水利工程灌注桩施工工艺流程和控制措施分析

摘要：本文主要介绍水利工程中灌注桩施工工艺流程,以及针对钻孔灌注桩施工中所容易遇到的事故和问题,来分析了原因及具体的防治对策和措施。根据本工程我们以泥浆护壁成孔灌注桩施工为主。

关键词：水利工程 ; 钻孔 ; 灌注桩 ; 原因 ; 对策 ; 措施 ;

1. 施工工艺流程

　　(1)施工准备 施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。 钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的 应用条件来选择。

(2)测定桩位。 在清理好的施工场地设置桩基轴线定位点和水准点，根据桩位平面布 置施工图，定出每根桩的位置，并做好标志。桩位在施工前要再次查核， 以防被外界因素影响而造成偏移。

(3)埋设护筒。 埋设护筒是为了固定桩孔位置，防止地面水流入，保护孔口，增高桩 孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头方向。埋设时要先挖去桩孔处 表土，将护筒埋入土中，其埋设深度，在粘土中不宜小于1m，在砂土中 不宜小于1.5m。其高度要满足孔内泥浆液面高度的要求，孔内泥浆面应 保持高出地下水位1m以上。采用挖坑埋设时，坑的直径应比护筒外径大 0.8 ～ 1.0m。护筒中心与桩位中心线偏差不应大于50mm，对位后应在护筒 外侧填人粘土并分层夯实。

(4)泥浆制备。 泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等，其制备方法 应根据土质条件确定，如在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原 土造浆，排渣泥浆的密度应控制在1.1 ～ 1.3g/cm3;在其他土层中成孔，泥 浆可选用高塑性(Ip≥17)的粘土或膨润土制备;在砂土和较厚夹砂层中 成孔时，泥浆密度应控制在1.1～1.3g/cm3;在穿过砂夹卵石层或容易塌孔 的土层中成孔时，泥浆密度应控制在1.3 ～ 1.5g/cm3。为了提高泥浆质量也 可加入外掺料，如增重剂、增粘剂、分散剂等。

(5)成孔方法 回转钻成孔。回转钻成孔是国内灌注桩施工中最常用的方法之一。按 排渣方式不同分为正循环回转钻成孔和反循环回转钻成孔两种。

(6)清孔。 当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后，应立即进行清孔，目的是 清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量，提高承载能力，确保桩基质量。对 于清孔方法有多种，如真空吸泥渣法、射水抽渣法、换浆法和掏渣法等。 判断清孔是否合格，首先对孔内排出或抽出的泥浆手摸捻应无粗粒感觉， 孔底500mm以内的泥浆密度小于1.25g/cm3(原土造浆的孔则应小于1.1g/ cm3);其次在浇筑混凝土前，孔底沉渣允许厚度符合标准规定，即端承桩 ≤50mm，摩擦端承桩、端承摩擦桩≤100mm，摩擦桩≤300mm。

(7)吊放钢筋笼。 清孔后应立即安放钢筋笼、浇混凝土。钢筋笼大多在工地制作，要求 主筋环向均匀布置，箍筋直径及间距、主筋保护层、加劲箍的间距等均 应符合设计要求。对于分段制作的钢筋笼，其接头采用焊接且应符合施 工及验收规范的规定。钢筋笼主筋净距必须大于3倍的骨料粒径，加劲箍 宜设在主筋外侧，钢筋保护层厚度不应小于35mm(水下混凝土不得小于 50mm)。可在主筋外侧安设钢筋定位器，以确保保护层厚度。为了防止钢 筋笼变形，可在钢筋笼上每隔2m设置一道加强箍，并在钢筋笼内每隔3～4m装一个可拆卸的十字形临时加劲架，在吊放入孔后拆除。若造成塌孔或 安放钢筋笼时间太长，应进行二次清孔后再浇筑混凝土。

2. 成孔过程易遇到的问题及预防措施

2.1缩径产生的原因。

在钻进过程中，地应力沿较软岩层释放，因而 造成缩径。在钻进过程中，钻进压力大，钻速过快，使得钻头很快穿过淤 泥、淤泥质土层。当钻速过快时，淤泥便从钻孔周围流向钻孔内，导致其 侧压力与孔内泥浆力达成平衡，发生缩径甚至卡钻。其缩径的防治，较为 有效地的方法有：(1)实行严格的管理，钻机由有经验的机长专职操作，其它人员不得随意操作;(2)在钻到淤泥或淤泥质土层时，投入粘土泥膏，使 钻机钻进压力减为零;(3)钻速减慢让钻机在无油压状态空转。为确保钻孔 无缩径现象，在成孔完毕后应在易出现缩径现象的地层中扫孔一到二次。

2.2坍孔产生的原因。

提升、下落钻头以及下放钢筋骨架碰撞孔壁;护 筒埋设太浅;在破碎底层、松散砂层等地质进钻太快或停留一处空转时间过 长;等等。其预防措施与处理办法：勘察该工程地质情况是预防坍孔的前提 条件;提升下落钻头和放钢筋骨架时保持垂直上下，护筒周围用粘土填封密 实，并使其高于孔外水位;如遇流砂、松散土等，适当加大泥浆比重，不要 使进尺过快或空转时间过长。轻度坍孔应加大泥浆比重并提高孔内水位;如 严重坍孔，可用粘±泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速钻进。

2.3斜孔产生的原因。

斜孔极易发生在软硬岩层交替的层位。由于钻 进压力过大，钻头沿软弱层面偏斜而造成。孔斜轻则影响钢筋笼的下放， 重则影响桩的承载能力，这是成桩过程中不允许出现的质量事故。其防治 措施：在钻进过程中需要保持钻速均匀或加重块。对于已发生倾斜的孔， 需要扫孔纠正;若纠正无效，可在孔中回填粘土、块石等。偏孔在0.5m以 上时需要重新钻进。

2.4沉渣与泥皮过厚。泥浆性能不符合要求，只有当泥浆比重大于沉渣比重时，沉渣才可被返出孔口，但若泥浆比重过大，又会造成孔壁泥皮 过厚，影响桩的承载力特别是摩擦桩的承载力。因此，正确地控制泥浆性 能在钻孔灌注桩的施工过程中起着重要的作用。

3. 灌注过程中易遇到的问题及预防措施

导管堵塞是灌注过程中易遇到问题，其防治是在组装导管时要严格检 查，检查导管内有无局部内凸，导管连接处是否密封。搅拌砼时应严格控 制混凝土骨料规格、坍落度和搅拌时间，尽量避免砼在导内停留时间过 长。另外，灌注时也应避免导管内形成高压气囊而破坏导管的密封圈导致 导管漏水。施工可在允许的导管埋入深度范围内，略为提升导管，或采用 提升后骤然下插导管的动作来抖动导管的办法。如果仍不能消除，则应停 止灌注，用长杆加以疏通。 埋管在灌注过程中也时常发生，导管允许埋入砼面下的最大深度与砼 拌物流动性保持时间、砼的初凝时间、砼面在钻孔内的上升速度、导管直 径等因素有关，当导管埋入砼面下的深度过大时，上面砼已初凝，使得导 管内混凝土无法顺利流动就会发生埋管。其防冶方法是时刻注意导管埋深 的控制。准确测量砼面的深度位置和勤拆导管，一般砼面每上升4m ～ 5m 就可拆除相应数量的导管。

　4. 提高水利工程施工质量的措施

认真做好勘察设计、保证工程质量，确保万无一失。在水利工程建设 项目确定以后，有关人员要进行科学合理的设计，采用先进的工艺和设 备，合理地布置场地，组织好生产流程，应有利于提高生产效益，降低成 本，提高质量。规范建设单位市场行为，落实项目法人职责，做到责、权 分明。强化施工管理、加强监督，保证施工质量。抓好施工质量监督，及时发现问题，及时改正。

5. 结束语

钻孔灌注桩工程是永久性的隐蔽工程，该技术因施工过程无法观察， 成桩后不能开挖验收，施工中的任何一个环节出现问题，都将会直接影响 整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失。因此，必须防止在钻孔过程中及灌注过程中出现的施工质量问题。