水利工程建设灌注桩施工之探讨

苏文倩

摘 要：本文论述了灌注桩的成孔、灌注和材料的配置，分析了影响灌注桩过程中的容易遇到的问题，并提出了具体措施，希望为类似工程提供借鉴。

关键词：水利工程；灌注桩；施工技术

钻孔灌注桩由于具有地质条件适应性强、施工简便、设备投入不大等优点，目前，在水利工程建设中得到了广泛的应用。

1灌注桩的成孔

1.1成孔设备和钻具的要求与选择灌注桩成孔设备多为转盘钻机

钻进时，钻头的摆动较大，扩孔情况严重，不利于施工。为了消除这一不良影响，保持钻孔的垂直度，应采取相应的技术措施，约束钻具的摆动。结合灌注桩造孔钻进的钻头与小口径钻进的钻头在底刃、侧刃刻取地层的机理：小口径钻进时，钻头的侧刃对刻取岩石起到非常重要的作用；而灌注桩钻进的地层较软，相比之下，侧刃的作用就小得多。因此，建议在灌注桩孔钻进时设计相适应的钻头以减小钻孔的扩孔率。

1.2钻进参数的选择

1.2.1钻进泵量

灌注桩孔钻进时需要较大的泵量以排出粘土粉，其泵量计算公式为：Q=FV60式中，Q——冲洗液量（m3/min）；F——环状间隙面积（m2）；V——冲洗液上返返速度（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计算，在采用泥浆泵的最大泵量600L/min时，其泵量使得粘土粉上返的速度是非常缓慢的，远小于小口钻探的泥浆的上返速度0.3m/s。

1.2.2钻进转速

由于灌注桩孔的钻进多为粘土层的钻进，粘土层的强度与硬度等力学参数较小，钻具易刻取粘土，所以为了保持钻进稳定，减小钻进的扩孔率，必须采用较小的转速钻进。

2灌注桩的灌注

2.1灌注桩孔的清孔

首先利用捞沙卵石的钻头将桩孔内的沙卵石捞出，然后泥浆循环清除孔内的粘土。并且减小孔内泥浆的比重，从而保证在灌注混凝土时，混凝土能顺利地进入孔底，挤压出泥浆。清孔后的泥浆比重一般为1.14。

2.2混凝土的灌注

灌注之前应进行试灌。在灌注过程中，混凝土将受到泥浆挤压的反作用、导管与混凝土的摩擦阻力，此时混凝土必须以大大超过泥浆的反作用压力才能将孔内的泥浆挤压出孔口。在灌注过程中，导管提升速度要慢，使得混凝土有足够的时间克服摩擦阻力下降。同时使泥浆具有排出的通道，否则，桩基的泥浆的作用下将会出现缩径、夹泥的现象。提升导管时，导管内保留的混凝土要有绝对的压力与泥浆的压力抗衡，以防止泥浆进入导管内。一般导管内的混凝土柱保持在3m至4m长之间。

3灌注混凝土的配制

3.1混凝土减水剂的应用

根据目前的资源情况和外加剂性能的特点，在灌注桩混凝土的配制中使用的减水剂多为MF复合剂。其能使混凝土在满足性能的基础上，还具有高流态、较高抗冻的特点。

3.2灌注桩混凝土的配制

灌注桩混凝土的配制与建筑混凝土相比具有特殊性，其必须具有较高的流动性，同时还应考虑受到泥浆的侵蚀作用而影响混凝土的性能。因此，在配制时建议采取以下技术措施。

3.2.1加大设计配合比

混凝土配制强度Rp采用大于设计标号R的50%的配合比。不仅总平均值要满足设计标号，还应满足95%的强度保证率。强度离差系数Cv 取0.2，查配制强度与设计标号之比的关系曲线可得Rp/R=1.5，即Rp=1.5R。当R=200MPa，则Rp=1.5×200=300MPa。

3.2.2选择适合的材质

（1）添加改善混凝土性能的处理剂。例如，添加具有表面活性剂化学性质的MF 高效减水剂改善混凝土的性能。

（2）增加含砂率。砂率对混凝土流动及粘聚性有较大影响。一般参数为：比重为2.60，细度模数为2.89，吸水率为2%，含砂率为50%。

（3）加大混凝土的水泥含量。按建筑用混凝土配比最小水泥含量的二倍进行配制：即225×2=450（kg/m3）。

3.2.3确定适合的水灰比

水灰比满足以下方程：Rp=aRc（C/W-b）式中，Rp——混凝土试配制强度为300MPa；a、b——試验系数，分别为0.5、0.58；

Rc——水泥标号，取425水泥；C/W——灰水比。计算可得，C/W=1.99。

3.2.4确定高流态的用水量

根据实践经验，坍落度控制在19.3cm至21cm 能满足灌注桩要求，本次取坍落度为19.3cm。Gv=10/3（S+K）式中，Gv——混凝土用水量（kg/m3）；S——坍落度；K——试验常数。当碎石粒径为30mm，K=50.75时，用水量為234kg/m3。

4灌注过程中易遇到的问题

4.1导管堵塞

导管堵塞的防治：在组装导管时要严格检查，检查导管内有无局部内凸，导管连接处是否密封。搅拌砼时应严格控制混凝土骨料规格、坍落度和搅拌时间，尽量避免砼在导内停留时间过长。另外，灌注时也应避免导管内形成高压气囊而破坏导管的密封圈导致导管漏水。施工可在允许的导管埋入深度范围内，略为提升导管，或采用提升后骤然下插导管的动作来抖动导管的办法。如果仍不能消除，则应停止灌注.用长杆加以疏通。

4.2埋管

4.2.1埋管原因分析

埋管经常发生在灌注过程中。导管允许埋入砼面下的最大深度与砼拌物流动性保持时间、砼的初凝时间、砼面在钻孔内的上升速度、导管直径等因素有关，当导管埋入砼面下的深度过大时，上面砼已初凝，使得导管内混凝土无法顺利流动就会发生埋管。

4.2.2防冶方法

时刻注意导管埋深的控制。准确测量砼面的深度位置和勤拆导管，一般砼面每上升4m～5m 就可拆除相应数量的导管。

5提高水利工程施工质量的措施

5.1认真做好勘察设计、保证工程质量，确保万无一失

在水利工程建设项目确定以后，设计就成为基本建设的关键问题了。在建设的时候能不能加快速度、保证质量、节约投资，在建成后能不能获得最大的经济效果，设计工作起着决定作用。一个先进的设计，应是采用先进的工艺和设备，合理地布置场地，组织好生产流程，应有利于提高生产效益，降低成本，提高质量。

5.2强化施工管理、加强监督，保证施工质量。

①施工单位质量管理和控制是工程项目质量控制的重点和基础。②要完善施工单位质量保证体系，严格实行质量“三检制”，并使该体系正常、有效运转。③要从操作人员、建筑材料、施工机械、施工工艺和方法、施工环境5个方面做好施工工序质量控制。④要对工程施工环节进行严格的动态控制，做到施工前主动控制， 施工中认真检查，施工后严格把关。⑤要加强施工单位内部管理，严格按设计图纸和施工规程、规范、技术标准精心施工。

5.3抓好施工质量监督，及时发现问题，及时改正

施工质量控制主要为施工现场的质量监控。在施工过程中应做到：①施工单位要建立完善的工序质量控制体系，及时提交质量统计分析资料和质量控制图表。②及时审核变更设计及其修改的图纸。③对施工作业进行严格的监督和检查，发现违规行为及时纠正。加强质量监督机构自身建设，建立一个明确的、结构完善、系统性的质量管理体系。形成较有效的、一体化的技术和管理程序，并以高效、快捷、科学的方式指导监督站内部的各项工作，逐步提高水利工程质量监督管理水平。

参考文献：

[1]张犟.浅谈水利工程中灌注桩的应用[J]，陕西水利，2009（6）.

[2]刘龙.水利工程灌注桩施工技术的探讨[J].中华民居，2013，（3）.

[3]刘刚.黄雪.张剑侠.钻孔灌注桩在水利施工中的应用研究[J].中国科技纵横，2010（5）.