分析水利施工中钻孔灌注桩技术的应用

阮利明，张建刚

(浙江天泽水电建设有限公司，浙江 衢州 324000)

0 前言

我国的水利工程技术发展到今天已经取得了长足的进步，同时水利工程的施工技术也在不断地发展之中，其中钻孔灌注桩技术就是水利工程技术发展的成果，由于这一基础桩技术比起原来的沉入桩技术所产生的震动和噪音更少，因而适合于在各种环境和地基的条件下进行施工，在近几年得到了很大的发展。

文章在分析钻孔灌注桩施工工序的基础上，提出了钻孔灌注桩施工质量控制方法。

1 钻孔灌注桩工艺的工序

钻孔灌注桩工艺的工序包括以下4个方面:钻孔、清孔、制作安装刚筋笼、混凝土灌注。

1.1 钻孔

钻孔灌注桩技术中最重要的一项是钻孔，在进行钻孔施工前，施工人员应先对钻孔器械进行维修检查，以确保器械的稳定准确性，在进行第一次钻孔后，要根据第一次钻孔的情况来分析施工现场的状况，以此来调整钻孔的参数，确保钻孔灌注的顺利实施。当施工前的准备工作都做好之后，才可以开始下面的钻孔工作。

1.1.1 钻孔的方法目前国内的钻孔方法主要有两种:即正循环回转钻进成孔和反循环回转钻进成孔。

1.1.1.1 正循环回转钻进成孔

正循环回转钻进成孔使用的钻机小，重量也轻，比较适合于狭窄地段使用。在钻孔时采用泥浆护壁，泥浆从泥浆泵中输入到钻杆内后，会带动在孔壁和钻杆之间的钻渣钻挖成孔。

由于泥浆是由泥浆泵到钻杆内的顺序，加上泥浆在钻动过程中是在钻杆、泥浆泵、泥浆池和钻孔之间循环反复进行，因而被称作正循环回转钻孔技术［1］。

1.1.1.2 反循环回转钻进成孔

而与之相对应的就是反循环回转钻孔技术，这一技术与正循环相反，是在桩顶装置护筒，在钻孔过程中，泥浆在孔内循环时会在孔壁上形成泥浆膜，这样能够保证成孔不被破坏，保证成孔施工质量，同时这一技术的钻孔速度比正循环技术快了很多，且故障少、费用低，因而得到了广泛应用。

1.1.2 钻孔时要注意的问题

应注意的问题主要有3个方面:成孔的垂直度问题、孔径与孔深以及钻进参数的设置。

1.1.2.1 成孔的垂直度问题

钻孔灌注桩的成孔垂直度和其承载力是成正比的，因此在进行钻孔施工时，应该根据先前的现场勘探报告来分析成孔垂直度，时刻确保钻杆的垂直，以免出现成孔与地平线不垂直的情况，导致打出来的桩与地面不垂直。尤其是施工现场的地基不均匀时，更应做好施工前的准备，做好施工现场地质勘探工作，以保证成孔垂直度。

1.1.2.2 孔径与孔深

孔径是指钻孔的直径大小，在选择孔径大小时施工技术人员要注意在黏性土上的施工，应适当增大钻头的直径，保证成孔的直径大小不会因黏土的流动性而发生改变［2］。而桩孔的深度则要由现场土层的分布情况来判断，通过绘制出岩层的分布线图来确定孔深。

1.1.2.3 钻进参数的设置

由于钻孔需要比较大的泵量，因此，要提前将泵量计算清楚，根据计算出的泵量来确定钻孔方面的其他参数。泵量的计算公式为Q=FV60，其中F 是环状间隙面积值，V 是冲洗液的上返速度。

1.2 清孔

清孔是为了让泥浆的密度、含砂率和黏度降低，使钻孔中的泥浆符合混凝土灌注的要求。在终孔完成后应立即进行清孔工作，防止时间太久导致泥浆的沉淀增多。

其施工原理是利用泥浆在流动时产生的动能对桩孔底产生冲击，在冲击中孔底的沉渣会处于悬浮的状态，接着利用泥浆的黏结力将悬浮中的沉渣带出桩孔，反复进行这样的工作，直到孔底的沉渣厚度符合施工要求［3］。

目前国内水利工程对于清孔后的桩孔底的要求是:在孔底500 mm以内，泥浆的比重要＜1.25，黏度要≤28 s，含砂率要≤8%。只有这几个条件都符合之后才能算完成清孔工作，并且随着技术的发展对清孔的要求也会越来越高。

因此做好清孔工作，对于不断发展钻孔灌注技术有很大作用，能够为接下来的混凝土灌注工作提供良好条件，从而保证测探的正确性和灌注的顺利进行，进而避免断桩事故的发生。目前常用的清孔方法有以下两种:

1.2.1 抽浆法

是利用抽吸的方法将桩孔里的含有沉渣的浆液吸出，这一方法的适用范围较广，且不易发生塌孔［4］。

1.2.2 砂浆置换法

这一方法是先用掏渣筒将钻渣掏出，然后再在孔底灌注50 cm厚的砂浆(这里的砂浆是经过特殊处理的，是由水泥和炉灰按一定比例加工成的)，这样砂浆会浮托在混凝土的顶面上，保证了桩孔底部的干净。

1.3 制作安装钢筋笼

钢筋笼是灌注混凝土的基准，合适的钢筋笼要根据钻孔深度、大小以及设计要求来进行确定。在确定钢筋的形状、位置后就可以进行焊接，并给钢筋笼安装上箍筋，以确保钢筋笼的稳固性，使其在灌注过程中不会出现变形或散架［5］。

1)在制作钢筋笼时首先要注意钢筋的材料要过关，不能使用已经生锈的钢筋，确保钢筋笼的质量。

2)其次钢筋笼应在清孔工作之前就制作完毕。

3)在进行安装前，要事先量好钢筋尺寸和长度，检查一下钢筋笼的规格和质量是否出现问题，这些都没有问题后，应按照设计的要求进行安装，且在安装时要注意钢筋绑扎的稳固性，避免钢筋变形。

1.4 混凝土灌注

在钢筋笼安装完毕之后，就可以进行混凝土的灌注工作。灌注混凝土一般是采用手下导管灌注方法，在每一个钻孔安置一套导管，然后通过导管将混凝土灌注到钻孔中，尽量确保一次灌注成功［6］。

在进行灌注时要注意，在导管安置完毕后要再次进行清孔工作，并对钻孔的深度和直径再次进行检查，若钻孔的各项参数都符合设计要求后方可进行灌注［7］。

另外，在灌注中要掌握好灌注的速度，灌注得太快或太慢都会导致基础桩出现质量问题，且在灌注的过程中要避免导管离开混凝土面，随时调整混凝土灌注量。在灌注的最后要留出一点在地面上，这样能够清楚看到基础桩表面的混凝土。

2 钻孔灌注桩技术质量控制的建议

钻孔灌柱桩技术质量控制包括可能出现的质量问题和采取的措施。

2.1 钻孔灌注桩可能出现的质量问题

在实际进行钻孔灌注施工时会出现一些质量问题，影响灌注桩质量，这些问题大概包括以下3个方面。

2.1.1 灌注桩出现缩颈

造成这一问题的原因是在钻孔过程中土层发生松软膨胀导致灌注桩出现缩颈，或是在灌注混凝土过程中，灌注速度过快，其产生的巨大压力使得灌注桩出现缩颈。

2.1.2 灌注中混凝土进水

造成这一问题的原因是在进行导管连接时，施工人员没有将钢筋绑扎得足够稳固和紧密，使得出现进水问题，或是导管插入混凝土中的深度不够且导管上升太快，而导致出现进水。

2.1.3 出现断桩

出现断桩的主要原因是导管插入混凝土中的深度不够，导致下面的混凝土不能进行凝结而出现断桩。另外，若是灌注混凝土的速度过慢，灌注时间过长，也会使下面的混凝土出现不能凝结的状况［8］。

2.2 针对质量问题，可采取的规避措施

具体措施包括:加强对原材料的管理控制、加强对施工人员的管理控制、加强对施工技术的控制和加强对施工质量的监管。

2.2.1 加强对原材料的管理控制

材料是保证水利工程质量的关键，施工人员在进行技术施工前，要对原材料进行严格的检查，保证原材料的规格和质量都过关，尤其是在制作钢筋笼时，一定要确保钢筋的质量符合工程设计要求。

2.2.2 加强对施工人员的管理控制

施工人员的操作直接影响钻孔灌注桩的施工质量，若出现操作失误，就会导致灌注桩出现质量问题，因此在进行灌注桩施工前，要对施工人员进行技术培训工作，让其熟练掌握钻孔灌注桩技术的操作步骤和操作要求，提高施工人员的技术水平，同时增强施工人员的施工认真程度和责任心。

在施工过程中很多质量问题都是因为施工人员的疏忽或不负责引起的，因此要增强施工人员的责任感，可建立问责制，从而强制性增强施工人员的责任心，减少质量问题的出现。

2.2.3 加强对施工技术的控制

在进行钻孔灌注桩施工的过程中，技术人员要严格按照相关的施工要求和施工工序进行施工，不得随意对施工工序或要求进行更改，同时要结合施工现场的实际情况进行施工，保证施工质量。

2.2.4 加强对施工质量的监管

水利工程的监管部门要加强对钻孔灌注技术的监管，保证各项技术都按照施工规范完成，并从各个环节上严抓施工质量，从而保证整个钻孔灌注桩的质量过关。

3 结语

钻孔灌注桩技术在近几年得到了长足发展，尤其是在水利施工工程中，因此技术施工人员要加强这一技术的施工质量控制，注重在灌注和成孔过程中的质量管理，从而不断发展钻孔灌注技术，使这一技术能够不断促进水利施工工程的发展。

［1］陆继军，王治军.水利施工中钻孔灌注桩技术应用中的质量问题及控制［J］.中国水运(下半月)，2011，11(03):109－110.

［2］罗艳果.钻孔灌注桩技术在香河大桥施工工程中的应用［J］.科技信息，2009，(01):322－323.

［3］罗恩华，姚作友，刘玉军.浅谈长螺旋钻孔灌注桩技术在水利工程中的应用［J］.企业技术开发，2008，27(11):33－34，44.

［4］王立新.水利工程中钻孔灌注桩的施工控制探讨［J］.中国水运，2008，08(09):143－144.