水利施工钻孔灌注桩施工技术要点

田 浩，马文涛，薛宇超

（北京京水建设集团有限公司，北京 100089）

水利工程项目的建设对于区域经济的发展以及社会的稳定运行都具有至关重要的影响，为了更好地发挥出水利工程在保障国计民生中的作用价值，必须要确保水利工程的平稳运行。在大规模的水利工程施工建设过程中，钻孔灌注桩施工技术具有独特的应用优势。该技术在应用过程中施工效率较高、施工投入成本较低、施工适用性较强且施工周期较短，施工技术的应用并不会受到其他外界因素的影响，因此，在许多大型水利工程中都得到了广泛的应用。

1 钻孔灌注桩施工技术的概念

钻孔灌注桩施工技术其实是一种应用，在工程建设领域的施工方法，其施工原理就是利用机械钻孔的施工方式，通过人工挖掘或钢管及土等形式构建地基钻孔并且在桩孔内部设置钢筋笼，灌注混凝土后形成具有一定强度和支撑力的地状结构。钻孔灌注桩施工技术可以根据不同的程孔形式进行区分。相比于其他地基施工技术来说，钻孔灌注桩技术具有较为显著的应用优势。首先，在施工过程中钻孔灌注桩技术施工设备的振动感以及发出的噪音更小。其次，钻孔灌注桩技术的应用能够超过预制桩的桩径要求，确保桩体结构的稳定性。第三，钻孔灌注桩技术在多种地质条件下都能够应用，对于施工过程中地基地质条件的适应性良好。除此之外，钻孔灌注桩技术在施工过程中也具有一定的缺陷性，施工结束之后很难对混凝土的形成质量进行动态化的管理，不利于后期混凝土养护工作的开展，因此，钻孔灌注桩施工技术对于施工质量的要求较为严格。

在钻孔灌注桩施工过程中容易出现一些由技术层面带来的施工质量问题，其主要表现为塌孔、收缩和钻孔偏斜这三个问题。针对塌孔问题，不能在问题形成以后进行补救处理而是应该通过提前预防的方式，针对施工区域的地层特点以及地质条件有效地控制泥浆的各项指标。与此同时，如果施工区域的地质较为松软，还应该严格地控制钻孔的速度和效率，避免由于钻孔速度过快而影响到地质结构的稳定性。在水利工程中经常会面临着地下水位较高的施工条件，为了避免地下水位升高，对施工过程带来的影响，还应该做好施工环境的防护工作。对于收缩问题的处理，首先要选择一些直径较大的钻头设备，确保钻头设备能够在满足孔径要求的基础上适当加大，同时还应该注重检查设备的应用能力，如果在钻孔过程中出现了收缩问题就应该立刻进行修复。对于桩孔偏斜的问题，首先，需要确保施工范围内具有足够的平整度，保障钻机能够在施工过程中不具备较大的晃动条件，如果已经出现了明显的偏斜问题，就需要降低钻孔的速度对已经钻好的孔洞进行复扫，最终达到纠正偏斜的效果。

2 钻孔灌注桩施工技术的优势

2.1 降低了施工成本投入

钻孔灌注桩技术是水利工程中确保地基结构稳定性以及承载能力最为有效的一种方式，同时也是能够保障水利工程施工质量的关键技术。钻孔灌注桩施工技术的应用，极大地提升了水利工程的施工效率，同时还能够节约工程造价投入。除此之外，高质量的水利工程也能够减少后期的维护成本，满足我国现阶段水利工程建设过程中的绿色环保以及可持续发展理念。

2.2 钻孔灌注桩施工技术能够提升水利工程地基结构的稳定性

水利工程在施工过程中时常会遇到松软地质或地下水因素的干扰，导致水利工程的周边建设施工环境较差，同时也会影响到其结构的稳定性以及承载能力，这与水利工程后期的运行质量之间具有密不可分的关系。而钻孔灌注桩施工技术的应用，可以通过利用钢筋笼与混凝土结构稳定性较强的特质，极大地提升水利工程地基结构的稳定性，帮助水利工程改善由于地下水土质以及问题带来的结构不稳定问题。钻孔灌注桩施工技术的应用能够有效地提升水利工程地基结构的承载性，通过混凝土与土层结构之间的相互融合不断改善水利工程的地基条件，确保水利工程的运行安全性和使用寿命。

3 水利工程中钻孔灌注桩施工技术的施工要点

3.1 钻孔准备工作

在准备工作中，首先必须要规划好施工区域的面积，并且快速清扫施工区域中存在的其他杂质，对施工区域的软土地基等其他问题进行处理。如果在施工过程中遇到了松软的地基，还应该采用沙砾进行回填并且对施工区域表面进行平整工作，这样才能够确保工作平台结构的稳定性，保障工作过程中地基平台能够承受机器的震动。

3.2 护筒的埋设

钻孔灌注桩施工技术经常在水下进行，因此，必须要选择合适的护筒材质以及护筒规格，才能够为施工技术的开展营造良好的施工环境。通常情况下，再选择护筒时，其内部的直径应该超过钻孔灌注桩的直径40 cm左右。在埋设护筒时，主要应用的方法为人工挖掘填埋的方式。护筒下放到挖掘沟后需要将护筒四周快速填住并且进行压实处理。在填筑过程中经常采用的方式为分层填筑方法，在每一层填筑结束之后都需要对填筑区域进行夯实处理，确保填筑区域的压实密度。在埋设过程中，还需要随时检查护筒的位置以及垂直度，确保护筒与地面始终保持垂直状态，避免在埋设过程中发生护筒形态变化或护筒偏移的问题。在埋设过程中，护筒结构的底标高应该略高于钻孔，灌注桩顶部的设计位置，此外，还应该根据施工区域的实际地质条件确定护筒的埋设长度，确保后期的钻孔施工环节以及灌注混凝土施工环节能够顺利进行。

3.3 水泥浆的制备工作

在钻孔施工过程中需要利用水泥浆对孔壁的位置进行保护，避免钻头危害到施工区域的结构稳定性。在进行水泥浆制备的过程中，尽可能的应用现场，现成的原材料进行调配，这样不仅能够有效地降低施工过程中的成本投入，同时还能够避免水泥浆原材料在运输过程中，由于受到外界自然环境影响产生性质变化。通常情况下，水泥浆在制备过程中采用的是混合原材料，主要利用膨润土、黏土以及一些外加化学混合剂搅拌而成，在水泥浆制备过程中，需要对水泥浆的性能进行现场实验检测（如表1），并且根据实验检测的结果以及工程技术的开展要求对水泥浆的配比进行灵活地调整。

表1 泥浆的性能指标

3.4 钻孔过程

在钻孔施工过程中，主要需要控制孔壁结构的稳定性以及钻机与孔洞的垂直度。在钻孔过程中，检测人员必须要随时观察钻孔的倾斜程度，通常情况下，每次钻机深入5 m之后就应该检测一次孔径以及孔洞偏斜的状况，将孔洞偏斜的状况控制在1%以内，如果发现出现了孔洞偏斜问题还应该及时予以校正，并且做好钻孔的记录工作与交接工作。

在钻孔施工结束之后，施工人员应该随时检查孔洞的合格率（如表2），在没有出现孔洞偏斜等其他问题后，就应该及时对孔洞内部的其他杂质进行清理。检查孔洞合格率的内容主要包含孔位、偏斜率以及孔深这三个方面，其中，钻孔的位置主要是由导线位置来控制和决定的，而钻孔的偏斜程度，需要用测量设备或钢丝绳进行检测，孔深也需要采用其他辅助测量设备进行测量。在清理孔洞时需要注意采用合适的力度，避免在清理过程中由于力度过大改变孔深或孔径。

表2 钻（挖）孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法

3.5 钢筋笼的架设

首先，在水利工程中钢筋笼需要按照分阶段的方式进行制作。在制作过程中，必须要考虑到不同阶段的接口以及每一阶段的长度。首先，必须要确保钢筋笼接口部位的焊接紧密性，确保钢筋笼在吊装过程中不会出现较大的变形问题。其次，需要保障钢筋笼在下放的过程中，能够以顺直的角度下放并且尽量符合钢筋笼在孔洞中的放置位置，使钢筋笼能够与承接台顺利地搭接。第三，如果在施工过程中采用的是焊接的方式进行钢筋笼的接头工作，那么，在正式进行焊接施工之前需要将接头的顶部向另一边偏折，避免焊接部位在吊装过程中出现弯折或折断的问题。最后，钢筋笼在运输以及吊装时，为了防止内部的十字支撑架出现位置偏移问题，还应该在吊装之前从内侧捆绑与钢筋笼等长的钢管。在正式吊装之前，还需要对钢筋笼的骨架结构以及稳定性进行检查，确保钢筋笼的规格以及骨架结构的稳定性满足质量要求才能够进行下放。

3.6 导管施工

在进行导管施工过程中，首先必须要选择满足施工质量要求的导管材料，施工之前应该测试导管的强度以及支撑能力。在使用之前，还应该对导管的水密承压能力以及导管接头处的抗压能力进行测试，初次使用的导管还应该进行拆分保养工作。如果采用的是螺旋式的连接方式，那么在进行导管安装时，还应该在导管的接口部位用密封圈对导管进行二次密封，确保导管接口处的牢固性以及紧密性。与此同时，为了保障导管能够在水下也保障密封性，还应该在接口处涂抹黄油。在进行混凝土水下灌注施工之前，必须要确保导管内部的清洁性，可以采用导管内部清洗的方式将导管内部的杂质和其他垃圾清除。

3.7 浇筑混凝土的配制

在预制混凝土材料之前，需要对参与混凝土配比的各种原材料进行质量检测，可以通过水利工程施工的国家相关规范标准进行原材料的性能检查，确保混凝土在搅拌之后还能够满足水利工程施工的强度要求以及耐久性要求。尤其是在施工过程中，如果遇到阴雨天气还应该增加对混凝土原材料的性能测量次数，并且根据混凝土材料的配比状况灵活地调整骨料以及用水量。

3.8 混凝土浇筑施工

在混凝土浇筑施工中，首先应该做好施工前的准备工作。在清孔作业结束之后，混凝土浇筑施工之前，首先要保证孔内的泥浆性能，满足施工指标，确保实验结果满足水利工程规范建设要求之后，需要经过工程监理签字同意后，才能够进行混凝土浇筑施工。在水利工程的水下混凝土施工位置，需要采用导管浇筑的方法，正式浇筑施工开始之前还应该对导管进行压力试验，确保导管接口的紧密性才能够进行施工。其次，在混凝土浇筑过程中还需要选择合适的浇筑方法。钻孔灌注桩浇筑过程中的混凝土主要采用的是商品混凝土材料，在浇筑过程中，应该安排专门的记录人员随时测量孔深，并且掌握混凝土在浇筑管道内部的上升高度。在混凝土浇筑施工过程中必须要确保浇筑的连贯性，在混凝土发生初次凝结现象之前，就应该结束第一批次的混凝土施工。混凝土浇筑的高度应该高于设计顶的标高，通常情况下，可以高出50~100 cm，然后再拆除导管，清除导管内部的泥浆以及其他杂质。

4 结语

水利工程的建设关系到了国计民生，水利工程的使用寿命以及运行质量牵动着每一个人的心。钻孔灌注桩技术的出现极大地提升了水利工程中低级结构的承载能力，能够有效地改善由于松软地质或地下水问题带来的地基结构不稳定性。因此，在施工过程中更应该把握施工技术要点，通过控制钻孔位置、做好材料配比、控制混凝土浇筑质量等技术手段，确保钻孔灌注桩技术的施工应用性能。