水利施工钻孔灌注桩技术应用

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摘要：本文作者结合自身多年的工作经验，对水利施工中钻孔灌注桩技术的各项工序以及实际应用过程中所面临的各种问题进行综合性的分析和阐述，可供同行技术人员借鉴参考。

关键词：水利工程；钻孔；灌注；技术应用；工序

随着我国在社会经济上的快速进步，水利工程的建设也相应的得到了更为广阔的发展空间，进步尤为明显，同时，水利工程施工技术由于科学技术的进一步变革以及工程经验的进一步累积也取得了质的变化。其中，钻孔灌注桩因其操作便利、工程周期短且承载力大等多方面优点在水利施工领域获得了普遍的认可和应用。

1水利项目施工过程中钻孔灌注桩各工序的分析

1.1成孔工序。

1.1.1孔深及孔径。通常以钻孔岩土层分布具体情况为基本条件对工程现场的地质概况进行综合评判，并对岩土层分布按等高线进行划分，进而对成孔的深度做出认定。或者根据施工现场的长度标记的设置来完成孔深测量，也就是我们常采用的测绳，关注数标的错位和松动，同时做好终孔测绳的核实工作。而对于孔径，则根据液性指数IL＞0.75范围以内的粘性土方面的施工，可以在一定程度上对钻头直径进行加大或者采用扩孔器。

1.1.2成孔垂直度。一般来说，钻孔灌注桩成孔垂直度对单桩承载力有着决定性影响，因此，在施工过程中,钻机的配略以及钻孔施工方法，必须结合工程勘探文件作出科学分析，认真做好巡查记录工作，对钻进过程当中的钻机实际情况进行高度关注与检查，尤其是校核钻杆，必须时刻确保其垂直度。另外，如果地基存在不均匀的现象，则应在施工开始之前做好相应的准备工作，一旦土层中带有体积较大的硬物或者土层呈斜状的分布，那么必须将钻速调至慢档进行。

1.1.3钻进参数。钻进泵量方面，在灌注桩孔钻进时需要较大的功率加压泵，以此达到孔内粘性土粉的排出效果。其泵量的计算公式为：Q=FV60。其中，Q为冲洗液量（m3/min），F为环状间隙面积（m2）；V为冲洗液上返速度（m/s）。以灌注桩钻进设计孔径为500mm、钻杆直径为89mm、环状面积以0.2m2为例进行计算，当泥浆泵的最大泵量达到600L/min时，粘性土粉的上返流速非常缓慢，远远小于小口径钻孔时泥浆上返的速度0.3m/s。为了保持钻进稳定性，一般需要采用较小转速、均速钻进。

1.2清孔工序与终孔工序。水利工程中的清孔工序主要目的在于清除孔底的沉渣，它的工作原理主要体现为压力泵对孔内泥浆加压，通过泥浆流动增加对孔底沉渣的冲击，通过冲击作用使得沉渣岩土颗粒处于悬浮状态，再通过泥浆胶体粘力将悬浮沉渣带出洞外，直到沉渣被清理完成。在实际施工过程当中，可以先用复合钻头或捞砂桶将桩孔内部的砂卵石全部捞出，再运用泥浆的往复循环，清除孔内的沉渣，清孔后的泥浆比重一般为1.14。终孔后，根据桩径和孔深将孔底的岩屑、泥块等打碎，使其随泥浆浮出孔外。

1.3钢筋笼。钢筋笼制作，首先，就是要确保钢材质量，做好质保单及质保资料所须的各项检查工作，再根据施工及设计规范标准，进行钢筋长度、规格、直径、数量以及制作验收。在具体的制作阶段，可分部分项来进行，在连接时50%的钢筋接头采用搭接的焊接方法，在钢筋笼入孔时，尽量保持垂直状态对准孔位，小心轻放，以免崩坏孔口。至钢筋笼就位后，将钢筋笼的上端焊固于护筒之上，以此减缓砼上升时产生的顶托力。

1.4制备泥浆。灌注桩在成孔至设计高程后，利用钻杆在原位进行第一次的清孔处理，当孔V1的返浆比重持续小于设定的范围值时，进行孔底沉渣厚度的测量，在满足设计要求后，再进行吊放钢筋笼、沉放混凝土导管。并且在混凝土灌注前，通过导管来进行第二次的清孔工作。拌制泥浆的控制指标为泥浆的含砂率小于6%、胶体率大于90%，采用反循环成孔工艺，使沉渣得以有效清除。

1.5砼灌注工序。灌注桩的第二次清孔验收合格后，进行砼坍落度的检查，一般控制在180～220mm的范围内，然后检查孔内导管的长度、离孔底的距离，依据导管内外的混凝土的压力平衡来计算首灌混凝土量。最终确定料斗容量，保证首灌后导管底埋人混凝土中的部分在1m以上，再进行砼灌注。

2在实际应用过程中钻孔灌注桩需注意以下几个问题

2.1准备工作必须到位。

2.1.1确定地基的承载力。依据岩样的单轴抗压强度来乘以回归系数，然后换算成岩石单轴饱和抗压强度的标准值（frk），再按照f＝Yfrk的公式进行计算，确定地基的承载力。其中f为岩石的地基承载力的理论值（kPa），Y为折减系数，frk为岩石饱和单轴抗压强度的标准值（kPa）。承载力的实际值与设计要求的数值的一致，是施工顺利进行的关键节点。

2.1.2工程原材料的选用。对于钻孔灌注技术而言，高质量原材料的选用也是影响施工质量与进度的重要因素。必须严格根据国家相应的标准与规范，同时结合工程所处环境的实际条件及施工各项要求做好原材料的检验及选取工作。

2.2在成孔工作中各方面实际问题与应对措施。

2.2.1缩径现象。在钻孔工作中，因地层应力沿着相对较软的软弱土层进行释放，从而造成缩径。在施工进行阶段，钻进的压力比较大，且钻速相对较快，施工钻头过快钻过淤泥或者泥质图层，容易造成淤泥向钻孔内部的流动现象，致使孔内的泥浆力和侧压力逐渐趋于平衡，导致缩径、卡钻等问题发生。要实现对缩径问题的有效防治主要还是通过管理工作的加强，钻机操作必须由经验丰富的机长来完成，一旦遇到淤泥土或砂砾层可采用投放黏土泥膏护壁或增加泥浆稠度以降低钻进的压力，将钻速减下来，让钻机处于无油压空转状态。另外，在完成成孔工作后，对容易产生缩径问题的地层做好扫孔处理。

2.2.2坍孔现象。坍孔现象出现是由多方面原因造成的，不可预测的复杂地质、工程施工中泥浆稠度相对过低以及相较于泥浆对当下孔壁压力更大的释放量等，都有可能导致坍孔产生。针对不可预测的复杂地质条件所带来的坍孔问题可以通过以下方法进行防治：首先，认真阅读、审查该工程所在区域的工程地质资料，对于文件当中并未提及的造成施工坍孔现象的具体情况和异常状态，必须及时汇报并结合实际条件加以处理。

2.2.3斜孔问题。最容易出现斜孔问题的部位在于硬岩层与软岩层的交替位置。钻进压力太大容易造成钻头沿着软层面出现偏斜，进而导致工程斜孔问题的产生，这不但对钢筋笼下放造成影响，而且一旦问题严重更会对桩的承载力形成不利影响。这一问题的防治处理途径在于保持钻进过程钻速处于均匀状态。对于已产生的斜孔，则应当纠正扫孔，若纠正无法产生效果，可进行石块及粘土的回填。然而，如果偏孔至1/2米以上，那些就要准备开始新一轮的钻进。

2.3在灌注工作中各方面基本问题与应对措施。

2.3.1导管堵塞问题。灌注工作过程中的导管堵塞问题从防治途径上来分析主要有以下几个方面：首先，导管组装过程中要就导管内部的凸出以及连接部位的密封情况进行严格的检查；其次，混凝土搅拌过程中必须对搅拌时间、骨料规格以及坍落度等严格按设计要求控制；再次，在灌注的过程当中,应当尽可能避免导管内部出现高压气囊现象，以免对导管密封圈造成破坏和影响；最后，导管在埋入深度范围之内可对导管进行提升，或在提升之后进行骤然下插，并将导管进行抖动。如果以上方法均无明显效果，那么必须停止灌注工作，通过长杆疏通导管。

2.3.2埋管问题。水利工程灌注工作过程中，埋管问题时有发生，必须随时关注导管埋深并做好控制工作，对砼面进行准确的测量，通常而言，砼面一旦上升四至五米则可以拆除相对应数目的导管，这也就是要求导管拆除次数必须到位。

3结束语

当前，随着水利工程施工中钻孔灌注桩技术的普遍应用，成孔及灌注过程当中的各项问题及其防治措施也得到了重视，因而，钻孔灌注技术的不断发展与完善已经成为大势所趋，结合施工质量影响因素等各方面实际情况，为水利建设事业创造更为合理、规范、高效的基础条件和发展环境。

参考文献

[1]张青平.浅谈钻孔灌注桩项目施工管理Ⅱ[J].西部探矿工程，2009，（11）：204-205.

[2]周玉芝.钻孔灌注桩在黑龙江省码头工程中的应用[J].黑龙江水利科技，2000，3．

作者：李云卫 单位：温岭市水电工程有限公司