水利工程项目冲孔灌注桩施工技术要点

张婧娴 刘文锋

山东水文水环境科技有限公司

1 冲孔灌注桩的原理与优缺点

冲孔灌注桩是桩基础施工的一种常见形式。它的基本工作原理是：控制锤钻进行工作，吊锤反复上下移动，锤头在自重的作用下撞击坚硬的地面或岩石层，使其破碎，然后利用循环的泥浆液体将沉积物排入孔中，形成钻头。最后，将管子送入孔中，并浇注混凝土以形成原位混凝土桩。冲孔灌注桩通常用于淤泥、填土、沙子、砾石和其他类型的地层中。该施工方法具有设备简单、操作方便、孔壁稳定、能耗低以及支撑单极杆等优点，具有强度大、环境友好的特点，并且更易于控制孔的直径和深度。孔的直径通常为600mm~2500mm，孔的深度大于300m，因此广泛用于支撑基坑。但是，冲孔混凝土桩也有一些缺点，例如：复杂的成孔过程、对施工过程的更高要求、更长的技术间隔以及冬季施工中的困难。

2 冲孔灌注桩施工过程

冲孔桩支撑基坑的施工过程主要涉及基坑的形成、孔的清理、混凝土的检查和浇筑。图1显示了冲孔混凝土桩的施工过程。其中，冲击孔的形成、钢笼的吊装、管道的铺设、水下混凝土的浇筑都作为工程质量控制的要点。例如，如果在冲击孔形成过程中不能很好地控制孔的位置、桩孔的直径、孔的形状、孔壁的稳定性等，则冲孔桩的质量将不合格，甚至会出现废孔。

图1 工艺流程图

3 冲孔混凝土桩时施工技术的最重要要点

某水利项目遍布盆地的南部和东南边缘，与河流形成了一个分水岭。最高峰是大峰山，海拔1706m。C1投标人路堤总长度为441.8m，具体任务编号为：BHZ0+000~BHZ0+441.8。

3.1 测量布局

根据浇筑的桩平面布置图测量并放样，以竹桩为浇筑的桩的中心，用十字准线拉出保护桩并做标记。

3.2 平整施工现场并修路

场地平整需要根据桩顶的设计高度和地面的自然高度使用机械和人工方法。钻机的建造、混凝土的运输以及通往钻机的通道必须根据钻探区域进行安排。场地面积必须能够满足安装钻机、挖泥池和沉淀池的要求。

3.3 检查桩位

对于冲孔桩，必须根据施工图指定中心桩。复查没有问题并且监督技术人员批准它后，必须以表格的形式将其传达给钻井团队，以确保有效保护堆放位置。

3.4 埋设保护管，污泥池和沉淀池的开挖

嵌入保护管要求桩力学遵循测量的中心桩孔位置。具体步骤如下：为保护管开挖预留桩位，保护管的高度必须比地面高约0.3m。保护管的内径必须大于桩直径的300mm。护管的安装：根据中心桩的高度和桩位置的护管，应将护管装满黏土，并固定在护管的边缘。用小线画出十字，孔的位置反映在保护管上。在中间挖土。该场地位于距桩轴5m处，并且挖掘机用于挖掘污泥池和沉淀池。使用泥浆沟有效地连接保护管和泥浆池之间的间隙。

3.5 打桩机就位

在打桩机就位之后，锤子的尖端必须与孔的中心精确对齐。特殊的工作方法是连接一条细线以在保护圆柱体的凹口上形成一个十字，并使锤头的中心与该细线的交点对齐。

3.6 冲孔施工

当使用锤钻来建造钻机时，应精确控制钢丝绳中的松弛量，并应精确控制钢丝绳中的松弛量，并应谨慎地控制钢丝绳中的松弛量。控制尽可能避免空锤，避免对撞针造成损坏。在使用吊车进行施工时，需要标记钢丝绳并控制吊车。撞击到末端后，应收起绳索，并及时抬起锤钻，以防止锤钻被钢丝绳缠住或扭曲滑轮。

打开孔时，保护缸内部必须充满泥浆。如果地层疏松，则可以在孔中适当放置一些黏土和砾石，并进行短行程（不超过1m），选择频繁的打击方式作为钻孔方法。在松散的沙质土壤或沙砾层中，可以直接使用渣缸进行冲击钻孔。对于黏土层，将锤钻行程安排在1m~2m之内，以避免黏性钻具和带有钻头的泥包。锤击淤泥时，必须适当增加碎石和黏土的量。在短行程0.75m~1.5m的帮助下，将压载物和黏土压入多孔壁，以确保多孔壁的稳定与安全。

对于锤钻作业中的砾石层，必须尽可能减少抛石量，尽可能增加黏土的进入，加强墙体保护以避免泄漏问题，并将行程增加到2m~2.5m。对于漂石层，要在冲击钻机中填充的材料应由硬度与漂石相似的砾石组成。为避免倾斜或孔洞黏连，建议使用长冲程或长短冲程替代冲击。对于基岩，建议在进行冲击钻时选择较长的行程并增加冲击的频率，这样可以有效地增加冲击的动能。行程控制在2.5m~3.5m，冲击频率设置为每分钟8~12次。钻头必须连续旋转，通过对钻头的调整实现冲击位置的控制，避免因为不当的冲击造成的孔底质量问题。每次清除炉渣后，或者如果停止钻孔，然后由于其他原因需要继续钻孔，先进行短行程，然后逐渐增加正常行程以避免卡死。冲击钻由于其快速磨损而需要频繁的维护和修理焊接。

如果发生质量事故，例如斜孔、梅花孔等，必须立即停止钻孔，测量事故孔的深度。回填时，必须使用黏土和砾石以及事故洞上方的回填。选择小于1m的短距离和10次/分钟~16次/分钟的冲击频率以倾斜并重新应用孔。使用冲击钻时，必须稳定举升，并且必须尝试避免对保护管和穿孔壁的冲击。为了避免钻孔工具对人体的冲击，禁止在进出孔时站在开口附近。停止钻孔过程后，应将孔盖好以进行保护，禁止将钻头留在孔中。

3.7 清孔

对于清洁污泥，必须将相对密度调节至1.1~1.25，黏度调节至22s~26s，砂含量低于6%。为了清洁孔，必须选择泵吸入或气举反向循环方法，并且孔底部的沉积物必须符合规定的要求。孔清洁的质量要求：孔底部的沉积物厚度不得超过30cm，并应使用标准测量绳检查沉积物厚度。如果将该管用作抽吸泵的抽吸管，则钻孔中的水位应高于地下水位1.5m~2.0m，避免出现塌陷的问题，清洁后污泥密度1.03~1.10，黏度17Pa·s~20Pa·s，含沙量<2%，胶体比>98%。进行下一步施工前，孔底部的沉积物厚度应≤50cm。

3.8 放置钢笼

(1）绑扎钢筋笼时，必须按照标准要求将钢筋拉直、切割、弯曲和绑扎。绑好钢笼的形状后，必须用专用的运输工具运输。钢筋笼的存放位置必须平坦，避免损坏钢制保持架。

（2）钢筋笼的加固：在吊点的位置即开始加固，在运输到施工过程中，最受应力的部分是提升点处的箍筋，这个位置需要加强。加固方法是焊接顶部支架和垂直肋。为了增加焊接面积，可以将垂直肋条绑在一起并焊接箍筋以承受它们。

（3）确保保护层厚度的方法：每2m将环对称点焊到钢笼的主钢筋上。

（4）确保钢笼可以放置在最准确的位置。在放置钢笼时，必须严格控制高度。特殊的方法是计算钢笼顶部相对于保护管顶部的长度，直至到达保护管上部开口的高度。工作时，使用红色油漆进行标记控制，并且工字梁、圆形钢和其他横臂固定在保护管的上部开口处，以达到支撑钢制保持架的效果。检查中心位置，并在通过测试后将其固定。

3.9 浇筑混凝土

浇筑混凝土以控制混凝土坍落度18cm~22cm。管道的埋深设置为2m，将地面密封混凝土注入孔中所需的时间应控制在8s~10s，并且时间不能太长。浇筑混凝土的时间设置为30min，浇筑速度必须设置为每小时5m~20m。为避免钢筋上升，建议采取以下措施：选择增加横梁重量和增加横梁的方法。为了在提升管道时将对钢保持架的影响保持在尽可能低的水平，在管道法兰连接和管道壁上选择了对三角铁的焊接处理。浇筑混凝土时，必须始终拉扯和拆除管道，并且必须确保将管道埋在混凝土表面以下至少2m处。浇筑混凝土的高度应高于桩顶50cm~100cm，以确保桩顶的质量。对于桩顶设计高度低于2m的混凝土，在浇筑时必须选择插入式振动方法，以有效地提高桩头混凝土的密度。施工时，管道埋入混凝土的深度应调整4m~6m。桩基混凝土的抗压强度应符合设计要求，每桩应保留3组样品。

3.10 基坑开挖

为了缩短处理间隔时间，计划使用桩基养护时间进行开挖。

3.10.1 基坑施工原理

开挖顺序是自上而下和由内而外。基坑涌水应在开挖过程中适当排出。随着开挖高度的逐渐减小，有必要及时测量和检查斜坡表面，避免偏离预期的开挖路线，并避免在开始处理之前形成高斜坡。选择机械开挖时，应按照预先标记的面积线进行操作，以免扰乱桩基。机械开挖的范围控制在桩基轴线之外且在保护层上方（厚度300mm）1.4m，桩基上部高于实际浇筑高度，其余部分全部手动开挖。

3.10.2 开挖技术

该水利项目主要使用PC200挖掘机进行挖掘和装载，使用8吨和15吨自卸车搬运土壤。必须将无法使用的材料(表土、弃渣等)运输到监管机构批准的渣场进行处置。现场的有用材料必须存放在附近机器支架附近的指定位置。在开挖工作中，在完成地面清洁工作后，根据计划的工作区域布置工程机械和其他设施。

3.10.3 炉渣

从基坑挖出的炉渣由自卸车运输到所有者指定的处置场所，用于回填的炉渣堆放在不影响后续工艺集结的地方。

4 结束语

总体而言，随着水利项目技术水平的提高，对于其工程质量的控制要求越来越严格。现场浇筑的冲孔桩由于其自身的优势而经常用于水利工程，这直接对工程质量产生更大的影响。因此，有必要加强对现场冲孔桩施工的技术控制，以充分保证施工质量。