水利施工钻孔灌注桩技术应用探究

屈星火

（浙江水利水电工程审价中心，浙江 杭州 310020）

灌注桩施工混凝土的浇筑与一般混凝土的浇筑程序及控制要点有很大差异。与一般混凝土浇筑相比，灌注桩施工工序更为复杂，施工技术要求更高，若不能及时准确地掌握钻孔灌注桩施工技术，就极有可能引发严重的工程质量事故。尤其是对于水利施工中钻孔灌注桩技术的应用，水下混凝土成桩后一旦出现质量问题很难进行挽回，对上层结构的稳定性造成不利影响，因此，我们有必要对水利施工中钻孔灌注桩技术的应用进行更深层次地探讨，加强钻孔灌注桩施工的质量控制。

1 钻孔灌注桩施工工序概述

水利施工过程中的钻孔灌注桩施工质量对桥梁上部结构的承载力和稳定性有较大影响，决定了桥梁工程完成后的使用性能，因而要保证桥梁的施工质量及使用性能，必须要熟悉钻孔灌注桩施工工序，控制钻孔灌注桩施工质量。

钻孔灌注桩的施工过程一般概括如下：首先确定设计桩位及桩径，常用桩径有800mm，1000mm，1200mm等，然后根据需要用螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻或旋转水冲钻等各种形式的钻机在设计桩位上钻孔，清理干净孔底的残渣后进行安放钢筋，一切安排妥当后进行混凝土浇筑。钻孔灌注桩上述施工工序中的任何一个出现问题都将会影响整个钻孔灌注桩的施工质量。因此，必须仔细了解钻孔灌注桩施工工序中的任何一个环节，严格按照相关要求施工，防止质量问题的出现，及时有效地完成桩基施工任务。

1.1 施工准备

原材料的质量是影响钻孔灌注桩施工质量的决定性因素，因而在原材料的选用和检验方面要科学合理，严格按照国家相关规范执行，在此基础上选料还应与桥梁所处特殊环境及工程相关要求相符。例如，为了防止因混凝土流动性较差造成的堵管问题，一般选用卵石、石子含泥量不大于2%；在进行深桩混凝土的浇筑时要加适量缓凝剂，这是因为混凝土的初凝时间一般为3到5个小时，而深桩灌注则需要5到7个小时，因此应加适量缓凝剂延长混凝土初凝时间。

1.2 打桩施工流程

打桩按顺序不同可分为：由中间向四周打，由中间向两面打及由一侧向单一方面打三种方式。不同的打桩方式优缺点各不相同，打桩速度及桩基质量也不尽相同，例如由一侧向单一方面打桩的方式，可以减少桩机的移动，加快打桩速度，提高打桩效率，但与此同时它会使土壤向一侧作技术性灌注，因此，确定打桩方式时应考虑工程特点及要求，桩机大小及性能以及周边环境（如地基土壤状况等）等因素的综合影响。打桩的操作一般历经三个过程，首先是首批灌注，然后是后续灌注，最后是后期灌注。在第一过程中，必须注意灌注量以及导管和桩直径的相关关系。一般来讲，孔径越大，其灌注的量也大，随着灌注量的增大，其搅拌的时间也逐步增多，这样最容易发生离析，在首批灌注过程中，常常会发生导管堵塞现象，其中原因基本如此。冲击钻进成孔工艺中，采用直径为1.0m铸钢件十字形冲击钻头，正循环冲击钻进，泥浆护壁成孔工艺。开钻时，首先向护筒加入一定数量的黏土、清水、膨润土和碱面，用小冲程高频率的冲击方法进行钻进，以达到造浆护壁的目的。其技术参数为：冲击行程 1.0m～1.5m，冲击频率 l0次/min～l5次/min。

2 钻孔灌注桩相关质量问题以及对策分析

2.1 工程概况

荆州长江公路大桥位于湖北省荆州市,是207国道跨长江的一座特大型桥。桥位处江面宽约3000m，江中有一沙洲，称为三八洲。三八洲将桥位分为南北两汊，其中北汊宽约700m，南汊宽约 450m，三八洲长约1100m。桥梁全长为4177.60m。桥址区地表出露地层为第四纪松软堆积砂卵石层，下伏基岩为泥岩、粉细砂岩，基岩顶部埋深116～128m。设计行车速度：100km/h。设计荷载：汽2超20，挂2120。桥面宽度：行车道净宽21.5m，桥面总宽为24.5m(斜拉桥段27.0m)，不设非机动车道和人行道。大桥共由九个桥段组成，自北向南依次为:北岸桥：长926m。

2.2 导管连接渗漏问题

本工程在施工时，进行导管灌注相关施工，当在江心进行水下混凝土的浇筑时，导管出现大量涌水现象，导致孔中泥浆下降。这种导管连接渗漏问题，归于导管进水一类，对于我国桥梁施工来说，管内进水是其基本问题之一。实际上，导管进水，一般都是工作疏忽而至，严重者，导管进水后，由于大量水的侵蚀，加上压力的改变导致导管拔脱，后果不堪设想。所以，在导管施工过程中，必须对导管进行常规检查，检查项目包括检漏和抗拉，并对导管连接处进行固定，对导管进行统一管理，对施工人员一定要进行施工前培训以及技术交底；对有质量问题的导管绝对不能投入工程施工当中，同时，应在满足规范的条件下，增大导管直径。

2.3 卡管处理技术措施

在水利工程钻孔灌注桩施工中，容易出现卡管现象。总而言之，卡管是最常见的现象，原因不外乎有：混凝土和易性、流动性差造成离析，各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在管中停留时间过长而卡管，导管进水造成混凝土离析等。为了避免卡管的发生，必须在导管施工过程中，严格检查导管各个部位，控制粗骨料的粒径，对于不符合要求而且粒径过大的骨料，直接舍去，同时控制搅拌时间，缩短混凝土在导管中的停留时间。提升导管要准确可靠，灌注砼过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程。

2.4 坍孔技术处理措施

坍孔现象又是水利工程钻孔灌注桩施工中容易出现的问题，坍孔的产生，主要是因为孔内水突然变少，而空口出现密集的水泡，而钻具也进尺相当困难，同时钻机的工作符合大幅提高。当在探测孔深时，如果出现测量深度与钻进深度不一致，则坍塌现象已经发生。至于坍孔如何发生，一般有多种情况。1）当泥浆的比例不够，导致护臂不牢固，这种情况经常会导致施工中发生坍孔。2）孔内水位太低，一般情况下，孔内水位太低，造成孔内静水压力的减小，在施工中，也就相对地减小了钻孔内的水头，当在透水性强的砂层中施工时，净水压力不够，空内壁的土砂会落入孔内，来增大净水压力，这样就形成坍孔。3）护筒太浅，导致孔口坍塌。对于坍孔现象，必须严格避免。在施工过程中，严格遵循相关施工规范，对于施工成孔必须测量其相关数据，满足预定要求，并在吊放钢筋笼前进行清空，保证孔倾斜度小于1%。在松散的粉砂土、淤泥层或流砂中钻进时，应控制进尺，选用较大比重、粘度、胶体率的优质泥浆，如孔口坍塌，可回填重新埋设护筒再钻。或下钢护筒至未坍处以下至少1米。孔内坍塌不严重者，可加大泥浆比重继续钻进。较严重者，可回填粘土到坍塌位置以上1-2米，甚至全部回填再钻。若坍塌埋住钻头，应先清孔，后提起钻头。

3 结语

毋庸置疑，钻孔灌注桩施工技术在当前的桥梁施工中的应用日益普及，而钻孔灌注桩施工技术难度相当大，因此在施工中必须强化工艺的实施策略，明细施工中容易出现问题的种种工序，加强工程施工中技术交底工作，把质量问题控制于无形之中，对于已经出现的质量问题，应按照相关规范，对问题进行相关处理，经过处理后，达到相关技术要求。相信随着我国桥梁建设的逐步发展，钻孔灌注桩技术也会日臻成熟，其技术的应用也会更上一层楼。

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