合流泵站建设中钻孔桩施工质量控制研究

曾金昌

广东省水利水电第三工程局有限公司 广东 东莞 523710

引言

钻孔灌注桩具有承载结构强、成本造价不高、沉降问题容易控制、土层类型的适用性等优势，在各种工程中受到了广泛的应用。本文通过对湛江市合流泵站建设施工中所用到的钻孔灌注桩技术进行分析，旨在提升钻孔灌注桩施工质量。

1 工程概述

1.1 工程概况

根据设计图纸，该工程的泵站厂房以及进水闸和出水闸两侧的悬挡土墙地基均需要进行钻孔灌注施工。需要灌注的钻孔桩，一共185根，桩的直径有两种，一种为直径0.8m，另外一种直径为1.0m，桩长为12～25.5m之间。

1.2 地质情况

通过对施工地点的勘察，测得钻孔内地下水埋深2.5～3.6m，平均埋深3.06m，水位标高为23.10～23.72，平均标高23.41m。该施工区域内地下水无色无味，水质情况较好，因此不考虑其对混凝土以及钢筋的腐蚀。施工场地内的表面地层为第四系全新统筑填土、下一层是更新统北海组、底层是更新统湛江组海陆交互相沉积层[1]。

2 设计原则

2.1 科学实用合理原则

施工方案前期的策划落实，必须要切合施工项目的实际条件，因地制宜采取技术措施，科学组织人员以及机械进行工程建设，安排好施工中的先后顺序，优化施工细节。对于在施工中使用到的劳动力、工程设备等采取有效组织，利用科学施工技术与管理方案，在确保安全的情况下，尽量提高施工方案的适用性。

2.2 保证施工质量原则

提前制定质量目标，严格要求施工质量，从而提升工程的稳定性和耐久性，严格筛选施工材料的质量，健全质量保证体系，对标国际先进验收标准，确保单项工程任务的竣工和验收必须得到有效保证。

2.3 保证工期原则

按照工程计划竣工时间设计施工方案，该工程工期紧，并且需要达到较高的质量标准，所以在施工中必须确保有足够的技术装备以及足够的劳动力，利用各种机械设备辅助施工。并考虑到气候、温度等自然环境条件下的变化对施工带来的干扰，制定预防解决方案，为施工的顺利竣工提供基本保障。

2.4 文明施工、保护环境的原则

施工期间，必须坚持按照文明施工要求，并且要对施工环境做好保护，严格遵守国家环保政策对该工程环境保护的要求，争取对周围环境的影响程度降到最低，并制定一些相关规定与制度对施工人员进行制约[2]。

3 质量问题与解决措施

3.1 坍孔现象

坍孔现象一般表现为钻孔内的水位下降、孔口产生细密的水泡、出渣明显增加。造成该现象的主要原因是由于钻孔速度过快，泥浆护壁无法形成泥膜，由此导致泥浆浓度不达标，无法达到护壁效果；并且当护筒深度不够的情况下，钻孔下端会比较软弱，很容易受到水压力的作用而产生漏水情况；同时，如果钻机在下钻过程碰到护筒，可能会导致孔口坍塌。

处理办法：如果用加大泥浆浓度来控制水位差的方法来控制孔壁坍塌，则采用此方法，一旦出现该方法失效，就要马上拆除护筒，重新恢复二次填补钻孔作业流程，完成钻孔后再次实施管控措施。

3.2 缩孔现象

如果施工后的孔径小于设计尺寸，即为缩孔现象。缩孔现象会对钢筋笼产生负面影响并且导致桩结构承载负荷达不到标准。深入分析其本质是钻机补焊缺乏有效性引起的，钻锥在工作过程中所完成的孔径远远达不到设计要求；当钻进土层后，钻锥附着软黏土，在后期潮湿条件下发生结构膨胀；清孔不干净，泥块含量严重超标，桩顶周围出现的保护层尺寸严重违背设计要求；孔中水头无法保持，静水压力下降，孔壁土层无法保持稳定而掉落，缩孔问题从而出现。

处理办法：要不定时对钻具尺寸进行复核，当存在软素土时，要加入失水率控制性优良的泥浆，清除孔内残渣，浇筑混凝土必须确保成型质量。

3.3 断桩现象

在钻孔完成后灌注混凝土时，一旦有泥浆或者沙粒等混入混凝土后，造成混凝土的质量不达标，混凝土截面受损，浇筑形成的混凝土灌注桩受力要求也达不到标准，这类情况被称为“断桩”现象。主要原因可能是，混凝土的灌注量没达到设计要求量，未能将导管底部全部掩埋，从而导致断桩现象的发生；导管直径尺寸不足，堵管隐患增加，如处理不当，拉紧导管断柱风险则进一步增加；导管埋入不够深度，拔导管过程中未脱离混凝土面，诱发断触问题出现。

处理办法：反复核对浇灌混凝土的量是否正确，测试导管承压复核与抗拉强度，导管气密性必须得以保障。如若检测到断桩后，仍能够提出钢筋笼的，及时将钢筋笼从混凝土中拉出来；如若不能提出的，安排重新将混凝土碎化，进行二次浇筑。如果断桩在地表的5～10m，可以考虑挖开对原桩进行接桩处理的方案，断桩在无法进行处理的情况下，应该及时向设计方作出反馈，并与设计单位共同协商补桩方案，并及时实施，争取尽量减少对工期的延误。

3.4 钻孔偏斜现象

孔桩垂直度不达标，斜装斜度严重偏离，更严重情况下桩位超出设计尺寸较多，这就是钻孔偏斜现象。一旦出现了该现象，钢筋笼吊装的过程将非常困难，桩的可承载负荷将无法达到最初的设计目标。根据实际数据统计来看，造成上述问题的原因主要是钻机平台的水平度未进行控制；扩孔较大的位置出现严重的摆动；钻机基础发生不规则沉降；钻机作业期间受到孤石等情况阻碍[3]。

处理办法：钻杆和钻架在工作前期，必须要对垂直尺寸进行严格测量和核准，如果难以满足设计方案，要进行矫正。桩机支撑基础要进行加强，使桩机能够在作业期间保持稳定，钻杆要按照设计参数进行选择，偏斜位置钻头控制竖直效果。

4 钻孔桩施工

4.1 施工工艺

在施工前清理施工通道，测量放线，同时平整需要钻孔的场地，并埋设钢护筒，在完成后对桩位进行复核，再将钻机运输到正确的位置进行安装调试，进行钻孔的过程中，调试好泥浆循环系统，配置符合设计要求的泥浆，孔桩内部泥浆保持清洁，同时对泥浆以及沉渣进行检测，合格后将钻孔机移走，准备安放钢筋笼，钢筋笼应提前制作好，并运输到指定场地，安放钢筋笼后下放导管进行水密性测试，然后再对孔洞里的沉渣进行检测，如果附着残渣偏多，要反复进行清理，满足要求后，要完成水下混凝土浇筑，验收合格后方可投入使用。

4.2 测量放线以及钢护筒制作和埋设

对桩基位置全面做好设计放样，注意在设计方案上明确行车路径，保证道路与钻孔位置维持有效的尺寸，避免路面的压力影响到孔壁的稳定性。按照施工场地作业条件，做好场地的清理工作，现场标注实际打桩坐标，下完护筒后拉上十字线对护筒中心点进行复核，并校对桩位的坐标。

4.3 泥浆制备与其循环系统

泥浆比重以及黏稠度是衡量泥浆好坏的重要依据。泥浆的比重过大会影响钻机速度，也会导致孔壁泥皮加厚，而比重过小则容易引发坍孔的现象。在实际施工中，应着重注意检测泥浆的各项指标，确保泥浆的比重处于正常范围内[4]。

4.4 钻机到场施工

在钻孔灌注桩作业准备工作开始前，要对现场作业条件做好维护，再将钻机运送到指定位置，同时检查钻机性能是否良好，保障钻机的作业性能。钻机安装过程必须要对垂直度做好检测，保证施工过程中钻机的工作状态能够维持有效的作业基础。安装完毕后，利用水平尺以及测锤进行校对。同时需要注意钻机底盘，不适合放置在不稳固的填土上，避免地基周围出现沉陷严重的问题。另外还要注意，现场的钻机摆放位置必须结合工作交通条件进行综合布置，以满足现场运输效率。

4.5 成孔检查与清孔

进行清孔施工前，要设定好灌注泥浆比重参数要求。按照两次清孔的作业要求，首先第一次清孔前，必须重点关注沉渣清除的效果，因为清孔重要性必须得到有效的保证，而且第一次清孔吸力强，绝大部分沉渣在第一次清孔作业期间都可以完成清理。紧接着第二次清孔前，进行清理作业过程中，这一次吸力较小，但可以作为第一次清孔工作的补充，对于残渣的清理有着重要作用。在清孔作业结束之后，要对现场部分泥浆样品做好检测。

4.6 钢筋笼制作与安装

在钢筋加工厂设置一个三排钢筋骨架模型，每隔2m安放一个骨架定位框进行钢筋笼的定位。钢筋笼主筋在布置过程中与定位槽保持一致，最大限度发挥垂直作用，在指定位置后，将主筋与固定圆形以及加劲圈焊接在一起，并按照要求对箍筋进行绑扎，焊接好定位的钢筋。张金龙属金接头，制定双面搭接焊工艺，首先搭接长度不小于50mm，焊接成功后，要对钢筋笼做好数据检测，注意对钢筋笼半成品的相应顺序编制，按照现场的使用要求分批运输到施工作业现场。对于后续钢筋笼吊装作业，要保持主筋之间对接顺序，选取单面搭接焊的方式。

4.7 灌注混凝土

该孔桩采用标号为C30的商品混凝土，利用罐车直接运输到需要灌注混凝土的桩位，直接向导管那些料，从而完成桩基混凝土灌注工作。砼需要满足一定的强度，同时满足以下要求：①选择普通硅酸盐水泥强度等级是42.5，并且其相关材料性能满足行业规范要求。②混凝土的初凝时间必须确保大于12h以上。③要加入适当的粉煤灰和催化剂，提升混凝土的流动效果及和易性能。④细骨料要选择满足规范要求的中砂。⑤若施工环境温度较高，利用降低骨料温度的办法，对混凝土进行调节。

5 结束语

在钻孔灌注桩施工前，要对施工地点提前进行勘查，提前制定在施工过程中会遇到的质量问题的方案。对施工工艺进行合理设计，做好放线及钢护筒制作埋设，制备一套完善的泥浆循环系统，合理安装钻机及科学摆放钻机位置，进行彻底的清孔工作等。这些都是保证钻孔灌注桩质量的重要因素，只有将每个小点都做好，才能得到质量优良的钻孔灌注桩。