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摘要：近几年来，我国的水利建设处于快速发展时期，在施工技术上取得了新的突破。作者针对淤泥层的特殊地质条件，工程灌注桩的特点，介绍灌注桩施工工艺在施工过程中的实际应用，提高了施工效率，降低了工程成本，创造了社会效益。
关键词：灌注桩；水利工程；施工
前言
水利工程施工建设周期性强，施工任务重，时间紧，强度大。采用钻冲组合施工在地质条件复杂的水下灌注桩施工，工程质量得到了提高，加快了施工进度，节约了工程成本，取得了较好的社会经济效益。
1、工程概况现状及分析
从地质剖面图1可以看出，地质分布从上至下为：耕植土、流塑状淤泥层、粉质粘土、全风化砾砂岩，局部有淤泥质粉砂，强风化砾砂岩、中风化砾砂岩，其中流塑状淤泥层平均厚度为4.87m。
1.1 调查研究
不同地层试桩充盈系数情况见表1。
从表1可知，灌注桩充盈系数过大的主要地质层是流塑状淤泥层，其充盈系数为2.29～2.41，累积权重为63.0％。扣除全风化层(全风化层充盈系数己在1.2范围以内)，淤泥层实际权重为：27.602／(27.602+6.758+0.618)=78.9％。其计算过程见表2，由表2可知，只要将流塑状淤泥层充盈系数下降至1.18，就可以达到目标值。
1.2 分析
从人员、设备、材料、方法、环境五个方面采用鱼刺法对充盈系数过大的原因进行分析，见图2。从图中可以看出，共有6项因素造成灌注桩充盈系数过大，其中流塑状淤泥层是环境客观因素，是不可变因素，只有通过改变其他因素，如钻孔工艺、人员配备、机器设备等才能达到充盈系数。经分析，采用钻孔灌注桩为最佳方案。
2、施工方案
2.1 钻孔灌注桩的特点
与沉入桩中的锤击法相比，施工噪声和震动要小的多；能建造比预制桩的直径大的多的桩；在各种地基上均可使用；施工质量的好坏对桩的承载力影响很大；因混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土质量较难控制。
采用灌注桩的是过渡段的基坑围护，其技术参数为：φ1000@1150灌注桩200根，混凝土1655.5m3；φ800@1100灌注桩406根，混凝土3364.7m3，灌注桩平面见图3。设计要求灌注桩桩底进入强风化砾砂岩和中风化砾砂岩层。
2.2 采用钻冲组合成孔法
采用300型回旋钻机钻至强风化面后，该钻机扭矩大，转速高，成孔效率也比一般钻机高，适合在强风化层或卵石层中钻进。再用CZ-22冲击钻机冲击强风化及中风化层直至设计孔底标高，钻冲组合成孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。布孔过程中应标志孔号(按单元划分)，序列孔(Ⅰ Ⅱ Ⅲ的确定)，布孔位置应由测量测放，孔位应在误差范围之内。10根桩的充盈系数进行统计和效果确认，见表3。
采用钻冲组合成孔法进行施工后，充盈系数平均值从实施前的1.34降低到1.14，充盈系数符合规范要求，93.84％的桩基充盈系数减小到了1.20以下，大大减少施工成本。
2.3 钻冲成孔施工工艺流程(见图4)
3、施工实施
钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实，并加强施工质量管理，密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量，力争将隐患消除在成桩之前。因此在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范，核查地质和有关灌注桩方面的资料，对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录，以便有效地对桩基施工质量加以控制。
钻孔灌注桩施工过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。
3.1 放样定位
为确保桩位的准确性，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，钻机位置的偏差应小于2cm。工程开工前，根据轴线及桩位布置情况，在场地内建立测量控制网，然后依据控制网测放各桩位中心点。钻机应保证垂直。
3.2 埋设护筒
护简要求坚固耐用，不漏水，一般选用钢护筒。其内径应比钻孔直径大，旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm，每节长度约2～3m。孔壁不坍塌保证了钻孔成功。在埋护筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0～1.5m的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。
3.3 钻孔
钻孔是一道关键工序，钻孔的次序应实事先安排好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要太远。在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量。针对本工程的地质特点，桩基以中风化泥质粉砂岩作为桩端持力层。为保证开孔质量，必须对好中线及垂直度，压好护筒。在护筒埋设并定位后，使用回转钻机钻进。在成孔过程中采用泥浆护壁。在施工中要不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否偏斜。在施工过程中泥浆比重一般控制在1.2～1.3之间，泥浆在循环过程中在孔壁表面形成泥皮，它和泥浆的自重对孔壁起到保护作用，防止孔壁坍塌。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土，以免附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。
3.4 清孔
成装置量与桩身曲直受钻孔的深度、直径、位置和孔形影响。隔时过长泥浆沉积，会引起钻孔坍塌，所以在终孔检查符合设计要求时，应立即清理孔底。在钻机钻至设计孔深后，将钻头提离孔底300～500mm，慢转，开足泵量进行一次清孔。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，灌注水下混凝土前沉渣厚度小于31cm；当孔壁不易坍塌时，小于21cm。对于柱桩在射水或射风前，沉渣厚度小于6em。清孔通常采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。清孔重点是搅碎孔底较大颗粒的泥块，同时上返孔内尚未返出孔外的钻渣。时间为3h左右。
3.5 下导管
采用丝扣连接的导管，其内径φ255，底管长度为5m，中间每节长度一般为2.8m。在导管使用前，必须对导管进行外观检查、对接检查和压水试验。导管长度应与孔深相配，即二次清孔时能下至孔底；水下浇筑时，导管底端距孔底0.6m左右，混凝土应能顺利从导管内灌至孔底。导管在孔口连接处设置密封圈使其牢固，吊放位置居中，轴线笔直，稳定沉放，避免卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。
3.6 灌注水下混凝土
清孔完毕，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注的桩标高应加一定的高度，一般应比设计高出不小于1.0m；预加高度在浇筑墩柱混凝土前凿除，在凿除时须防止损毁桩身。灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。浇筑时导管埋深控制在2～6m，拆管前专人测量孔内混凝土面，并做记录，浇筑混凝土接近桩顶标高时，应控制最后一次浇筑量，确保桩顶标高符合设计要求。
4、结束语
灌注桩施工过程是一个复杂的系统工程，其影响因素众多，实施干扰相悖。要做好灌注桩这一隐蔽工程作业，必须做好以上几方面工作，才能使工程质量可控，从而达到预期的灌浆施工目的。灌注桩的应用对水利工程施工有着极其重要的意义。
关键词：灌注桩；水利工程；施工
前言
水利工程施工建设周期性强，施工任务重，时间紧，强度大。采用钻冲组合施工在地质条件复杂的水下灌注桩施工，工程质量得到了提高，加快了施工进度，节约了工程成本，取得了较好的社会经济效益。
1、工程概况现状及分析
从地质剖面图1可以看出，地质分布从上至下为：耕植土、流塑状淤泥层、粉质粘土、全风化砾砂岩，局部有淤泥质粉砂，强风化砾砂岩、中风化砾砂岩，其中流塑状淤泥层平均厚度为4.87m。
1.1 调查研究
不同地层试桩充盈系数情况见表1。
从表1可知，灌注桩充盈系数过大的主要地质层是流塑状淤泥层，其充盈系数为2.29～2.41，累积权重为63.0％。扣除全风化层(全风化层充盈系数己在1.2范围以内)，淤泥层实际权重为：27.602／(27.602+6.758+0.618)=78.9％。其计算过程见表2，由表2可知，只要将流塑状淤泥层充盈系数下降至1.18，就可以达到目标值。
1.2 分析
从人员、设备、材料、方法、环境五个方面采用鱼刺法对充盈系数过大的原因进行分析，见图2。从图中可以看出，共有6项因素造成灌注桩充盈系数过大，其中流塑状淤泥层是环境客观因素，是不可变因素，只有通过改变其他因素，如钻孔工艺、人员配备、机器设备等才能达到充盈系数。经分析，采用钻孔灌注桩为最佳方案。
2、施工方案
2.1 钻孔灌注桩的特点
与沉入桩中的锤击法相比，施工噪声和震动要小的多；能建造比预制桩的直径大的多的桩；在各种地基上均可使用；施工质量的好坏对桩的承载力影响很大；因混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土质量较难控制。
采用灌注桩的是过渡段的基坑围护，其技术参数为：φ1000@1150灌注桩200根，混凝土1655.5m3；φ800@1100灌注桩406根，混凝土3364.7m3，灌注桩平面见图3。设计要求灌注桩桩底进入强风化砾砂岩和中风化砾砂岩层。
2.2 采用钻冲组合成孔法
采用300型回旋钻机钻至强风化面后，该钻机扭矩大，转速高，成孔效率也比一般钻机高，适合在强风化层或卵石层中钻进。再用CZ-22冲击钻机冲击强风化及中风化层直至设计孔底标高，钻冲组合成孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。布孔过程中应标志孔号(按单元划分)，序列孔(Ⅰ Ⅱ Ⅲ的确定)，布孔位置应由测量测放，孔位应在误差范围之内。10根桩的充盈系数进行统计和效果确认，见表3。
采用钻冲组合成孔法进行施工后，充盈系数平均值从实施前的1.34降低到1.14，充盈系数符合规范要求，93.84％的桩基充盈系数减小到了1.20以下，大大减少施工成本。
2.3 钻冲成孔施工工艺流程(见图4)
3、施工实施
钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实，并加强施工质量管理，密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量，力争将隐患消除在成桩之前。因此在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范，核查地质和有关灌注桩方面的资料，对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录，以便有效地对桩基施工质量加以控制。
钻孔灌注桩施工过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。
3.1 放样定位
为确保桩位的准确性，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，钻机位置的偏差应小于2cm。工程开工前，根据轴线及桩位布置情况，在场地内建立测量控制网，然后依据控制网测放各桩位中心点。钻机应保证垂直。
3.2 埋设护筒
护简要求坚固耐用，不漏水，一般选用钢护筒。其内径应比钻孔直径大，旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm，每节长度约2～3m。孔壁不坍塌保证了钻孔成功。在埋护筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0～1.5m的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。
3.3 钻孔
钻孔是一道关键工序，钻孔的次序应实事先安排好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要太远。在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量。针对本工程的地质特点，桩基以中风化泥质粉砂岩作为桩端持力层。为保证开孔质量，必须对好中线及垂直度，压好护筒。在护筒埋设并定位后，使用回转钻机钻进。在成孔过程中采用泥浆护壁。在施工中要不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否偏斜。在施工过程中泥浆比重一般控制在1.2～1.3之间，泥浆在循环过程中在孔壁表面形成泥皮，它和泥浆的自重对孔壁起到保护作用，防止孔壁坍塌。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土，以免附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。
3.4 清孔
成装置量与桩身曲直受钻孔的深度、直径、位置和孔形影响。隔时过长泥浆沉积，会引起钻孔坍塌，所以在终孔检查符合设计要求时，应立即清理孔底。在钻机钻至设计孔深后，将钻头提离孔底300～500mm，慢转，开足泵量进行一次清孔。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，灌注水下混凝土前沉渣厚度小于31cm；当孔壁不易坍塌时，小于21cm。对于柱桩在射水或射风前，沉渣厚度小于6em。清孔通常采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。清孔重点是搅碎孔底较大颗粒的泥块，同时上返孔内尚未返出孔外的钻渣。时间为3h左右。
3.5 下导管
采用丝扣连接的导管，其内径φ255，底管长度为5m，中间每节长度一般为2.8m。在导管使用前，必须对导管进行外观检查、对接检查和压水试验。导管长度应与孔深相配，即二次清孔时能下至孔底；水下浇筑时，导管底端距孔底0.6m左右，混凝土应能顺利从导管内灌至孔底。导管在孔口连接处设置密封圈使其牢固，吊放位置居中，轴线笔直，稳定沉放，避免卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。
3.6 灌注水下混凝土
清孔完毕，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注的桩标高应加一定的高度，一般应比设计高出不小于1.0m；预加高度在浇筑墩柱混凝土前凿除，在凿除时须防止损毁桩身。灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。浇筑时导管埋深控制在2～6m，拆管前专人测量孔内混凝土面，并做记录，浇筑混凝土接近桩顶标高时，应控制最后一次浇筑量，确保桩顶标高符合设计要求。
4、结束语
灌注桩施工过程是一个复杂的系统工程，其影响因素众多，实施干扰相悖。要做好灌注桩这一隐蔽工程作业，必须做好以上几方面工作，才能使工程质量可控，从而达到预期的灌浆施工目的。灌注桩的应用对水利工程施工有着极其重要的意义。