水利工程钻孔灌注桩施工工艺

谷喜云

【摘要】作为水利工程施工的重要技术之一，相比普通混凝土浇筑技术，钻孔灌注桩施工技术的优势在于低成本、适应性强与操作便捷等，不仅能提升工程施工质量，还能缩短工期，确保施工进度。为此，本文以具体工程案例为主，对水利工程钻孔灌注桩的概况、施工准备与施工流程等内容进行了分析与探讨。

【关键词】水利工程；钻孔灌注桩；施工流程；概况；工程案例；施工准备；钻进参数

伴随社会经济的迅速发展，我国水利工程建设发展水平也得到了极大的提升。作为时代发展的必然产物，水利工程也是社会产生与人民生活的重要保障。因我国地域辽阔，自然灾害频发，每年洪涝灾害不仅造成了严重的经济损失，更危害了人们的生命安全。如何确保水利工程质量已成为现阶段必须思考的问题。经济快速发展前提下，科学技术的进步对我国水利工程事业起到极大的推动作用。作为一种新型技术，钻孔灌注桩技术在水利工程中的广泛应用，可有效提升成桩质量，保证施工进度。但水利工程施工如存在问题，将严重影响水利工程的整体质量，造成不可挽回的后果。为此，必须重视钻孔灌注桩施工工艺，全面了解其概念，做好施工准备，规范施工流程，只有这样才能确保水利工程的整体质量，推动水利事业的快速发展。

一、钻孔灌注桩的概况

现阶段主要将水下混凝土施工方式分为2种，其一为水上拌制混凝土拌合物，需实施水下灌注，具体方式如下：导管法、泵压法、柔性管法等；其二为水上拌制胶凝材料，需实施水下预填骨料压力灌浆，具体方式包含加压灌注与自流灌注。因施工方式较多与科学技术的不断发展，水下灌注材料也不在局限于普通水泥混凝土，还可进行纤维混凝土、沥青混凝土等多种材料的灌注。钻孔灌注桩作为水利工程施工的主要技术之一，其施工原理与灌注桩系相同，是指利用机械钻孔、钢管挤土与人力挖掘等方式在施工现场使地基土形成桩孔，并将钢筋笼、灌注混凝土放置于其内部进而达到成桩的目的。遵循成桩方式，钻孔灌注桩护壁选取方式不同，则施工方式也存有一定区别，通常可分为2种：泥浆护壁与全套管施工。相比沉入桩内的锤击法，钻孔灌注桩具有较小的施工噪音与震动，可适用各种地基施工。其施工质量的优劣直接决定着桩的承载力大小。但其需在泥水中灌注混凝土，无法有效控制混凝土质量，进而增加了施工的难度。

二、工程案例

该工程地层为第四系冲积层、冲洪积层与海积层，其土质通常包括粉质粘土、粘土、粉土等，因其所处位置河流众多，地下水丰富。孔隙潜水为其地下水类型，部分位置具有承压性，0.4到6米为地下水位埋设深度。根据工程地质条件，需进行钢护筒（5mX10m）的制作，其直径为1.2米。钢护筒能够避免孔口渗漏坍塌，降低桩孔受外部环境的影响。因护筒内径具有较大尺寸，能够进行足量泥浆的存储，在桩孔将钻杆提出后，可保证护筒水压与孔壁泥皮的稳定性。也可防止升降过程中钻头与护筒之间出现碰撞与刮拉，以此对孔口稳固性加以保护。

三、水利工程钻孔灌注桩施工准备

1、钻进参数选择

（1）钻进泵量。为将粘土粉充分排出，灌注桩孔钻进施工需选取较大泵量，计算泵量的公式如下：

Q=FV60

其中，冲洗液量由Q表示；

环状间隙面积由F表示；

冲洗液上返返速度由V表示。

500毫米为灌注桩钻进设计孔径；89毫米为钻杆直径；环状面积计算以0.2平方米为主。泥浆泵的最大泵量为每分钟600升，通过泵量的合理选择可降低粘土粉上返的速度。

（2）钻进转速。粘土层钻进为灌注桩孔钻进的主体，具有较小的粘土层强度和硬度等，为确保钻进施工的稳定性，需降低钻进扩孔率，因此必须有效控制钻进转速。

2、配制灌注混凝土

（1）混凝土减水剂的使用。按照现阶段工程施工实际情况与外加剂特征，通常选取MF复合剂作为灌注桩混凝土施工的减水剂，在满足性能需求的前提下，减水剂的特点还应包括：高流态、高抗冻。

（2）配制灌注桩混凝土。相比建筑混凝土，灌注桩混凝土配制具有特殊性，其应具备较高流动性，同时还要对泥浆侵蚀作用加以充分考虑，降低对混凝土性能的影响。为此，灌注桩混凝土配制中必须做好以下工作。

首先，设计配合比加大。与设计标号相比，混凝土配制强度的配合比需高于其50%，强度离差系数则为0.2，由配制强度和设计标号间的比例关系曲线得出：

Rp/R=1.5

其中，混凝土配置强度由Rp表示；

设计标号由R表示。

其次，材质的合理选择。为改善混凝土性能，需进行合理处理剂的添加，也可根据工程建设需求，将材料含砂率适当增加，通常其参数为：2.60比重、2.89细度模数、2%吸水率、50%含砂率。

四、水利工程钻孔灌注桩施工流程

1、施工测量

准确布设孔位后，其圆心以孔中心位置为主，孔口开挖线可护壁管半径画圆确定。稳定开孔钢套管后可在钢套管上设置孔位十字点，以此对钻孔钢丝绳垂直度进行及时调整，进而保证的孔位的正确性。

2、施工围堰

按照左右岸桥台具体现状，可选取回填砂砾石堆积碾压的方式对左岸桥台与2#、3#桥桩，及右岸桥台、4#桥桩进行施工平台构筑。并由左右岸下游边坡位置利用挖掘机将砂石料挖装通过自卸车运输回填。

3、造孔

選取cz—30型冲击钻造孔，为确保孔位正确，在机械就位与开钻施工前期，需进行4根标准尺寸四方枕木的铺设，连接枕木的位置需做好连接措施，在钻机架设过程中可进行钻机稳定支架柱的安装，以此保证孔位成孔的准确性。

4、钻头与孔口管

钻头标准程度是确保造孔质量的重要因素，本工程选取1.5米钻孔桩设计孔径，在钻头选择时要求必须重视钢材质量，确保其强度符合施工规定。焊接钻头时则应控制钻头切削内刃强度。避免钻头角在造孔施工中断裂，造成意外故障，影响施工进度。

5、泥浆护壁

（1）先稳定钻孔机安装基础，避免倾斜现象产生，如地基存有坡度，则可使用推土机将其整平，再将钢板、枕木垫上以此加固。避免孔壁坍陷为钻孔施工的重要因素。如钻孔过深，在静水压力下位于地下水位下方的孔壁则会坍塌于孔内，或出现流砂情况。根据工程建设需求，可选取钢护筒施工，要求其具有良好的坚固性能，不存在漏水问题。

（2）水、粘土与添加剂为钻孔泥浆的主要成分，其功能为钻渣悬浮、钻头冷却与钻具润滑等，在静水压力增加的同时，可形成泥皮，进而对孔内外水起到隔断作用，避免壁孔塌陷。为确保成孔质量，必须对開孔质量加以重视，首先确定中线、垂直度，并埋设好护筒。随后将泥浆不断添加并做好抽渣作业，还需对成孔偏斜程度进行详细检查。选取冲击式与冲抓式钻机施工，因震动作用其周围土层往往会受到影响，进而对其邻近孔的稳定性造成严重影响。因此灌注孔钻好后需做好清孔作业，并确保其及时性。再次清孔施工中，对成桩质量造成严重影响的因素包括：钻孔深度、直径等。在终孔检查与设计规定相符后，需实施清理孔底等工作，以此防止因时间问题导致泥浆沉淀，进而出现钻孔坍塌问题。如选取摩擦桩施工，水下混凝土灌注前要求必须有效控制沉渣厚度，通常在30厘米以上。当孔壁坍塌程度较低时，则需在20厘米以内控制其沉渣厚度。清孔施工机械一般包含正循环旋转钻机、反循环旋转机等。最后，完成清孔作业后，可在孔内垂直吊放入预制钢筋笼，定位后并做好稳固作业，并通过导管将混凝土灌注，其过程无需停断，以此防止断桩问题的出现。

6、水下混凝土灌注

灌注施工前，预制混凝土隔水球塞需在水面临近位置吊放，导管低端与孔底的间距需控制在0.5米，排塞后无需将导管插回孔底。伴随混凝土的增加，需将导管适当提升或拆卸，混凝土面可埋入2到4米导管低端，禁止由混凝土面将导管低端提出。灌注水下混凝土时，需指派专人对导管埋深测量，并对灌注水下混凝土记录表认真填写。导管提升时，需防止其与钢筋笼产生碰撞，当混凝土面与钢筋笼底相近时，则需导管埋深深度加以严格控制，如混凝土与钢筋笼内3到4米距离相同时，则可将导管再次提升，确保导管底部在钢筋笼低端以上，避免上浮现象出现于钢筋笼内。

五、结束语

综上所述，水利工程作为国民经济发展的重要组成部分，随着社会经济发展速度的提升，人们对水利工程质量要求越来越高，如何确保水利工程施工质量，如何提高工程建设整体质量水平已经成为施工企业必须重视的问题。钻孔灌注桩施工技术作为水利工程施工的重要技术之一，该技术的应用为提高攻宠质量提供了的可靠保障。为此，必须提高施工技术水平，规范施工流程，做好施工质量控制工作，才能实现水利工程建设的社会效益与经济效益。

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