钻孔灌注桩技术在水利工程施工中应用

李宗辉 阮功成

摘 要：随着国民经济的快速发展，水利工程日益增多，桩基础的应用量也随之增大。钻孔灌注桩是水利工程基础结构型式之一，也是防治岩土体滑动、边坡支护和锚固建筑物的有效措施。因此钻孔灌注桩基础显得越来越重要，应用范围越来越广。为此，本文结合具体工程案例，对水利工程施工中钻孔灌注桩的概况、施工准备及技术应用进行了分析与探究。

关键词：水利工程；钻孔灌注桩；概况

1 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。

2 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6m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1.2m。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。

3 水利工程施工中钻孔灌注桩施工准备

1、对水利工程施工现场的水文情况、地质材料进行详细收集，分析、判断地质岩性，施工机械必须严格遵循地质状况及施工现场的实际情况进行选择。同时遵循相关施工要求对施工图纸进行认真分析及了解，并进行施工方案的确定。

2、施工前必须保证现场水、电畅通，并有效处理松软土地，平整场地。还要根据施工实际情况搭设工作平台在深水区或较厚淤泥层。对基准线、水准几点及桩位的信息进行测量复核，确保其准确性。并进行相关质量控制方式的制定，进而为水利工程钻孔灌注桩施工质量的提高提供了可靠保障。

3、施工现场环境和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑、精密仪器车间等的调查资料。研究工程地质情况和主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，进行施工设备系统配置选型。

4 水利工程施工中钻孔灌注桩技术的应用

1、测量放样

水利工程施工前，必须按照施工设计要求，测量及勘察施工场地的地形情况，并平整场地及进行放样作业。并及时将施工現场的积水有效排出，并进行施工道路及排水设施的修筑，同时做好临时用电、用水等设施的布置。如施工地质为病害地质，必须对其进行适当地压实及有效处理。在放样中，可以通过GPS全站仪，测量灌注桩轴线、桩位、高程等，并进行放样挖孔，并对桩位进行准确确定。在孔口外侧利用木桩标注好桩位的纵横轴线，并对其桩位纵横轴线及基准点位置进行保护。

2、埋设护筒

钻避免孔壁坍塌是钻孔孔成败的关键。如进行较深钻孔时，在静水压力下地下水位以下的孔壁土会向孔内坍塌、甚至出现流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2～3m。一般常用钢护筒。

3、开钻成孔

在水利工程钻孔灌注桩钻孔施工中，必须先进行底架搭建，并确保其平稳性，然后进行钻机安装。钻头和钻杆的中心位置必须对准护筒面的中心，确保其误差小于50毫米。钻孔施工中，必须确保钻杆垂直与地面，为避免钻孔产生倾斜等情况，应选用线锤在施工过程中实时进行检测。钻孔速度必须进行严格控制，不能过快，要匀速慢行。特别是在护筒出口位置，应避免出现失稳及渗漏等问题。在地层容易出现改变的位置必须控制好钻孔的速度和压力，防止产生钻孔倾斜等状况。必须复钻易缩径土层，选用中高档钻速对硬塑黏土层进行钻孔作业。选用较低的速度对淤泥和粉砂土层进行钻孔作业。根据土层软硬度的不同，应选用不同的速度进行钻孔作业。

4、清孔

确保质量合格后应进行清理孔底的工作，这项工作必须及时进行，时间过长将导致泥浆沉淀，甚至出现钻孔坍塌等严重后果。如摩擦桩孔壁易产生坍塌事故时，应确保水下混凝土灌注前其沉渣厚度在30厘米以下。在进行柱桩射水、射风施工前，要求其沉渣厚度在5厘米以下。一般情况下，水利工程施工都会选用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等。

5、钢筋笼制作及安放

遵循设计要求与钻架起吊高度进行钢筋笼整节或分节制作，其制作完成时间必须在清孔作业前结束，并对其质量进行检测，确保质量符合施工要求后才能应用于施工当中。必须保证分段骨架不存在变形等情况，同时错开其接头位置。将垫块安置在钢筋笼外边可以对保护层起到良好的控制作用，将其竖向间距控制在2米左右，横向要设置4处以上。

6、水下混凝土灌注施工

在进行水下混凝有灌注施工前，必须对其质量进行检测。现场相关人员必须对运输到施工场地的灌注桩混凝土材料进行严格的检测，当出现与施工规范不符合的施工次啊聊时，应及时进行有效处理，在施工中杜绝使用不合格产品，只有这样才能确保水利工程的质量。在水下混凝土灌注施工中，必须详细检查混凝土面的高度及钻孔桩的位置，确保施工中不会出现超径、缩径、漏失层位等情况。与此同时，还要认真观察返水情况，准确分析、判定孔内的具体情况，避免安全事故出现在施工中及后期使用过程中。

5 结束语

综上所述，在水利工程建设中施工技术是确保其质量的重要保障，施工技术水平的高低直接影响着工程建设的整体质量。在水利工程施工中，当地自然条件很大程度上都影响着工程施工的稳定性，在工程使用过程中，往往会出现还在规定年限内就出现了损坏的情况，这些病害问题的大量出现将造成极大的财产损失及人员伤亡。钻孔灌注桩技术作为水利工程施工的主要技术之一，其技术水平的高低、施工工艺是否规范都对工程质量起到关键性的作用。基于此，施工企业必须重视水利工程钻孔灌注桩技术的应用，确保其施工流程的科学性、规范性，只有这样才能确保水利工程的整体质量。

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