水利工程钻孔灌注桩施工技术探讨

田高杰TIAN Gao-jie

（中国水电基础局，天津 301700）

0 引言

目前，水利行业建设规模、建设理念和建设技术都有了很大的提高，出现了诸多更加先进、更加实用的施工技术。其中，钻孔灌注桩就是一种在当前各类水利工程中应用较为广泛的基础技术。该技术对于提高整个水利结构基础的承载力和稳定性都有非常重要的意义。随着水利结构越来越复杂，水利高度越来越高，钻孔灌注桩技术的应用也更加重要。本文将针对该技术的实际应用展开探讨。

1 水利工程施工中钻孔灌注桩概述

在水利工程施工过程中，钻孔灌注桩技术是通过人工开挖或机械钻孔的方式在工程基础上钻孔成桩，然后通过钢筋孔向桩孔内灌注混凝土材料，从而产生桩身，可有效提高基础结构的稳定性，保证水利工程的稳定性。水利工程的施工要求和施工特点存在一定的差异，因此钻孔灌注桩技术的应用也会存在一定的差异。一般来说，水利建设中常见的灌注桩类型包括钻孔灌注桩、钻孔灌注桩和沉管灌注桩，其中钻孔灌注桩应用最为广泛。该技术的主要特点是方便、快捷、适用性强，能够适应各种类型的水利工程。此外，与其他技术相比，钻孔灌注桩技术的施工成本更低，能够保证企业的经济效益。因此，钻孔灌注桩技术一直受到各大施工单位的青睐。钻孔灌注桩具有适应性强、施工操作相对简单、设备投资少等特点。但由于许多钻孔灌注桩施工是在地下进行的，施工时无法用肉眼直接观察施工情况，成桩后也无法直接验收。因此，有必要对施工过程中可能出现的质量问题和事故进行分析和预防，以有效保证钻孔灌注桩的施工质量和基础工程的安全。在进行钻孔灌注桩前，首先要做好施工地形的勘探，然后制定施工方案。在工程施工准备阶段，相关工作人员应全面分析施工现场的测量数据，根据自身情况科学设计施工方案。相关管理人员应严格审查施工方案，充分了解施工中要采用的技术和措施，确定是否符合施工标准，防止可能发生的施工安全事故或突发事件，并制定相应的应急处理措施，确保施工过程的科学性和安全性，为工程施工的稳定创造良好的环境。此外，相关工作人员应全面了解施工现场的环境因素、气候因素和当地情况，准确掌握施工区域的气候特征，确保项目施工方案的可靠性。同时，施工设备应进行维护和更新。在水利工程建设中，通常使用大量的水。因此，在实际施工过程中，应充分检查灌注桩施工中可能用到的各种设施，并充分完善泥浆池、沉淀池等必要的硬件设施，确保施工过程中水泥浆循环系统应用的有效性，为施工顺利开展提供良好的基础条件。

2 水利工程钻孔灌注桩施工技术要点

2.1 准备工作

正式施工前，需要做好一系列准备工作：①现场调查、结合地质勘查报告以及施工方案，合理地安排施工。②明确外运土石方的运输线路和弃土位置，保留好需要回填的土石方后，将其余土石方全部运出场地。③结合本工程的实际情况，为避免雨季积水等问题，影响施工，需要先在施工场地周围挖掘排水沟渠和集水坑。④技术人员需要充分了解施工方案和图纸，并做好技术交底相关工作。⑤科学合理计划施工时所需要的设施、水电以及支护材料等，确保施工顺利进行。⑥做好施工设备、材料的租赁和采购工作，确保能够及时将其运送到施工现场，并做好相应的验收工作，必须对施工设备的出厂合格证以及设备功能等进行检查，对于材料合格证、型号、数量以及质量等进行检验，在确保设备材料合格之后，才能够进场，并做好设备的管理维护以及材料的储存管理等工作。

2.2 护筒埋置

为满足高效施工的要求，水利工程钻孔灌注桩成桩过程中应注意护筒的埋设。注意全站仪的科学使用，标出护筒埋设坐标，找出中心平面位置，对桩点进行有效检查，确保护筒埋设完好，使中心校与桩中心线对齐，为增强水利工程施工效果提供专业保障。要控制好套管埋置深度，分析埋置条件是否有效，规范人员操作行为，实现钻孔灌注桩施工技术的高效利用，避免对水利工程基础施工效果和应用价值产生不利影响。

2.3 泥浆制备

在钻孔灌注桩施工过程中，泥浆护壁对提高桩基施工质量有显著效果。钻井时，应根据具体的钻井方法和地质条件，使用不同比重的泥浆。泥浆性能对成孔非常重要。配制泥浆时，需要准确控制泥浆的成分。制备泥浆的原料主要包括水、粘土和添加剂。制剂水的酸碱度应在7～8 之间，杂质含量应控制好。相对密度在1.1～1.5 之间。添加剂可以是纯碱、栲胶等。可以促进颗粒分散，防止凝结和下沉，降低粘度。在制备过程中，水与土壤的比例通常约为1:1。泥浆配制后，应对比重、粘度和含砂量进行测试，确保符合工程要求。一般地层粘度16～20s，疏松地层粘度18～28s。

2.4 钻孔及清孔施工

2.4.1 钻孔工艺

合理控制钻井速度，初期，低挡慢速，轻压慢转，小泥浆泵钻井；钻至尾管叶片根部1m 后，泥浆采用大泵量中速钻进，泥浆比重控制在1 左右。注意钻头不能直接插入管道底部。为了避免钻头出口堵塞，需要保证钻头与孔底的距离大于20cm。在钻孔过程中，需要从地层的不同位置采集炉渣样品并进行检查。如果实际地质条件与工程设计有差异，就要研究相应的对策，确保施工质量和安全。

2.4.2 一次性清孔

首先，在从原土中钻取泥浆的过程中，当钻孔深度达到设计要求时，需要进行空钻，以保证钻头始终保持在同一位置，从而一次保证泥浆重量。当检查发现含砂量低于2%时，一次清孔可视为合格。其次，对于注入的配制泥浆，可以采用清孔法。当被置换泥浆比重低于1 时，清孔视为合格。再次，桩径小于1 的灌注桩清孔，沉渣厚度应小于150mm。最后，一次性清孔的标准包括以下几点：孔底100mm 范围内的泥浆相对密度应低于1.25，砂含量低于2%，粘度低于28%。

2.4.3 二次清孔

导管安装后，如果沉积物厚度超标，需要进行二次清孔，清理孔内沉积物垃圾。清孔过程中，还需要检查泥浆是否有剥落。

2.5 钻孔灌注桩钢筋笼施工

施工单位制作箍筋时，必须按照相关标准在专业生产平台上进行焊接工作，同时要做好胎模，以便于实验与检测工作的顺利进行。在同一个平面上，制作架之间的距离应保持在2～3m，再把制作好的主筋直着摆放在制作架上。在进行主筋与箍筋的焊接工作时，应该根据相关设计要求进行焊接，同时要按照间距的要求进行点焊。对于加工完成的钢筋笼，相关管理人员要做好管理工作，之后将钢筋笼放在设计好的场地。对于钢筋笼的加工进度与情况要严格检查，确保加工好的钢筋笼符合设计要求后请相关部门进行验收，验收合格后填写相关表格，最后交给监理工程师，进一步确保合格的钢筋笼投入到工程施工当中。

2.6 混凝土搅和

在钻孔灌注桩的施工和作业中，混凝土量需要满足工程施工的要求，只有这样，才能使注浆作业连续进行。为了切实符合混凝土体量的供应需求，通常需要在搅拌站内对混凝土开展搅拌操作。借助机械设施对混凝土调配比、进料与出料开展自动化管控，同时委任专业人员解析检验集料等级调配与含水量的标准性，以切实保障其调配比的精准性，同时深入解析混凝土的塌落度，第一时间探知是否符合标准情况，规避对工程建设品质带来负面性影响。为有效防止灌注导管出现堵塞性问题，在开展灌注操作的前期，需对灌注导管、设施开展全方位的检测，以保证设备的平稳化运作。在进行导管安置的阶段中，需保证放置操作的平稳性，之后对钻孔灌注桩根基区域的隔水塞开展检测，保证隔水塞的性能与规划需求互为符合，规避出现渗漏情况，之后便可开始灌注操作。

2.7 封浆

灌浆作业是灌浆后的后续施工环节。其控制标准对灌浆后的质量有重大影响。严密管控封浆周期，以切实保障建设效率。在具体建设阶段，倘若灌注桩后注浆建设现场的空间相对有限，则可在水泥搅拌车内完成对工程原材料的基础制造，待到工程原料整体成型之后，立即开展桩体的灌浆操作，可以显著提升预应力的整体强度。深入管控预应力在工程建设的品质，在工程建设中，也需要严密管控钻孔等一系列施工流程，同时在运作中持续调控工艺，切实保证钻孔灌注桩的结构平稳性。

3 水利工程施工中钻孔灌注桩的质量控制方法

3.1 制定科学的施工管理计划

水利工程钻孔灌注桩施工时，必须注意施工环境和实际施工条件，不能盲目追求施工进度。而且要以综合施工要求作为相关施工标准，据此衡量施工条件和技术人员的施工能力，细化合同条款，将施工的具体内容分解到各个阶段，制定科学合理的施工方案。必须掌握好项目的施工进度，确保在规定时间内顺利完成项目。同时，对于施工工艺，需要有一定的灵活性，根据实际情况不断调整施工方案，在保证施工方法可操作性的基础上保证经济性。另一方面要充分考虑施工过程中的各种影响因素，如气候因素、地质条件等。

3.2 加强材料质量的管理

在水利工程钻孔灌注桩施工过程中，加强材料质量管理至关重要，相关部门需要通过多人同时采购的方法来进行质量管理。可以制定多种采购方案，对不同厂家的材料质量与价格进行对比与分析，最后结合采购方案以及材料质量、价格来选择最为合适的施工材料。在采购时，一定要结合实际情况来选择质量符合标准且性价比最高的生产厂家。另一方面，提高采购人员的素质水平与强化对采购人员的监督管理也是十分关键的，这样能够防止采购人员在购买材料时不规范操作。

3.3 保证注浆浆液的科学配置

注浆水泥浆的调配与施工质量有着密切的关系，因此必须保证注浆浆液的科学调配。浆液的成分比例，不仅对钻孔灌注桩的质量有直接影响，而且对于后期水利工程整体结构质量同样有重要的影响。通常情况下，水泥浆液配置是通过水和水泥原浆基于特定比例来配置并混合均匀而成，然后再灌注原液以实施封浆，以保证将空气做到内外隔离，避免出现压缩现象，这对于后期灌注桩注浆捣实有非常积极的意义。配置水泥注浆浆液，必须要对水和水泥之间的比例展开详细的设计和控制，才能够充分保障注浆的顺利进行。

3.4 防止导管提漏现象

钻孔灌注桩施工过程中，灌注管道可能出现导管泄漏，导致输浆管堵塞的严重问题。所以为了有效防止出现导管提漏现象，应对输浆管道堵塞，施工前务必要基于水利工程的设计要求以及相关细节，对技术展开进一步的细化，尤其是要对底下埋藏输浆管的埋深作出科学设置。在这个过程中可以用测深锤来对其展开定位。另外，在确定混凝土表面高度的过程中，必须要保证测量的准确性，从而对测深锤标高实施有效的判断，保证导管的高度最大程度消除误差。

3.5 重视灌注桩封浆操作

灌浆作业后的封孔作业对整个施工也很重要，所以要保证封孔作业的质量。必须要确保封浆时间的合理性，这对施工效率和施工质量都很重要。另外桩埋土壤深度与桩身构造也是非常重要的部分，所以要充分保证混凝土的配比科学和灌注质量。如果施工场地偏小，在水泥搅拌车内就可以完成水利原料的初次制造，原料成型后马上进行桩体的灌浆和筑模工作，可以极大提高预应力支体强度。此外施工过程中，要注意对相关影响因素的高度关注，确保周边无杂物，做好清孔和钢筋笼吊放等施工，保障各项工作顺利进行。

3.6 严格监控钻孔过程

钻孔灌注桩施工中，最常见的病害是坍塌、孔底沉渣等事故，主要是由于钻孔施工不合格造成的。因此，施工单位在钻孔环节要做好监控与管理，能够避免出现塌孔或者孔底沉渣不合格的情况。对于孔底沉渣来说，如果要想消除其影响，就应该实现新泥浆的填补处理，能够防止沉渣过多的情况，在具体施工环节还需要做好泥浆水份的控制，以确保泥浆材料有较强的携带沉渣能力。钻孔环节除了应该做好孔底沉渣控制外，还要预防出现孔壁塌陷的问题。通常来说，要沿着钻孔顺直放入钢筋笼结构，要避免出现偏斜的问题，只要是出现偏斜，要立即停止放入，并且做好纠正处理。施工人员要随时观察和了解所存在的隐患与风险，能够采取必要的风险预防应对措施，从而可以提升工程的质量水平。

3.7 确保施工操作的安全性

混凝土浇筑和钻孔施工容易出现许多风险问题，如果不严格控制，将对施工人员的生命安全产生不利影响。施工人员在进入到施工现场前，首先应该佩戴基础安全设施，比如安全帽、防护手套、工作鞋等等，同时要做好钻孔、灌注等环节的质量监测。施工人员一旦发现有任何的误差问题，要立即进行纠正和处理，任何细微的误差都不能放过，这是保证工程质量和安全性的关键性措施。

3.8 施工后的质量检验

对于施工后的质量检查，应先检查钻孔设备，检查孔的数量和尺寸是否符合标准，之后再检测灌注情况；其次是要严格检查施工记录，保证每天都要查，进而确保施工记录没有疏漏，这当中包括了对于施工材料的检查与施工人员的岗位分配，这样能够对施工中的异常情况进行综合分析；最后就是对钻孔的水压进行测试，要根据实际水压标准进行不同阶段的测试，进而得到水压的平均值。

3.9 钻孔缩颈质量事故

在进行钻孔灌注桩的施工过程当中，有可能会出现缩颈问题，造成这种情况的原因主要是黏土层中钻进过深，可以通过控制一次钻进深度来进行有效的预防。还有一种原因就是在进行施工初期，在提升料筒的过程中，因为筒式钻斗没有护壁作用，会在钻斗的下部产生很大的负压力，通常称这种现象叫吸钻现象，进而造成了孔壁缩颈。为了有效改善这个问题，可以对筒式钻斗进行改进，可以在钻斗壁上设置导流槽或加焊4 块双曲面护壁钢板，两两对称布置。壁钢板的直径应比孔径小2cm，以免升降时碰坏孔壁。

3.10 垂直施工缝的处理

混凝土材料作为建筑工程中重要的建筑材料，其质量与施工质量密切相关。但当水分蒸发后，混凝土材料往往会收缩变形，严重影响墙体质量，甚至会出现更严重的施工裂缝。因此，为了减少混凝土的收缩变形，应重视后浇带施工技术的应用，并通过各种技术的有效整合，充分发挥技术应用的效果。在使用钢丝网模板开始施工的过程中，需要利用压力水枪清除混凝土初凝阶段的杂质，从而保证混凝土表面的清洁度，有效控制各个环节的施工，发挥不可替代的作用。对于浮浆的处理，有必要确保对其进行清洁，以便骨料能够完全暴露在外面。混凝土凝固后，拆除钢丝网，用压力水枪清洗。此外，建筑工程的施工工作应涉及木模板的使用，工作人员可根据实际情况合理选择拆除时间。但如果混凝土表面在施工过程中出现硬化现象，应通过使用相关设备对硬化现象进行有效处理，避免影响后期浇筑的顺利进行。最后，为避免影响现阶段工程的整体质量，应注意分析施工现场的温度、湿度等因素，选择合适的拆除时间，确保拆除时不会出现脱落，充分保证这一环节的整体施工质量。

4 结束语

综上所述，钻孔灌注桩技术在水利工程中的应用受到普遍欢迎，该技术在保证工程质量和效率方面具有良好的应用效果。但是，该技术在实际施工过程中，容易受到各方面因素的影响，因此实际施工中必须要严格控制施工流程和阐述，做好材料质量保障，同时科学分析和计算相关参数，并保证作业中的每个细节都符合相关标准。只有这样，才能够真正确保钻孔灌注桩技术发挥其应有的效果，为水利工程发挥更大的价值。