水利工程钻孔灌注桩施工技术分析

2024-04-20申自富

工程建设与设计 2024年7期

申自富

（安徽水利开发有限公司，安徽蚌埠 233000）

1 引言

钻孔灌注桩技术的应用受到地质条件的影响较小，操作也比较简单，对于周围环境的污染与破坏也在可控范围内，符合我国绿色环保的施工要求。为了提升钻孔灌注桩的施工质量，工作人员要严格按照相关规范进行操作，做好质量与安全管控，为我国水利事业的稳步发展做出更多贡献。

2 钻孔灌注桩施工技术优势

2.1 提高土体结构的稳定性

水利工程施工中，保持土体结构稳定性的三大要素是抗裂性强、密实度高和渗透性好，但是由于施工现场地质情况的差别，对应的压浆压力也不一样，很多施工方法无法有效保证压力调节的准确性[1]。但是钻孔灌注桩施工技术能够有效弥补比不足，充分借助灌注桩的特点，提高地基的稳定性，降低外界因素对施工造成的影响，保证土体结构的稳定性。

2.2 噪声较少

钻孔灌注桩的施工一般都是在地下进行的，在整个施工期间只有钻孔工序会产生一些噪声，但是由于钻孔的时间相对比较短，对于周围环境的干扰度极低，尤其是与沉入桩的锤击法相比较，更是在噪声方面具有极大的优势。不仅如此，该技术在施工期间还能降低噪声对施工人员的影响，并且符合我国绿色环保的施工原则，从而提升承建单位的市场竞争力。

2.3 节约施工成本

钻孔灌注桩施工主要以机械化作业为主，其中，钢筋笼和混凝土材料都可以进行集中加工与配送，作业十分简单方便，因此，与其他技术相比能够缩短施工工期，节约成本，而且安全系数也非常高[2]。另外，该技术的应用适用性比较强，适合多种地基。

3 工程概况

台州市椒江区洪家场浦排涝调蓄工程为台州市防洪治理的新增工程，等级为Ⅱ级，工程中涉及的建筑物和堤防等级也均为2 级。地勘报告显示当地的地震动峰值加速度为0.1g，地震烈度为Ⅷ度，所以，设计人员在设计施工方案时，要提前考虑相关预防与处理工作。不仅如此，本工程中还有一段施工范围是七干河干流，主要施工内容有平整土方、格宾石笼工程以及C30 钢筋混凝土挡土墙等。

4 工程施工技术要点

4.1 准备工作

在正式开始施工之前，工作人员首先要按照设计方案的要求和桩点的测量结果精准测量出桩位的信息，并在桩中心设置交叉十字线，通过使用水平仪移动高程，使其抵达桩的位置，并做好标记，以便于后续进行复测。在标记过程中，施工人员要合理选择标记方法并做好记录，以免后续出现混乱，影响工作质量和效率。其次，是埋设护筒，本工程采取的是挖孔埋设法，当施工人员挖到地下1.5 m 的位置后再进行护筒埋设。使用的护筒材料是厚度为5 mm 的钢板，在埋设期间要注意控制桩位中心和护筒中心之间的偏差，将其控制在20 mm 以内，保持垂直状态。最后，是制备泥浆，泥浆在钻孔灌注桩施工中起到的作用非常大，如清孔、排渣等，因此，施工人员务必要保证泥浆的质量。在配备过程中要严格按照相关指标进行操作，在后续钻进施工中要做到根据实际情况进行及时补浆，务必要保证泥浆满足指标要求。

4.2 钻孔清孔

初钻施工时，最需要注意的就是施工速度与力度，特别是护筒刃脚位置的钻进速度，务必保证其能形成十分坚固的护壁。当钻到刃脚1 m 以下之后，按照正常速度进行施工即可。如果钻孔时地基为砂性土，则要避免出现踏空问题，此时可以选择使用平底钻锥，通过控制尺寸和速度来保证成孔质量。在正常进行钻孔施工时，还需要注意孔的垂直度，通过检验钻渣样品明确地质类型，并判断施工技术和设计方案是否一致，争取第一时间发现问题并立即进行处理。当技术人员检查施工质量后，要开展清孔操作，为灌注桩施工奠定基础。本工程采取的清孔措施主要是利用泥浆循环系统，当钻透处于空转状态时完成清孔施工[3]。当泥浆比重符合相关要求后，则要停止清孔操作。本工程对于钻孔清孔的质量要求如表1 所示，当施工人员确认其达到标准之后，才可以开展后续施工。

表1 钻孔清孔的质量控制标准

4.3 安装钢筋笼和导管

当完成钻孔清孔之后，要开始进行导管和钢筋笼的制作与安装，在此过程中，需要注意以下4 点。

1）为了保证施工质量和效率，要在现场完成钢筋笼的制作。首先要保证尺寸与设计方案完全一致，特别是主筋的长度，一定要控制在合理范围内，并完成位置标记等操作。当钢筋扶正之后，施工人员再逐一对其进行焊接，完成骨架制作，使其能够更好地发挥自身的作用。

2）对于较长钢筋笼的制作，施工人员可以根据设计方案的要求进行分段处理，在实际操作期间务必确保上段和下段位置的顺直程度，并在完成孔位焊接工作之后，通过旋转方式将钢筋笼移动到指定位置，并将其固定，以免出现钢筋笼被拔出等问题。

3）在安装钢筋笼时容易出现变形，为了保证其质量，施工人员要每隔3 m 左右设置一个临时支撑架，起到固定作用。另外，还要对骨架进行实时标记，将其检验状态和产地等内容都记录清楚，以便于后续检查。

4）钢筋骨架的起吊可以通过使用扁担梁完成操作，在吊放第一节骨架时，要先把第一节临时支架拆掉，将型钢穿过钻机，从而增加骨架的承载力，同时还能保证骨架垂直度和型钢水平度都符合施工要求。在吊放第二节骨架时，施工人员要注意将其和第一节对准，确认没有任何问题后才能开始焊接施工，完成螺旋筋施工后，再放入骨架。放入骨架期间要注意控制速度，按照深度对其进行合理调整，并保证其垂直程度。所有钢筋全部完成吊放施工后，都要进行拍照留档，以便于后续进行检查和确认。拍照时要让施工人员举牌子站在钢筋笼旁边，确定全部都能被拍到。与此同时，施工人员还要注意当完成最上面的钢筋笼顶面施工后，要使用加强箍筋对其进行加固，以免后期出现变形，还能保证安装位置更加精准。当钢筋骨架被放到指定位置后，就要立即对其顶端进行加固，以免在后期灌注期间出现钢筋笼上浮或偏移[4]。

4.4 配置混凝土

配置混凝土时，首先要注意减水剂的使用，本工程使用MF 复合剂作为灌注桩混凝土中的减水剂，不仅能够保证混凝土的性能满足施工要求，还能提高混凝土的抗冻性。其次，要注意泥浆的侵蚀作用，因此在设计配合比时，与设计标号相比，强度配合比要高出其50%，强度离差系数为0.2，根据配置强度和设计标号间的比例关系能够得出RP/R=1.5，其中RP表示混凝土强度，R表示设计标号。最后，是材质的选择。为了改善混凝土的性能，还需要合理添加处理剂，也可以根据工程的实际情况增加材料的含砂率，通常情况下参数设置：细度模数2.89、吸水率2%和含砂率50%。

4.5 混凝土灌注

进行混凝土水下灌注时，要根据具体的灌注数量和桩长等信息确定导管直径，以及根据强度和刚度确定导管壁厚。在安装导管时务必注意对垂直度的控制，为后续施工任务的顺利进行奠定基础。正式开始灌注之前，施工人员要对现场和拌和站的实际情况进行仔细检查，将灌注时间控制在首批混凝土初凝之前，并仔细测量孔底沉积厚度。当施工人员发现沉积厚度不符合设计要求时，要立即使用高压射风方法来控制厚度[5]。

本工程中采取的是直升导管灌注技术，在此过程中要注意保证导管与孔底之间的距离，一般情况下0.4 m 左右为最佳，还可以借助起重机来完成导管提升施工。在进行混凝土灌注施工时，为了避免漏斗顶部渗出混合物，则要仔细检查管内混凝土下降的具体情况，做好孔内高度的检查，并将数据作为后期导管拆除的重要依据，确保导管的埋深与设计要求一致。当浇筑工作逐渐趋于完成时，会出现导管中混凝土下降缓慢的现象，外部泥浆的密度会不断加大，随时可能出现超压下降问题。此时要合理提升漏斗高度，最大限度地保证后续操作的顺利完成。当在落实最后一节导管拔出操作时，要科学控制拔出速度，以免沉淀的浓泥变成了泥水。灌注桩施工完成之后，要保证其水平度与垂直度的允许误差符合表2 规定，如果发现存在异常问题，要立即进行处理。

表2 灌注桩平面和垂直度的允许偏差规定

4.6 桩基检测

桩基检测技术主要有低应变检测技术、超声波检测技术和混凝土抗压强度检测技术3 种。

首先，是低应变检测技术。它是通过在桩体顶部的位置施加激振信号，在整个桩体顶部产生应力波，应力波不断向下传播，一旦遇到底面或者不连续界面就会产生反射和波，此时工作人员可以根据波的特点确定桩体质量，从而完成检测工作。

其次，是超声波检测方法。该技术的应用要在灌注施工之前就做好准备工作，将3 根检测管和钢筋笼焊接在一起然后放入底部，完成浇筑施工后的一段时间，再将专用的检测设备放入检测管中，然后进行超声波检测，从而判断桩基的完整程度是否符合施工要求。

最后，是抗压强度检测技术。该技术的应用是根据试件经过养护之后标准作为判断依据。工作人员要用6 个试件组成1个构件，一共要准备3 个构件，其中2 个构件进行28 d 的标准养护，1 个构件进行7 d 的标准养护，最终将两组进行对比检测。在此过程中，为了保证检测结果的有效性，施工人员要保证3 组的养护条件一致，并由专门的工作人员进行检查，确保试件的完整性。完成试验工作之后，要根据强度报告判断混凝土强度是否符合要求。