浅谈高压水成孔灌注桩施工技术

【摘要】国内钻孔灌注桩形式多样，成孔方式各具特点。泥浆护壁钻孔灌注桩是较为常用，并且适用条件较为广泛的一种灌注桩，但该技术往往存在成孔速度慢，桩身浇筑不密实的问题。这些问题会导致工程施工周期长，成桩率低。为解决上述难题，通过以往的桩基施工经验，并配合市场调查和技术咨询，最终采用了“高压水成孔技术”。该技术具有成孔速度快，施工工序简单的优点，大大提高了工程施工工期。该技术成果已经多个项目中得到了成功应用。

【关键词】灌注桩；高压水成孔；粘性沉淀剂；加压法

1、绪论

高压水成孔灌注桩，是一种新型的摩擦型灌注桩形式，主要适用于粘土土质，不受地下水位影响。该技术项目主要针对深桩基施工，项目以提高施工效率、环保和经济为出发点，从桩基成孔到混凝土浇筑都做了创新性改进。

根据以往的桩基施工经验总结得出：该项技术成果成孔速度快，可达2m/min；同时，筒内吊装和加压浇筑提高了桩基的施工质量和成桩率，具有明显的经济效益。

2、工艺原理

该技术成果通过钻筒与高压水的配合成孔。钻筒每1m一节，由边缘呈锯齿状的钻筒充当钻头。在钻筒上部连接有高压水管，在钻孔过程中通过向钻筒内通入高压水将泥土冲散并沿钻筒外侧排出钻孔。成孔后将钢筋笼直接吊装进钻筒内，插入布料导管浇筑超流态混凝土，在浇筑末尾安装加压密封盖通过施加压力完成浇筑，拔出钻管完成桩身。

钻孔过程中分次添加粘性沉淀剂，利用沉淀剂的电中和性和吸附作用，促进钻筒内泥土的沉淀和排出。

3、工艺流程及主要创新点

3.1施工工艺流程

施工准备→高压水成孔→钢筋吊装→加压浇筑→成桩。

3.2主要创新点

3.2.1高压水成孔的首次应用

利用高压水在钻筒的冲刷作用，将泥土冲散并沿钻筒外侧排出钻孔。这种成孔技术是国内桩基施工中未曾使用过的，具有成孔速度快的优点。

3.2.2加压浇筑

鉴于深桩基在浇筑过程中无法振捣的问题，我们采用了加压法浇筑。通过在浇筑末尾向钻筒内施加压力，使桩身更加密实。该项创新技术在国内也是首创。

3.2.3粘性沉淀剂的应用

利用粘性沉淀劑的电中和性和吸附作用促进钻筒内泥土的沉淀和排出，进一步提高成孔效率。同时，粘性沉淀剂的应用有利于施工用水的循环使用。

4、施工操作要点

4.1场地准备

合理规划蓄水池和泥浆沉淀池的位置，水池开挖储水量分别为45m3和30m3。两水池间距1-2m，水池之间通过直径20cm的PVC管联通。PVC管坡度倾向蓄水池，距离池底高度1.3m。开挖排水沟连接桩基和泥浆沉淀池，沟深40cm，宽度100cm。

4.2成孔

钻孔初始，先安装两节钻筒，启动机械直接将第一节钻筒钻入地下。第一节钻入后，安装第三节钻筒，启动机械并开始接通高压水，高压水由多级泵提供，泥浆在钻筒和高压水的共同作用下开始沿钻筒外壁泛出。在第二节钻入后上下提动钻筒并保持钻筒的旋转，排尽钻筒内的积土后停止高压水和机械，安装下一节钻筒，并通水施工。接下来的钻筒安装无需再上下提动钻筒，按上述顺序依次施工达到设计标高。该技术成果的平均钻进速度为2min/m，泥浆护壁钻孔灌注桩平均18min/m。

在成孔过程中，分次向钻筒内添加PH值为8.7，布氏粘度为50cps的粘性沉淀剂，平均每施工10m加入一次，每次加入数量不宜多于1.5升。为保持施工用水的清洁度，可向蓄水池和泥浆池中加入沉淀剂，同时减少钻筒内的加入量。

4.3钢筋吊装

钢筋笼借助30t汽车吊进行吊装。吊装过程中避免钢筋过大变形，若钢筋未完全沉入钻筒内或出现上浮现象，需再次启动钻机，冲刷钻筒内淤泥，直至钢筋完全落入钻筒内。

4.4加压浇筑

混凝土使用超流态混凝土，塌落度要求20-24cm。布料导管使用DN100钢导管，导管每2m一节，通过套丝连接。钢筋吊装完成后将布料导管插入钻筒底部，在导管接触底部后上提30-50cm，由下到上浇筑。浇筑高度完成大约7m后将导管上提，并保证导管埋深不小于2m，释放导管的压力后继续浇筑。当浇筑进行大约二十分钟后，暂停浇筑，拔出并卸下三节钻筒，然后继续浇筑。浇筑过程中做好混凝土取样和浇筑记录。

当钻筒内的积水全部排出，钻筒内开始外溢混凝土时，开始加压。安装带有压力表的密封盖，接通压力泵进行加压，在压力达到2MPa时停止加压，压力 维持一分钟。打开卸力阀卸去压力，拆去密封盖，补充落浆。最后拔出钻筒完成桩基施工。

5、质量控制措施

桩身直径允许偏差±50mm，垂直度要求偏差小于1%，桩位允许偏差不大于50mm。

布料导管完全插入钻孔底部，在接触到钻孔底部后上提30～50cm。

混凝土选用超流态细石混凝土，塌落度控制在20～24cm，混凝土强度达到设计要求。

加压前密封钻筒上部，密封盖安装紧密不漏气。为提高桩身的密实程度，加压维持时间不少于1分钟。

6、总结、结论与展望

本技术施工工序简单，整个成孔过程无需泥浆护壁和清孔。成孔速度快，施工速度由传统的18min/m提高到2min/m。浇筑末尾通过施加压力密实桩身，提高桩身质量，成桩率可达99%。大大提高了施工效率，节约了施工成本。

随着桩基市场的不断丰富和施工工艺的不断创新，该施工方法也将逐渐被推广应用。新型的成孔和密实技术以及高效的施工效率是该工法的主要特点，也是主要的竞争点，在当前追求施工效益的状况下，该技术具有很大的市场推广前景。

参考文献：

[1]王云岗，章光，胡琦.钻孔灌注桩孔壁稳定性分析[J].《岩石力学与工程学报》，2011.

[2]刘金砺，祝经成.泥浆护壁灌注桩后注浆技术及其应用[J].《建筑科学》，1996.

作者简介：

孙磊（1987-12-8），男，汉族， 山东东平人，大学本科，任职于中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司，研究方向：电力工程土建专业施工。