水利施工钻孔灌注桩施工技术解析

尚　琰

（中国水利水电第七工程局有限公司四川成都　610000）

水利施工钻孔灌注桩施工技术解析

尚琰

（中国水利水电第七工程局有限公司四川成都610000）

在水利工程施工中，钻孔灌注桩是一种比较常用的施工技术，是水利工程的基础工程，对水利工程整体质量有比较大的影响。基于此，本文对水利施工钻孔灌注桩施工技术进行探讨。

水利施工；钻孔灌注桩；施工技术；解析

1　工程介绍

某水闸工程为小型水闸工程，主要功能有排涝防洪、挡潮、城市交通等功能。水闸闸室板的高程为-0.85m，闸室顶部的设计高程为3.96m。挡洪标准为百年一遇。由于地质条件差，物理力学性质差。工程基础使用直径为3.7m的钻孔灌注桩，共布置155根灌注桩单根桩的构造如图1所示。

图1　单根桩柱的构造示意图

2　工程施工的重点和难点

工程处于河道之中，土质很差，钻探表明，淤泥质黏度的厚度达4～10m。物理力学性质差，再加上对结构有比较高的要求，施工难度增加，项目的管理难度和组织难度也随之增加。总得来说，主要有下面几个方面的难点：

（1）钢护筒自身的重量为131.1t，内部直径为4.0m，由于条件的限制，需要对钢护筒进行分节制作、分节沉放。此外，还要将钢护筒作为墩身的围水设备，对施工精度有比较高的要求，要求对施工进行精细化的组织和施工，做好监控管理。

（2）在进行钻孔灌注桩施工时，需要对施工平台进行充分利用，由于设备自身的重量比较高，对平台的承载力和稳定性有比较高的要求。

（3）在进行钻进时，需要从结构比较复杂的覆盖层穿过，此外，钻具还要钻进卵石层中，对钻具有比较高的要求，成孔施工难度高。

3　施工平台的搭建

为了对结构矛盾进行解决，要根据各个施工环境的荷载分布情况以及具体的功能需求，将施工平台分成了A、B两个功能区，其中A区为成孔和墩身施工区，B区为钻孔桩履带施工区，主要用来进行钻机对位、安装钢筋笼、钢护筒的沉放等。此外，B区还要配合水下混凝土灌注和钻进成孔等设备进行施工。然而，施工平台主要是使用贝雷梁、型钢、钢管桩等配件进行安装，在车间将构件制成标准件，然后利用汽车运输到墩位，并配合吊机进行安装施工，降低了现场施工的工作量。施工完成后，先将B拆除用来进行材料的周转，剩下A区进行墩身的施工。

4　钢护筒的制作和沉放

4.1钢护筒的制作

在对钢护筒进行沉放时主要使用200t的吊车和APE400B型液压振动锤联合施工。在翻身和卸车时，为了避免钢护筒出现变形，在施工时增配了重量为100t的履带吊车。振动锤的相关参数如表1所示。为了保证施沉的精确度，降低涌潮对沉放造成的影响，在施工平台上设置双层导向架，导向架的底部在平台支撑桩上进行固定，标高设置为+4m，并将其顶部在平台的承重梁上进行固定，标高设置为+11m，两层间的距离控制在6.6m。在各层的导向架上设置四根可以进行自由调节的螺旋式支撑顶。进行现场对接时，使用CO2气体对手工电弧焊进行保护，焊好后要将焊渣和焊皮清理干净，并对焊缝的外观进行检查，检查合格后进行下一层的焊接，直到焊接结束。为了避免强涌潮影响沉放精度，要选择最佳的潮位时间，严密监控互相垂直的两个全站仪的交汇处，保证沉放的准确度。

为了将精度控制好，要将钢护筒的制作控制好，安排厂家进行护筒板材的加工定制，板材的宽度为2m，长度和护筒的外径相同。使用半自动气割机、卷板机、门式起重机、碳弧气刨机、埋弧焊机等设备进行加工。在制作的过程中，先对单元节卷进行一次粗卷，然后再进行两次校正，校正后对纵缝进行焊接，最后对圆周进行校正[2]。将单元节间组焊在全自动滚轮架上，焊接完成后，使用超声波对焊缝进行探伤检测。为了防止变形，在卷制好的上下口和钢护筒焊接临时支撑。此外，为了避免在施沉时，底口出现变形，使用厚度为25mm的钢板对底端500mm的范围进行加固。

4.2钢护筒的沉放

表1　振动锤的相关参数

5　制备泥浆

在施工时，孔壁需要使用泥浆来保护。制备泥浆时，为了降低工程的造价，防止材料在运输过程中出现变质的情况，本工程从当地选择红黏土、膨润土和外加剂混合制成。并在制备泥浆的过程中，不断检测泥浆。根据具体的检测结果对泥浆进行调整。泥浆的性能指标如表2所示。

表2　泥浆的性能指标

6　钻进成孔

6.1选择钻机和钻头

根据地层的岩性、桩的长度以及桩的直径，本工程使用KTY4000型液压动力钻机进行施工。由于桩的直径非常大，钻头在旋转的过程中，边缘线的速度也比较高，钻渣和细渣口之间的距离比较长，钻头结构为六翼结构，为了使刮刀头合金的重复系数进行提升，除了可以提升钻头的受力能力外，还可以对刮刀头的数量进行增加[3]。此外，要对桩底进行后注浆，钻尖比较高，会使钢筋笼底部包裹压浆器的混凝土厚度过高，导致开塞困难。如果钻后对孔底进行修正，会导致工作量增加，充分考虑施工效率后，将钻尖的高度确定为0.86m。

6.2成孔

成孔时，使用气举反循环钻进行施工，钻压控制在钻具重力和的80%以内，将整个钻进过程分为护筒底口钻进、分护筒内钻进、护筒外钻进、交接层钻进、常规钻进几个步骤。在地层交接位置和护筒底口的钻进时，要将进尺控制好，按照慢转、轻压、小气量的原则进行程孔施工[4]。为了保证孔径可以达到要求，要做好扫孔工作。正常钻进的过程中，为了保证孔壁的稳定性，定期检测和调整泥浆的性能指标。各类地层的钻进参数如表3所示。

表3　各类地层的钻进参数

7　混凝土的灌注施工

本工程使用标号为C30的混凝土进行灌注施工，由于单桩需要的混凝土量比较大，要对施工进行合理的组织。工程使用厚度为9mm，直径为377mm的导管，导管接头使用110mm的三角形丝扣。安装结束后，导管底和孔底之间的距离要控制在50cm左右。使用两部190m3/h的混凝土拌合站在生产区中进行混凝土的拌合，搅拌时间控制在3min左右。安排十部9m3混凝土的混凝土搅拌车进行混凝土的运输，每小时的运输能力大约在125m3左右。对搅拌车进行编号，并安排专人指挥交通。混凝土灌注时，使用30m3的储料斗、输送管、0.35m3的导管和灌注料斗进行联合施工，并安排200t吊机进行配合施工。混凝土在灌注到截面处的位置时，要将导管放置在截面下2m左右的位置，并对混凝土的坍塌度进行控制，在混凝土的灌注面超出扩大截面4m后，将导管放置在截面上部1m左右的位置，然后在进行灌注。当混凝土灌注到桩上5m左右的位置时，不要对导管进行提升，在达到规定的标高后，将导管一次提出。在拔最后一节导管时，为了防止导管中出现空洞，速度不宜过快。

混凝土浇筑过程中，首批混凝土的使用量要按照以下公式计算桩长后进行确定：

式中：钻孔直径为D，单位为m；钻孔的森度为L，单位为m；导管的内径为d，导管初次埋置深度为H.取值1m，孔底沉渣浇筑前的厚度为t，单位为m，钻孔底和导管底端的间隙为h，取值为0.3m；首批混凝土浇筑量为V，单位为m3。计算得出，首次浇筑混凝土梁要在3.6m3以上，在浇筑时，导管的埋深在2m以上，6m以内。塌落度要控制在19～23cm。此外，安排专人对灌注过程中混凝土的标高进行测量，对混凝土的埋深度进行计算，从而合理指挥导管的提升。为了准确判断混凝土的高度，使用理论方量进行核对，对灌注情况进行判断。

8　结论

综上所述，通过详细的分析和研究钻孔灌注桩的施工流程，对每一个环节的技术参数进行了合理的协调组织，保证了施工的顺利开展。经检测，所有的灌注桩均为一类桩，施工效果良好，值得类似工程参考借鉴。

[1]吴玺.沉管灌注桩和钻孔灌注桩的组合应用研究[J].山西建筑，2010（09）：187～188.

[2]赵明华，李镜培，王晓谋.基础工程[M].北京：人民交通出版社，2010（10）：23～24.

[3]陈丽萍.钻孔灌注桩技术在水利施工中的应用研究[J].城市道桥与防洪，2014（01）：35～36.

[4]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（下半月刊），2011（03）：59～60.

TV553

A

1673-0038（2015）50-0248-02

2015-12-1

尚琰（1979-），男，北京人，工程师，本科，从事水利水电工程施工工作。