水利施工钻孔灌注桩技术应用探究

吴广清

（阜阳市水利工程公司，安徽 阜阳236000）

1 引言

水利工程建设期间，钻孔灌注桩需要在水下环境开展施工，其工作环境较为特殊，存在大量不可控因素，对于相应的施工技术水平提出了更高的要求。所以，需要对钻孔灌注桩施工技术的应用进行深入探究，掌握现场施工过程中所涉及的各个细节，确保水利工程建设质量。

2 钻孔灌注桩施工技术应用研究

2.1 钻孔灌注施工原理

钻孔灌注桩施工技术自建筑工程引入到水利工程当中，有效改善了水利工程基础建设局面。但是，从当前应用成效来看，钻孔灌注桩施工技术的应用水平仍旧有待提升，对于钻孔灌注桩施工的相关原理，简单阐述如下：首先，做好材料准备工作，并清理孔洞，在混凝土中埋设出料导管，混凝土通过进料口连续注入桩孔；然后，逐渐提升导管在桩孔内注入一定量的材料，达到相应深度后，进料口与出料口都将出现较大压力，继续灌注混凝土，再次灌注的混凝土挤入已浇混凝土中，逐步提升钻孔灌注桩的坚固性、密实性，最终在最初灌注的混凝土上部会形成灌注桩的隔离顶层，直至后续灌注混凝土至灌注桩桩口即完成钻孔灌注桩施工[1]。

2.2 钻孔灌注施工特点

钻孔灌注桩施工技术根据护壁差别可以分为泥浆护壁施工、混凝土套管施工2 种方式。钻孔灌注桩施工技术具有以下几个特点：

1）容易控制桩基直径。钻孔灌注桩施工技术应用过程中，桩径由桩孔孔径决定，要想扩大桩径只需增加钻孔直径即可达到目标，相较于预制桩施工，桩径更易控制，且孔径可以向更大的方向发展，钻孔灌注桩施工技术的灵活性较高。

2）施工噪声较小。钻孔灌注桩主要施工工序多在地下，通过向孔洞中灌注混凝土成桩，相较于其他桩基施工方式，施工噪声相对较小。

3）技术适应性强。从技术理论上来说，不管是陆地还是水域当中，只要可以开展钻孔和混凝土灌注的区域，都能采用钻孔灌注桩施工技术进行施工。

4）质量标注较高。钻孔灌注桩施工主要依靠灌注桩自身质量来保证桩基承载能力，在水利工程建设过程中，因混凝土的灌注施工多是在泥水环境中进行，所以，对于混凝土的质量控制较为严格[2]。

3 水利施工钻孔灌注桩技术的应用分析

3.1 设备的选择

钻孔灌注桩施工需要根据成孔设备、钻具的实际要求进行设备选择，灌注桩成孔较为常用的施工设备是转盘钻机。现场施工钻进过程中，若钻头摆动幅度较大容易造成扩孔，影响后续钻孔灌注桩施工，为避免此类问题的出现，现场施工人员在施工过程中，必须采取有效措施约束钻具摆动情况，确保钻孔垂直度。根据灌注桩钻进钻头和小口径钻进钻头在底刃以及侧刃刻取地层的机理，即小口径钻进时要充分重视钻头侧刃在刻取岩石时所发挥的作用，并且由于灌注桩自身钻进的地层较软，相互对比来说，侧刃所能发挥的作用就会减弱，在对灌注桩进行钻孔时一定要结合现场实际情况，选择合适的钻头减小钻孔的扩孔率。

3.2 钻进参数的选择

钻孔灌注桩施工钻进过程需要较大的泵量将黏土粉排出孔外，一般情况下，钻进泵量的选取可以根据冲洗液量、环状间隙面积、冲洗液上返速度等参数进行核算。根据相应的核算结果，结合水利工程现场水文地质状况，合理选择钻进泵量，确保黏土粉上返速度，避免影响现场实际施工。选择好钻进泵量之后，还要合理控制钻进转速，因灌注桩孔钻进多数情况下会在黏土层上钻进，而黏土层自身的硬度、强度等力学参数较小，钻具容易刻取黏土，为确保钻进稳定性，现场钻孔灌注桩施工过程中需要注意控制钻进扩孔率，即通过选择较低的转速开展钻进施工来保证钻孔成效。

3.3 钻机的定位及安装

钻孔灌注桩施工正式钻孔前要定位钻机并按照标准进行安装，采取有效措施确保钻机或钻孔不发生桩心偏移、倾斜等问题。若使用有钻塔的钻孔机，可以利用钻孔机自身动力与附近地笼进行有效配合，进行钻杆的初步定位，然后使用千斤顶进行系统微调，进行精准定位，利用钻头、起重滑轮、钻杆固定的卡孔与护筒中心保持在同一垂线上，确保钻机具有良好的垂直度，桩位对准后，使用枕木将钻机横梁垫平，在塔顶对称钻机轴线的位置设置相应的缆风绳[3]。

3.4 埋设桩基护筒

受外部因素及周围水文、地质等因素影响，采用单纯的钻孔灌注桩施工很容易出现孔壁坍塌问题，在此情况下，可以使用护筒进行处理。通过埋设护筒来抵御孔外静水压力，避免出现孔壁坍塌的情况。而且，护筒的使用能够将地表水进行有效隔离，对孔口地面进行有效保护，确保柱孔位置、钻头导向等处于可控状况。护筒埋设时要确保护筒底部、附近土层已经进行夯实处理，避免护筒出现水淹、浮沉等问题，为后续钻孔工作的顺利开展提供良好条件。

3.5 钻孔泥浆的制作

钻孔灌注桩施工过程中所使用的钻孔泥浆主要由膨润土、水、添加剂共同组成，能够起到冷却、润滑、隔断孔内外渗流、提高静水压力的作用。在进行泥浆制备期间，要结合水利工程水文、地质情况来控制泥浆稠密度。因为泥浆过稀会影响排渣、削弱护壁效果，过稠会减缓钻进速度，影响现场工作效率。因此，在钻孔过程中要随时检 査孔径、孔深、垂直度等参数，同时，注意泥浆的添加及排渣情况，确保现场钻孔工作顺利开展。

3.6 下放钢筋笼

为避免孔洞坍塌，要及时将钻孔内泥浆清理出来。在选择清孔方法时需要根据现场钻机进行控制。水利工程中多使用正循环旋转钻机进行清孔，若地质稳定性较强，可以使用吸泥机进行清孔。清孔完成后，即可将钢筋笼下放，制作的钢筋笼要满足水利工程建设要求，误差控制在合理范围内。钢筋笼下放吊装期间要确保中心线与孔径中心线重合，并保持匀速、缓慢下放，避免对成孔造成损害，下放好的钢筋笼要及时进行固定，避免出现钢筋笼上浮，影响后续混凝土灌注质量[4]。

3.7 灌注混凝土

钢筋笼下放之前或同步过程中要将导管安装好，以便后续开展混凝土灌注施工。由于混凝土灌注过程中会出现大量的水，需要严格控制混凝土的配置，合理控制混凝土配比，确保混凝土强度满足水利工程建设需求。在进行混凝土灌注时必须保证灌注的连续性，随着灌注进度的不断推进，在保证导管埋入深度的情况下逐步提升至灌注设计标高，此时可以继续进行灌注，确保钻孔灌注桩桩顶标高超出设计标高一定距离，为后续施工提供便利。

4 结语

钻孔灌注桩施工技术具有良好的适应性，且施工噪声较小，在水利工程施工期间应用较多。由于水利工程建设的特殊性，需要结合水利工程的实际特点，关注其应用过程中存在的问题，只有充分掌握相关技术，严格依照施工工艺流程进行操作，才能保证钻孔灌注桩技术发挥出最大价值，为我国水利工程建设质量提升奠定坚实基础。