濮阳市引黄工程管理处）

0 引言

随着水利工程建设规模的日益扩大和施工难度的加大，施工管理环节的施工技术运用和质量控制也成为施工建设环节的关键技术之一。钻孔灌注桩施工作为水利工程的有机组成部分，对消除水害和开发利用水资源具有双向调节作用。基于此，就水利工程中钻孔灌注桩施工技术层面的质量控制和运用，对施工顺利进行具有重要的研究价值。

1 工程概况

土石坝是由当地土料、石料或土石混合料填筑而成的坝，又称当地材料坝。土石坝作为水库拦河坝、江河湖海防护堤的使用历史较为悠久，并广泛适用于水利工程施工建设中。在中国建设的8 600万座大坝中，90.00%以上是土石坝。

据资料统计，土石坝漫顶和坝体失稳是土石坝失事的两个主要原因。在大坝失事事故中，土石坝所占比例高达70.50%，而溃坝事故中，土石坝最多。例如：1979年水利部统计的资料显示1959年以来至1979年20年中，土石坝溃坝2 925座，堆石坝溃坝17座，而混凝土坝仅有1座溃坝。

2 施工技术要求

基于上述事故发生原因的评估中，事故发生的主要原因在于：漫顶失事、质量问题、管理不当、裂缝事故、渗漏事故、管涌事故、滑坡塌坑事故、护坡破坏事故、冲刷破坏事故、气蚀破坏事故及白蚁打洞事故等。由此，通过施工技术和施工质量，整体改善泄洪能力、洪水超设防标准、坝体渗漏、坝体滑坡、溢洪道渗漏、输水洞渗漏或其质量问题、超蓄、维护运用不良、无人管理、非溃坝事故类型等原因的质量控制，对水利工程建设具有至关重要的作用。鉴于此，钻孔灌注桩的施工技术管理和质量控制的研究，对施工具有重要的意义。

具体关键技术包括护筒要求、骨架存放与运输、骨架的起吊和就位等环节的质量控制。

2.1 护筒埋设

护筒埋设工作作为钻孔灌注桩施工的起点，是成桩质量衡量的关键，主要包括护筒平面位置、垂直度，护筒周围和护筒底脚的紧密度及其透水性和成孔效率。埋设环节，还要确保护筒中心轴线和测量标定的桩位中心相一致，水平和垂直方向的偏差标准分别为＜50 mm、＜1%。钻机钻进作业中，在孔内摆放的程度与护筒的内径大小相关，护筒内径和桩径的比值控制在（200～400）mm∶1 mm。钻孔灌注桩钻孔环节，为防止孔壁坍塌，护筒中泥浆施工液位的高度比在（1～2）∶1。

2.2 骨架存放与运输

骨架存放与运输中，钢筋骨架结构设置前要保持场地平整、存放环境干燥，存放环节加劲筋与地面接触均需要以模板隔开，钢筋笼架设环节，各节段排序要满足既定装车顺序。墩号、桩号、节号等要通过标志牌加以区分，其避免质量事故发生，骨架存放之用要避免胡乱安放、储存和运输环节要做好防水防腐蚀工作。骨架运输中，不得拆卸标志牌，不得损害骨架，以便后续校验。

2.3 骨架的起吊和就位

骨架的起吊和就位第一吊点为骨架下部，第二吊点为骨架长度中点到上三分点，先稍提起，再与第二吊点同时起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直、焊接骨架时确保上下两节骨架位于同一竖直线上、骨架最上端定位须由测定孔口标高来计算定位筋长度、检测钢筋骨架的底面标高，偏差要＜±50 mm。

3 施工工艺流程

钻孔灌注桩施工多以冲击钻成孔来保证桩基质量，具体流程参见图1所示。

具体来讲，钻机准备中就测量放线及高程控制，惯常采用全站仪坐标控制方法来定桩位，高程测量用以针对各桩孔井口标高记录。钻机就位前，设备安装和调适必须与基础垫平填实、钻机位置确定、桩位对准等施工细则相关。以此来避免施工中因钻机安装不到位导致施工质量不高。护筒埋设中，受人工配合机械开挖护筒坑差异，坑尺寸为护筒直径增加1 m、护筒直径＞桩径200 mm，校验位置后再分层回填粘土并夯实，埋设深度在2～4 m。泥浆池开挖多以机器进行，泥浆池深度、尺寸、设置位置均需满足既定施工要求。

图1 钻孔灌注桩施工工艺流程图

钻孔施工作业中连续多次的分班进行，多次泥浆检验，及时处理不符合要求的钻机行为，严格按照地质剖面图进行核对。为提高成孔质量，成孔中严格控制钻机钻进速度。清孔主要就孔深达设计标高、成孔质量符合图纸要求、监理工程师认同后再进行。抽渣法清孔较为适宜，并能满足钢筋笼吊装工作的既定要求。

导管法混凝土浇筑中具体质量控制为：混凝土浇注以连续为主，浇筑环节禁止停顿施工，以确保混凝土均匀，控制时间、间歇时间、土面上升速度、浇灌速度分别控制在4-6 h 内、15-30 min、＜2 m/h、30～35 m3/h；为避免泥渣泥浆混入混凝土内，严禁导管横向运动。多根导管作业中，严禁混凝土溢出漏斗或流进槽内；混凝土面高差＜0.30 m，导管提升速度、混凝土的上升速度、插入深度＜1.50 m；混凝土浇灌中，计算混凝土上升高度需与探锤测量混凝土面实际标高同步进行，导管下口与混凝土相对位置，严格控制混凝土浇灌量并做好随访记录；搅拌好的混凝土在1-1.50 h 内浇筑完毕，待混凝土浇筑到顶部3 m时，可通过在槽段内放水适当稀释泥浆/导管埋深减为1 m来排除泥浆阻力，顺利完成浇灌；待混凝土浇到墙顶层时，受导管内超压力变化和混凝土与泥浆混杂影响，顶部浮浆必须在浇灌后逐层清除，浇灌高度与设计高在0.50～0.60：1，为保证混凝土质量，混凝土浇筑完毕马上清除0.30～0.40 m，留下0.20 m 待后凿除。具体施工组织控制如图2所示。

图2 钻孔灌注桩施工组织控制图

4 研究综述

水利工程建设中做好钻孔灌注桩施工准备，即精心量测，准确放出桩位及其护桩。平整场地，清除杂物，打夯密实。护筒制备和埋设中，对钻孔直径、护筒、4 mm厚钢板卷制焊接、护筒埋设范围、埋置深度等进行综合掌握。钻孔施工中，可以临时施工便桥和筑岛方便施工。泥浆坑开挖和泥浆制备环节，选用优质粘土制备泥浆，泥浆整体性能指标要满足相关规范要求，保持护筒内的泥浆顶面＞孔外水位或地下水位1.00～1.50 m。钻机底架垫平，保持稳定就位环境，顶端以缆风绳对称拴牢拉紧。钻机钻杆保持垂直姿势、钻尖与孔位允许误差严格在规定之内。钻孔和开挖环节，混凝土灌注中距5 m内24 h后才能在此浇筑，防止施工环节与邻桩混凝土的相互干扰。施工进度控制上，以来料作业控制等进行全局把握；转孔进行中，持续不中断，避免孔坍塌；一旦孔坍塌严重，及时回填重钻。终孔清孔中，严格孔位、孔径、孔形、孔深、垂直度、孔底土质情况等整体内容进行检查并填写钻孔记录。清孔需满足钻孔所要达到的图纸规定标高、成孔质量要符合基本图纸要求。吊装作业中，一次吊装就位，钢筋笼焊接质量、定位支承系统等均需严格技术手段进行施工控制。混凝土灌注中检测孔底泥浆沉淀厚度；混凝土运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度；监理工程师认可且钢筋骨架安放就位后，连续浇筑；浇筑方法采用直升导管法灌注混凝土方法。水下混凝土灌注混凝土顶面高出图纸规定或监理工程师确定截断高度；灌注桩的质量检查中，依据每根桩应随机做3组混凝土试件；检测单位逐桩进行无破损法检测，检测时监理工程师旁站以监督桩检测质量和桩检测结果；每一根成桩的平面位置，钢筋笼偏心情况试验结果及施工记录认可批复后，再行下一道工序。

5 结语

钻孔灌注桩施工技术的运用和质量控制，是水利工程建设环节的重点问题。上文就水利工程现场中，借助机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成桩的研究中，就具体关键技术包括护筒要求、骨架存放与运输、骨架的起吊和就位等环节的质量控制和施工技术工艺质量控制进行探讨，以为水利工程的顺利进行提供了助力。