灌注桩施工技术及质量控制探讨

陈宏景 黄智刚 林一庚

(1.福州水务投资发展有限公司，福建 福州 350001；2.福州水务平潭引水开发公司，福建 福州 350001；3.福州城建设计研究院有限公司，福建 福州 350001)

灌注桩技术工艺、施工流程十分复杂，技术要求异常严苛。与传统混凝土浇筑施工技术相比，工程项目相关单位在施工时要注重施工质量管理，重视施工工艺，结合施工实际，科学作业，严格按照标准流程进行施工，才能确保施工质量。

1 灌注桩施工技术概述

1.1 灌注桩工艺优点

在工程项目中灌注桩技术的应用十分广泛，其对不同地质和水文环境的适应性强，且技术发展成熟，可提升地基稳定性、承载力[1]，也可在施工中使土壤的密度不断增加，为后期工程推进奠定基础。如果地下工程采用灌注桩施工技术，可有效降低施工中的噪声，特别是钻孔后直接浇筑混凝土，噪声和连续的振动将得到有效降低，保证施工环境的相对稳定性，并可减少制作大直径桩基的工作量，减少运输和桩基制作的工作量，提高桩基的实用性。灌注桩推动了水利水电施工技术向更高领域发展。

1.2 灌注桩施工原理

灌注桩技术，主要采用人工或机械设备进行钻孔，在水利工程建设项目中主要用于基础构造施工，在水利工程总体设计中有着非常重要的作用。混凝土的力学结构稳定程度、构造的整体稳定性，通过钻孔中水泥浆输入量和深入程度来保证。为保证合理施工，在施工过程中，设置符合规定的灌注隔离区，减少外界因素的影响，提高混凝土质量。

1.3 灌注桩施工工艺流程

灌注桩施工工艺基本流程主要包括15个环节，见图1。

图1 灌注桩施工工艺流程

2 灌注桩实用工程概况

福建省平潭及闽江口水资源配置(一闸三线)工程，位于福建省东南部，是解决平潭综合实验区及闽江口南岸地区供水问题，促进区域经济社会可持续发展和生态环境改善的大型水资源配置工程。工程由莒口拦河闸，竹岐至大樟溪引水线路，大樟溪至福清、平潭输水线路和大樟溪至福州、长乐输水线路组成，输水线路总长度181.58km。

本文选择福建省平潭及闽江口水资源配置工程第5标段(石溪—跨海管道段福清一侧起点及闽调龙高线输水线路工程)为工程实例(设计线路总长36.071km)，探究灌注桩施工工艺技术要求及质量控制对策。

3 灌注桩施工质量控制

水利工程中的灌注桩施工必须严格按照建设标准进行，要求相关项目负责人对整个工程项目进行严格管控。工程项目管理人员需在各个施工阶段做好检查和重点质量问题的排查。为保证施工要求，采用静荷载试验、动测法对灌注桩承载能力进行检验[2]，以保证工程施工质量。

3.1 施工工艺

结合本工程水文地质特点、设计文件和业主有关合同文件的要求，管道施工均采用灌注桩支护施工工艺，福建省平潭及闽江口水资源配置(一闸三线)工程灌注桩施工工艺基本要求主要包括以下内容：根据施工图纸布置灌注桩型式，并复勘场地地质条件，复核灌注桩尺寸，选择适合的施工机械；设置桩基轴线的水准基点和高程控制点，为便于长期观测，水准基点和高程控制点的设置，应与施工场地有一定距离，位置坐标稳定，不受施工影响。施工过程中，为保证测量精度，应经常进行复测；成孔和成桩机械设备，应安装在平整坚固的场地，确保其在施工过程中不会发生倾斜和移位，为保证施工质量，在桩架或桩管上安装用于观测深度和斜度的设备；灌注桩工程施工前，选择有代表性部位核对地质条件，在监理人员旁站指挥下，进行成孔或成桩试验，以验证设备、施工参数和工艺；成孔的控制深度必须保证设计桩长；混凝土灌注桩施工允许偏差须满足规范要求；当桩孔距小于4倍桩孔半径时，采用间隔跳打施工工艺，以防止发生串孔，影响成桩质量。

3.2 施工技术控制分析

3.2.1 场地清理

在灌注桩施工前期，应进行施工场地的除软土、清除杂物和整平压实等工作。但当工程处于陡坡或淤泥中时，可选用型钢或者枕木等刚性材料搭设临时工作平台，工作平台应能承受施工作业时的静荷载和动荷载，并保证施工设备能够根据施工进度进行安全的移动。

3.2.2 护筒的技术要求

3.2.2.1 护筒埋设要求

护筒起保护孔位、维持孔内水头防止孔口坍塌的作用，因此，护筒的安全性必须得到保证。护筒采用4mm钢板焊接而成，埋设时注意以下要求：护筒应选择不易变形的材料，且同心度好，不易漏水，起拔方便，并可以重复使用，降低施工成本；护筒埋深1.0～1.5m，内径大于钻头直径100mm，管长应满足钻孔内泥浆面高度的要求。

3.2.2.2 桩位测放流程

由业主或监理及项目部负责测量控制点交接与复合，并进行桩位坐标计算，在经过监理单位复检，然后进行测放桩位及桩位自检后，项目组按桩位进行打桩。埋设护筒时按十字交叉定位法钉引线桩，以十字交点为圆心，护筒坑半径应大于护筒半径50～100mm。护筒埋设应位置准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不大于50mm。桩位测放流程见图2。

图2 桩位测放流程

3.2.3 钻进成孔

3.2.3.1 冲冼液循环系统设置规定

施工过程中循环系统由泥浆池、泥浆泵、废浆池、沉淀池循环槽和泥浆输送管道组成。其中，6m3泥浆沉淀池2个， 30m3泥浆池1个。

循环槽预设坡度1∶200，确保循环槽的断面积能使冲冼液正常循环不外露。施工过程中，应及时清除沉淀池和循环槽内沉淀的钻渣等杂物，控制黏度变化和泥浆比重，实时调整泥浆性能，及时将杂物运出现场，以防钻渣、废浆等污染施工场地。

钻孔初始阶段，泵入清水原土自然造浆，当遇到易坍塌、缩径地层或返砂不利等情况时，为提高泥浆质量，可采用人工造浆，以保证钻孔孔壁的稳定性。

3.2.3.2 泥浆的制备和处理

制备泥浆选用高塑性黏土或膨润土。泥浆根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计。在黏土、壤土地层中钻孔时，可用原土造浆护壁、排渣。穿过砂性土或砂层钻孔时，须采用制备泥浆，泥浆的浓度要适当。钻进过程中，要检测泥浆密度，定期测定泥浆黏度、含砂量和胶体率。施工后废弃的泥浆、沉渣按环境保护的有关规定处理，保证其不对环境造成污染。

3.2.3.3 施工操作要点

钻进过程中，根据土层情况进行加压，起始阶段应压力轻、转速慢，逐步提高压力和转速，逐渐步入正常。当遇松软土层时，更要控制钻进速度，时刻观察泥浆补给情况。护筒内泥浆液面应至少超出地下水面1m；受水位涨落影响时加高至1.5m。

钢筋笼的下放和混凝土的灌注，应在钻进成孔后的120min内进行，避免钻孔内涌水或渣土下落造成孔眼堵塞。

施工过程中，若发现土体情况与地质勘察资料不符，应采取必要的处理措施，并及时通知项目经理。钻进过程中如出现坍孔或钻孔缩径，可在事故段投入黏土，然后采用潜水钻进行固壁。当坍孔、缩径情况严重或泥浆突然漏失时，应立即回填黏土稳定孔壁，再进行处理。

钻孔发生倾斜时，可往复扫孔进行纠正，如此方法无效，可回填黏土至偏孔处50cm以上，重新钻进。孔壁要求平直，钻孔垂直度允许偏差为1%，孔径允许偏差为±5cm，桩底沉渣厚度应小于10cm。

施工时，应按照设计图纸位置定位钻孔，开孔位置与设计位置允许有不大于10cm的偏差，并做到实际孔位有记录备查。

3.2.4 钢筋笼的制作及吊装要求

3.2.4.1 钢筋笼制作

钢筋进场前需进行质量检验，检验合格后根据其规格、型号分别堆放，并做好标识，以便施工使用。钢筋笼焊接前，需进行钢筋切割、调直、螺旋筋制作和清污处理等工作。

钢筋笼的制作和绑扎在现场就地进行。主筋连接宜采用对焊或电弧焊，主筋接头在同一截面内的数量不得超过50%，相邻两根主筋接头截面的距离不小于35d(d为主筋直径)且不小于500mm，主筋与加强筋、箍筋之间的交叉点采用电弧点焊固定。

“历史意识要求应当从每一个过去的自身存在去观看过去时，也就是说，不从我们现在的标准和成见出发，而是在过去自身的历史视域中来观看过去”［2］415，所以理解“以诗为词”就要从理解苏轼的文学创作论出发。

为确保钢筋笼的混凝土保护层厚度，在主筋外侧沿轴线方向以3～5m为一断面，每个断面焊4～6个扁钢定位器。保护层的允许偏差为±20mm。钢筋笼制作偏差符合表1的规定。

表1 混凝土灌注桩钢筋笼制作偏差

3.2.4.2 钢筋笼吊放

在终孔检测合格后，方可进行钢筋笼吊放，钢筋笼吊放前进行垂直校正。为保证钢筋笼顶标高符合设计要求，成孔后需测量每根灌注桩的孔顶标高以确定吊筋长度，在主筋上采用双面搭接焊的方式焊接两根直径为10mm的吊筋。

钢筋笼用桩架上的卷扬机吊放，吊放要对准孔位，垂直缓慢地放入孔内，不得碰撞孔壁。就位后钢筋笼顶、底高程符合施工图纸规定，误差不大于50mm。钢筋笼顶部设有固定装置，就位后立即进行固定，防止上浮或下沉。

钢筋笼吊放完毕后，进行隐蔽工程验收，合格后立即进行水下混凝土灌注。

3.3 灌注技术要求

水下混凝土灌注时间是成桩质量的关键因素，应进行连续灌注，单桩混凝土灌注时间不宜过长。

孔内水下混凝土采用导管法灌注。导管壁厚不小于3mm，直径为200～250mm，直径制作偏差不超过2mm。导管内壁光滑平顺，有足够的通过能力。底管长度不小于4m，用法兰或双螺纹方扣快速接头。

导管使用前进行试拼装，并进行注水打压试验(0.6～1.0MPa)，以不漏水为合格。钢筋笼的内径大于导管接头外径100mm以上。所用隔水栓均具有良好的隔水性能，保证顺利出水。导管吊放入孔时，将橡胶圈安放周正严密，确保其密封性能良好；导管在桩孔内的位置应保持居中，防止导管发生偏移，撞坏钢筋笼或损坏导管。导管下端口高出沉渣面300～500mm。

混凝土正常灌注时，导管埋深宜为2～6m，以防断桩或埋管事故，并有专人负责测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写水下混凝土灌注记录。有足够的混凝土储备，使导管埋入混凝土面以下至少80cm。混凝土灌注过程中严禁将导管下口提出混凝土表面。灌注首批混凝土时，导管保证埋入混凝土面以下1m，入孔前混凝土搅拌均匀，保证入孔塌落度，防止混凝土出现离析现象或有空气压入。连续进行水下混凝土灌注时，每根桩的浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制。控制最后一次的灌注量，桩顶不得偏低，必须保证暴露的桩顶混凝土达到设计强度值。混凝土灌注量的充盈系数不小于1.1。

灌注桩混凝土浇筑12h后，用草袋覆盖桩顶，并洒水养护21天。

4 结 语

灌注桩技术工艺、施工流程十分复杂，技术要求异常严苛。本文结合福建省平潭及闽江口水资源配置(一闸三线)工程对灌注桩施工技术进行了详细的论述，并进行了关键技术要求分析，力求灌注桩施工技术更加优越，从而节约施工成本，提高工程质量，使工程获得更大的经济和社会效益。