钻孔灌注桩技术在水利施工中的应用

钻孔灌注桩技术在水利施工中的应用

【摘要】：本文基于钻孔灌注桩施工工艺、方法以及质量控制从桩位放样到水下浇筑混凝土全过程进行汇报和阐述，以期能为一些同业者提供一些参考的建议。

【关键词】： 钻孔灌注桩 施工工艺质量控制

灌注桩水下混凝土浇注形成机理是当钻机开钻成孔后，通过提高泥浆的质量从而减少塌孔发生机率及孔底沉渣数量，通过清孔和验孔合格后进行浇注混凝土从而形成混凝土桩的施工工艺。

一、钻孔灌注桩施工前的准备工作

1、施工放样

施工平台修筑完成后，对桩基中心进行测量定位。中心点位宜采用全站仪极坐标法、导线法进行，水中点位采用全站仪极坐标法或交会法进行中心定位。其精度在规范要求2cm以内，在限差内时取放样点连线构成图形之几何中心作为点位中心点。中心点与桩中心偏差在15mm以内，待中心点位确定后设置点位护桩，护桩采用直径20mm，长1.5 米的钢筋，呈十字形布置。

2、钻孔泥浆

开挖泥浆池，选择并备足良好的造浆粘土及膨润土，造浆量为2倍的桩的混凝土体积，保证满足钻孔内泥浆顶标高始终高于外部水位或地下水位1.0～1.5m，泥浆比重可根据钻进不同地层及时调整，使泥浆的压力超过静水压力，在孔壁上形成一层泥皮，阻隔孔隙渗流，保护孔壁防止坍塌。泥浆性能指标如下：泥浆比重：岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4。粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。含砂率：新制泥浆不大于4%。胶体率：不小于95%。PH值：大于6.5。针对不同地质调整泥浆指标，钻孔中泥浆比重在1.3左右，经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率，并做好记录。经常注意地层变化，在地层变化处捞取碴样，判断地质类别，并与设计提供的地质剖面图相对照，及时根据地质条件调整钻进工艺。钻孔作业连续进行。因特殊情况必须停钻时，将钻锥提至孔外，以防埋钻，并在孔口加护盖，以策安全。

3、清孔

清孔采用换浆法，以相对密度较低的泥浆逐步把钻孔内浮悬的钻碴和相对密度较大的泥浆换出，换至孔内泥浆的相对密度低于1.1以下为止，且孔底最终沉碴厚度不得大于设计和规范要求。

4、钢筋骨架的制作和安装

钢筋笼在钢筋加工厂分节制作，用平板车运至施工现场。钢筋笼骨架内架设△撑架，防止钢筋骨架在运输和就位时变形；在钢筋笼骨架环筋上每2m设置一组轮式砂浆垫块，一组4块，上下两组交错布置，保证钢筋笼顺利安装就位。当孔清孔验收合格后，利用吊车将钢筋骨架吊入桩孔内，吊放钢筋保证满足钻孔内泥浆顶标高始终骨架入桩孔时，下落速度要均匀，避免碰撞孔壁，如下放遇到困难时，不可强行插入，以免钢筋笼变形或孔壁塌落。骨架落到设计标高后，将其校正在桩中心位置并在钢筋笼顶部用钢筋框架焊接固定，防止浇注时骨架上浮。

5、导管安装

灌注砼时，导管埋入砼的深度一般宜控制在2m～6m范围之内。当拌和物内掺有缓凝剂、灌注速度较快、导管较坚固并有足够的起重能力，可适当加大埋深，但最好也不要大于8m（即允许导管最大埋深处），导管外侧可正常灌注。井孔上仪器发生响声并亮红灯时，即可提升导管4m或6m（即允许最大埋深减去最小埋深2m），并拆除提升的导管，装上漏斗，继续灌注，不需要测深的专职人员，可免去测深时所耗时间，加快了灌注的速度。

二、水下混凝土浇筑工艺

1、水下混凝土要求与浇筑准备

配合比设计要求：试配成的混凝土强度，应比桩身设计强度提高一个等级。用水量及水泥用量，应比普通混凝土大，水泥用量不宜小于350kg/m3；当掺用外加剂、掺和料时，水泥用量可减少，但不得小于300 kg/m3。 含砂量及水灰比是技术关键，含砂量宜取40%～45%，水灰比能直接体现混凝土和易性及流动性。在钻孔灌注桩水下砼灌注中发生堵管等问题往往砼的坍落度、初凝时间等性能指标有关，所以必须严把砼质量关。砼原材料。细骨料宜选用中砂，细度模数在2.6～3.0之间为宜；粗骨料宜优先选用卵石，其含泥量应小于2%，以确保砼和易性、流动性，防止堵管现象。要防止钢筋笼上浮，钢筋笼上浮的主要原因是由于孔内砼面上升太快，其流动引起的钢筋笼上升力大于了钢筋笼重量及摩阻力，对于小直径桩易发生。为防止水下混凝土浇注时钢筋笼上浮，一方面应确保桩孔内钢筋笼构造和位置严格按设计要求焊制和安装固定到位，另一方面当浇注到钢筋笼底部时放料要缓慢，以及尽量减小导管埋深以减小冲力。

2、水下混凝土浇筑施工

计算砼的首灌用量，保证首灌时导管的埋深及关注的连续性。一般情况是先将漏斗口封住，将砼储存满一漏斗后，打开阀门，同时立即连续灌注砼至达到首灌数量要求。砼拌和物运至灌注地点时，派专人检查其均匀性和坍落度，如不符和要求时，进行二次拌和，二次拌和仍不符合要求时，停止使用作废。

三、钻孔灌注桩施工质量控制及检验

灌注桩属于隐蔽工程，由于影响水下混凝土浇注质量的因素很多，对其浇注过程每一环节都必须要严格要求，对各种影响因素都应作周密的考虑，如地质因素钻孔工艺、泥浆护孔、混凝土的配制、浇注工艺操作等。在保证配制混凝土质量合格的前提下，其他问题都可以概括为导管内混凝土的冲击力大于了混凝土的灌入阻力。要克服很大的灌入阻力保证混凝土桩身质量，必须有冲出力，冲出力越大，完成每一斗混凝土灌注的时间越短，混凝土桩身越均匀。由于混凝土是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样。因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌，则易造成混凝土粗骨料在桩芯堆积，随半径增大而递减，桩身不均匀，则影响桩的抗压强度。

水下混凝土操作要点：终孔检查后，应迅速清孔，不可停歇过久，使泥浆、钻渣沉淀增多，造成清孔工作困难甚至坍孔，清孔质量也是保证水下混凝土灌注的顺利进行的重要因素，清孔必须连续进行；导管配节必须满足导管底距孔底50厘米左右的要求，底节导管长度为4.0m，并记录编节顺序；导管在使用前或使用一个时期后，对其丝口完整情况与接头拼接与密闭情况进行检查试验，导管拆除必须及时清洗；二次清孔完成后，及时进行水下混凝土灌注作业，其间隔时间越短越好；料斗安装好后，必须向导管内投入封底橡胶球，再盖隔离板，料斗内存满混凝土后，迅速提起隔离板并加快施工放料速度，首批灌注混凝土的导管埋入深度1.0m以上，确保封底成功。

每根桩应按设计要求埋好探测管，探测管固定应牢靠，接头应密封不漏浆，上下口应密闭，保证管内不进杂物。钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差应符合规范要求。灌注砼期间，配备水泵、吸泥机及高压射水管等设备，以保持井内水头和及时处理灌注故障。灌注首批砼时导管下口至孔底的距离为25～40cm，导管埋入砼中深度不小于1m。砼的灌注连续进行，有短时间的停歇时，经常起动导管，使混凝土保持足够的流动性，严禁将导管口拔离砼面。井孔内砼面位置的探测，采用比重锤探测。砼灌注到桩顶上部5m以内时，不再提升导管，待灌注至规定标高一次提出导管，拔管采用慢提及震动器震动，以保砼密实。灌注的桩顶标高预加0.5-1m，以保证砼强度，多余部分接桩前必须凿除，残余桩头无松散层。灌注时按规定制取砼试验件，灌注完成后即时清洗灌注工具。在灌注过程中，将孔内溢出的水或泥浆引流至适当地点处理，不得随意排放，污染环境及河流。钻孔桩或孔的质量检查包括孔中心位置、孔径、倾斜度、孔深度、沉淀厚度等，符合规范要求。

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