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[摘 要]文章针对水利工程灌注桩施工工艺及施工技术质量控制等问题进行了分析与探讨。
[关键词]水利工程；灌注桩；施工技术；控制要点
中图分类号：F416.9文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0146-01
钻孔灌注桩是水利工程中较常见的一种基础形式。因其具有承载力高、可以穿越软硬岩层及施工方便等优点被广泛使用。但由于灌注桩属于隐蔽工程，大部分是在水下进行的，质量检查也比较困难，因此对其施工过程每一环节都必须严格要求，稍有不慎或措施不严就会在灌注中产生质量缺陷， 在灌注桩施工过程中，严格按施工实施细则要求，按工序进行质量控制。
1 灌注桩施工技术工艺
1.1 钻机就位
在准备阶段对工程施工场地进行平整和压实，如在施工现场遇到深水区或淤泥层很厚时，则需要进行工作平台的搭设。建立子控制网，确保其能够符合建筑物施工工程的整体测量。对拟建的施工桩位进行放样，同时在其他观测站进行观测和复核。桩位的控制是水利工程灌注桩技术施工中的一项重要内容，只有桩位准确才能确保施工顺利进行。
1.2 护筒的埋设
桩位的固定措施主要是埋设护筒，通过埋设护筒，对钻头的钻进方向进行有效引导。进行护筒埋设时，护筒的直径应比桩孔大10cm 左右，可以使钻头在孔内顺利提升。在安装护筒时，应确保其中心线与桩位中心线的偏差保持在50mm以内。护筒埋设的入土深度应根据土质不同进行调整，如在砂石土质中其深度应当大于1.5m，如在粘土土质中其深度应不小于1m，同时确保孔内的泥浆比地下水位高出1m左右。护筒埋设应牢固和密实，为防止出现渗水现象，护筒与孔壁之间使用粘土进行夯实。
1.3 钻头和孔口管施工
钻孔桩的设计孔径为1.5m 以上时，选择钻头时对其钢材质量有较高的强度要求，确保钻头的质量、角度以及钻头切削内刃的强度。如钻头在施工过程中发生断裂，则会造成孔内事故，不仅延误工期而且将造成经济损失。埋设孔口管时，为确保孔口不会发生坍塌，孔口管采用厚度δ=5mm以上的钢板卷制，直径为1800mm。
1.4 护壁泥浆
泥浆的主要作用是支撑孔壁、稳定底层、对悬浮的钻渣进行清理，同时通过泥浆渗透到孔壁周围的底层，阻断渗漏通道，因此，泥浆对孔壁具有十分重要的保护作用。泥浆比重控制在1.2～1.3，粘度22～25s，胶体率>97%，内泥浆面控制在离孔口50cm以内。
1.5 钢筋笼的制作与安装
首先根据施工图纸的要求，进行调直、去锈、焊接。钢筋笼的主体应当使用整根的钢筋，如需对接，则尽量使用搭接、焊接头，搭接处的末端不设置弯钩。其次，为保证钢筋笼外混凝土保护层的厚度符合设计要求，在其上下端及中间每隔4m 在一横截面上设置混凝土块。钢筋笼吊装之前，先对钻孔进行检测。主要检测钻孔内有无坍塌和孔壁有无影响钢筋安装的障碍物，如突出尖石、树根等，以确保钢筋笼的安装。钢筋笼吊装时对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，遇障碍物可慢起慢落和正反旋轉使之下落。无效时立即停止下落，查明原因后再安装。禁止高起猛落、强行下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。
2 钻孔灌注桩施工控制要点
2.1 成孔的垂直度
钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要指标，垂直度的检测应该是保证桩身质量的重要环节。为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀，土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，使用自重大的钻机和刚度大的钻杆则较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要打慢档。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效的方法。导正装置经工程实践表明，也是防止孔斜的简单有效的方法。
2.2 成孔的深度
1）如测量有误达则不到设计深度。一般施工队伍常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，有的收缩量可达1%左右，测50m的孔就会产生0.5m左右的误差。采用细钢丝测绳要当心数标松动错位。彻底避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳，每次终孔一定把测绳拿去核实。
2）钻孔入岩深度达不到设计要求。更多的是由于地层分布不均匀，如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈导致判断失误。入岩深度的控制因钻孔工艺不同而有所区别。反循环工艺和冲击钻成孔的桩，可采用岩样鉴别法。此外，还需注意每个桩的入岩和终孔的岩样最好留样备案，直至工程使用正常，沉降稳定。
2.3 钻孔的孔径
与孔径有关的质量问题有：
1）由于孔径小于规范要求，桩的截面缩小，承载能力降低，实际上降低了桩的安全系数。2）软弱土层一般都在地层上部，缩颈现象也发生在此段，而桩的内力也是上段大，容易造成桩身抗压强度不够而破坏。3）由于孔径达不到要求，导致钢筋笼无保护层，桩的抗压弯能力消弱或丧失。
2.4 孔内的泥浆
在钻孔灌柱桩的施工中，泥浆质量差，会形成如下的不良后果：
1）形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，在砂性土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。
2）泥浆稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮质量差、厚度大，大大降低桩的侧摩阻力。
3）稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附，导致钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流动半径，使砼骨料大部分堆积在桩芯部位，而钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。故对泥浆质量的管理决不是个小问题，一定要严格要求施工单位按规范要求严格控制。
2.5 孔内的沉渣与沉淤
沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果速度能达到2～3m/s。是正循环的40倍以上，故携渣能力强。为此，可采用正循环成孔，反循环清孔的工艺。此法现场只需增加一台6m3的空压机即可，费用不大，简便易行，效果良好。
无论采用反循环还是正循环成孔工节，都应重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。此时灌注砼，砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。
2.6 混凝土的灌注
导管法水下灌注混凝土质量难以控制的主要原因是：1）不能象上部结构施工那样逐层振捣；2）由于导管埋在泥浆和混凝土中，混凝土的灌入阻力是相当大的，灌入阻力可按下式估算：R=π（D2-d2） （L1rw+L2rh）/4式中；D为桩直径；d为导管直径；rw为泥浆重度；rh为砼重度。要克服很大的灌入阻力保证混凝土桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成混凝土灌注的时间越短，砼桩身越均匀。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。桩身不匀，则影响桩身混凝土的抗压强度和桩的承载能力。
3 结语
要保证钻孔灌注桩的施工质量，主要是加强现场技术施工管理、施工操作人员要有高度责任心，对桩施工的每个环节都要高度重视并精心施工。
参考文献
[1] 李传秋，王辉.水利工程灌注桩的施工措施[J].中国新技术新产品， 2011.
[关键词]水利工程；灌注桩；施工技术；控制要点
中图分类号：F416.9文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0146-01
钻孔灌注桩是水利工程中较常见的一种基础形式。因其具有承载力高、可以穿越软硬岩层及施工方便等优点被广泛使用。但由于灌注桩属于隐蔽工程，大部分是在水下进行的，质量检查也比较困难，因此对其施工过程每一环节都必须严格要求，稍有不慎或措施不严就会在灌注中产生质量缺陷， 在灌注桩施工过程中，严格按施工实施细则要求，按工序进行质量控制。
1 灌注桩施工技术工艺
1.1 钻机就位
在准备阶段对工程施工场地进行平整和压实，如在施工现场遇到深水区或淤泥层很厚时，则需要进行工作平台的搭设。建立子控制网，确保其能够符合建筑物施工工程的整体测量。对拟建的施工桩位进行放样，同时在其他观测站进行观测和复核。桩位的控制是水利工程灌注桩技术施工中的一项重要内容，只有桩位准确才能确保施工顺利进行。
1.2 护筒的埋设
桩位的固定措施主要是埋设护筒，通过埋设护筒，对钻头的钻进方向进行有效引导。进行护筒埋设时，护筒的直径应比桩孔大10cm 左右，可以使钻头在孔内顺利提升。在安装护筒时，应确保其中心线与桩位中心线的偏差保持在50mm以内。护筒埋设的入土深度应根据土质不同进行调整，如在砂石土质中其深度应当大于1.5m，如在粘土土质中其深度应不小于1m，同时确保孔内的泥浆比地下水位高出1m左右。护筒埋设应牢固和密实，为防止出现渗水现象，护筒与孔壁之间使用粘土进行夯实。
1.3 钻头和孔口管施工
钻孔桩的设计孔径为1.5m 以上时，选择钻头时对其钢材质量有较高的强度要求，确保钻头的质量、角度以及钻头切削内刃的强度。如钻头在施工过程中发生断裂，则会造成孔内事故，不仅延误工期而且将造成经济损失。埋设孔口管时，为确保孔口不会发生坍塌，孔口管采用厚度δ=5mm以上的钢板卷制，直径为1800mm。
1.4 护壁泥浆
泥浆的主要作用是支撑孔壁、稳定底层、对悬浮的钻渣进行清理，同时通过泥浆渗透到孔壁周围的底层，阻断渗漏通道，因此，泥浆对孔壁具有十分重要的保护作用。泥浆比重控制在1.2～1.3，粘度22～25s，胶体率>97%，内泥浆面控制在离孔口50cm以内。
1.5 钢筋笼的制作与安装
首先根据施工图纸的要求，进行调直、去锈、焊接。钢筋笼的主体应当使用整根的钢筋，如需对接，则尽量使用搭接、焊接头，搭接处的末端不设置弯钩。其次，为保证钢筋笼外混凝土保护层的厚度符合设计要求，在其上下端及中间每隔4m 在一横截面上设置混凝土块。钢筋笼吊装之前，先对钻孔进行检测。主要检测钻孔内有无坍塌和孔壁有无影响钢筋安装的障碍物，如突出尖石、树根等，以确保钢筋笼的安装。钢筋笼吊装时对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，遇障碍物可慢起慢落和正反旋轉使之下落。无效时立即停止下落，查明原因后再安装。禁止高起猛落、强行下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。
2 钻孔灌注桩施工控制要点
2.1 成孔的垂直度
钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要指标，垂直度的检测应该是保证桩身质量的重要环节。为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀，土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，使用自重大的钻机和刚度大的钻杆则较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要打慢档。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效的方法。导正装置经工程实践表明，也是防止孔斜的简单有效的方法。
2.2 成孔的深度
1）如测量有误达则不到设计深度。一般施工队伍常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，有的收缩量可达1%左右，测50m的孔就会产生0.5m左右的误差。采用细钢丝测绳要当心数标松动错位。彻底避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳，每次终孔一定把测绳拿去核实。
2）钻孔入岩深度达不到设计要求。更多的是由于地层分布不均匀，如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈导致判断失误。入岩深度的控制因钻孔工艺不同而有所区别。反循环工艺和冲击钻成孔的桩，可采用岩样鉴别法。此外，还需注意每个桩的入岩和终孔的岩样最好留样备案，直至工程使用正常，沉降稳定。
2.3 钻孔的孔径
与孔径有关的质量问题有：
1）由于孔径小于规范要求，桩的截面缩小，承载能力降低，实际上降低了桩的安全系数。2）软弱土层一般都在地层上部，缩颈现象也发生在此段，而桩的内力也是上段大，容易造成桩身抗压强度不够而破坏。3）由于孔径达不到要求，导致钢筋笼无保护层，桩的抗压弯能力消弱或丧失。
2.4 孔内的泥浆
在钻孔灌柱桩的施工中，泥浆质量差，会形成如下的不良后果：
1）形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，在砂性土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。
2）泥浆稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮质量差、厚度大，大大降低桩的侧摩阻力。
3）稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附，导致钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流动半径，使砼骨料大部分堆积在桩芯部位，而钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。故对泥浆质量的管理决不是个小问题，一定要严格要求施工单位按规范要求严格控制。
2.5 孔内的沉渣与沉淤
沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果速度能达到2～3m/s。是正循环的40倍以上，故携渣能力强。为此，可采用正循环成孔，反循环清孔的工艺。此法现场只需增加一台6m3的空压机即可，费用不大，简便易行，效果良好。
无论采用反循环还是正循环成孔工节，都应重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。此时灌注砼，砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。
2.6 混凝土的灌注
导管法水下灌注混凝土质量难以控制的主要原因是：1）不能象上部结构施工那样逐层振捣；2）由于导管埋在泥浆和混凝土中，混凝土的灌入阻力是相当大的，灌入阻力可按下式估算：R=π（D2-d2） （L1rw+L2rh）/4式中；D为桩直径；d为导管直径；rw为泥浆重度；rh为砼重度。要克服很大的灌入阻力保证混凝土桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成混凝土灌注的时间越短，砼桩身越均匀。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。桩身不匀，则影响桩身混凝土的抗压强度和桩的承载能力。
3 结语
要保证钻孔灌注桩的施工质量，主要是加强现场技术施工管理、施工操作人员要有高度责任心，对桩施工的每个环节都要高度重视并精心施工。
参考文献
[1] 李传秋，王辉.水利工程灌注桩的施工措施[J].中国新技术新产品， 2011.