钻孔灌注桩技术在水利基础工程施工中的应用
摘要:近年来，钻孔灌注桩被广泛应用于桩基施工中，但钻孔灌注桩施工隐蔽性较强，一旦在施工中稍有不慎，将会出现质量事故。本文结合工程实例，介绍了钻孔灌注桩技术在水利基础工程施工中的应用，并指出了施工中可能遇到的质量问题及处理措施，以确保钻孔灌注桩的质量。
关键词:钻孔灌注桩；质量控制；质量问题；处理措施
为满足各种建筑对深长桩、高单桩承载力的技术要求，通常采用的桩基施工方法有：钻孔灌注桩、锤击沉管灌注桩、锤击预制桩及静压预制桩四种。而钻孔灌注桩以其对各种地质条件的广泛适应性，能满足不同的桩径要求，穿透能力强，单桩承载力高，施工时对周围建筑物影响小等优点，因此得到了广泛应用。但钻孔灌注桩施工属于隐蔽工程，成桩环节多，工序复杂，技术含量高，工程质量影响因素多。因此，为了确保钻孔灌注桩的施工质量，我们有必要对钻孔灌注桩的施工过程进行严格的控制。
1 工程概况
某水利工程项目基础为钢筋混凝土灌注桩，根据设计图纸要求，桩基安全等级为二级。其中桩径1.2m的共8根，桩长48m；桩径0.6m的共20根，桩长24m。造孔深度内的地质情况为：EL11.0-EL5.0m为回填土(粘土层)，EL5.0-－1.7m为原状亚粘土层，EL－1.7-－6.1m为粉土层，EL－6.1m以下均为细砂层。
2 施工工艺
该工程钻孔采用4台GPS-15钻机，成孔方法为正循环法钻孔、清孔，原土造浆护壁；垂直运输采用2台16t的汽车吊；桩基混凝土强度等级为C20，混凝土泵输送；垂直导管法灌注水下混凝土。
泥浆护壁钻孔灌注桩的主要施工流程：钻孔→终孔→清孔→下钢筋笼→灌注混凝土(成桩)。见图1。
图1 钻孔灌注施工工艺流程图
2.1 施工准备
(1)清理平整场地，规划好进出场地的线路，合理有效的利用场地，保证施工顺利流畅。
(2)工程现场“水、电、临时道路”施工完成，施工中必须保证施工道路畅通，施工场地内挖设排水沟，保证雨期正常施工。
(3)根据设计桩孔位置，按成孔、灌注顺序推进的原则铺设轨道，做到一次铺设尽量完成多个钻孔，避免或减少钻机吊运次数。
护筒用4mm钢板制作，其内径大于桩径10-20cm，其端部应打入粘土层，若打入杂填土层中，应在护筒外侧回填粘土，以防漏水，其上部应开设1-2个溢浆孔。护筒埋设应准确、稳定。
钻机就位后，要平正、稳固，确保施工中不发生倾斜、移动，同时检测转盘中心与桩中心重合度。
2.2 造浆
2.2.1 原土造浆
该工程采用原土制浆工艺，循环池容积不小于桩孔实际容积的1.2倍，沉淀池容积为50m3，现场设储浆池，每池容积不得小于50m3。
泥浆的作用是将钻孔内不同土层中的空隙渗填密实，使孔内漏水减少到最低限度，并保持孔内有一定的水压以稳定孔壁。为使泥浆发挥最佳效果，采取以下措施：①保证足够的泥浆量，提高正循环钻进效率；②提高泥浆比重和粘度，以提高泥浆悬浮钻渣的能力。该工程根据桩径及实际地质情况，确定泥浆比重为1.20g/cm3，粘度≤25s，含砂量≤8%。
2.2.2 造浆注意事项
施工场地总平面布置充分考虑造浆、循环、清渣、排弃等功能性设施的占地比重，并根据地形地势，灵活布置。保证泥浆循环系统的沉淀池、循环槽的砌筑不渗漏、不倒塌，同时保证泥浆不流失。
钻头在砂土或容易造浆的粘土中钻进时，要调整泥浆比重和性能。泥浆池、沉淀池和循环槽定期进行清理，及时将清除的钻渣运离现场。
2.3 钻孔
2.3.1 钻孔方法
采用正循环泥浆护壁钻孔，严格按设计图纸准确测量放样，埋设护筒，安装钻机，保证钻机水平及钻杆垂直，控制桩位偏移。泥浆制备采用高塑性粘土制浆，其各项指标应满足规范要求。为保证孔壁稳定，应控制泥浆比重及钻孔速度等，在钻孔过程中，每隔3-5m应检查一次钻机的水平情况。成孔后必须清渣干净，会同业主、监理代表测量孔深，并办理验收手续。
2.3.2 钻孔注意事项
(1)安装钻机时，确保转盘中心与钻架上吊滑轮在同一垂直线上，钻杆位置偏差不应大于2cm。
(2)合理选择钻头，调配泥浆比重。
(3)正常钻进时，应合理掌握各种参数。
(4)钻直径较大的桩孔时，在钻头前部可加一小钻头。
(5)护筒底土质松软出现漏浆时，可提起钻头，向孔中倒入粘土块，再倒转钻头，稳住泥浆后继续钻进。
(6)钻进时，根据需要投入适量纯碱以提高泥浆比重和胶结能力，以利于沉渣排出孔外。
成孔后应及时组织甲方、监理、施工单位共同办理验收手续。
2.4 清孔
第一次清孔。第一次清孔在终孔后、提钻前进行，用比重、粘度略小的泥浆更换孔内的稠密泥浆，结合该工程实际情况，清孔时间：桩1需1.5-2h，桩2需0.5-1.0h。
第二次清孔。第二次清孔是在下导管后、灌注混凝土前进行。清孔时要不断上下窜动导管，以利于孔底沉渣上泛。清孔过程中应经常测定泥浆指标。清孔换浆达到规定标准，报经监理工程师验收合格后，方可进行后续钢筋笼的入位及混凝土的浇筑工作。
2.5 钢筋笼入位
钢筋笼采用逐段接长后放入孔内，即先将第一段钢筋笼放入孔中，利用其上部架立筋暂时固定在护筒上部，此时，主筋位置要正确、竖直。然后吊起第二段钢筋笼，对准位置，用搭接焊等方法接长后放入钻孔中，如此逐段接长后放入到预定位置。
钢筋笼全部安装入孔后，确认安装位置符合要求后，将钢筋笼吊筋进行固定，避免灌注混凝土时钢筋笼上浮。
2.6 灌注水下混凝土
(1)检查成孔质量合格后0.5h应立即灌注水下混凝土。
(2)保证隔水塞有良好的隔水性能，能顺利排出。将隔水塞用8#铁丝悬挂在导管内水面上。
(3)在灌注首批混凝土之前先配0.1-0.3m3水泥砂浆入隔水塞以上的导管和漏斗中，然后再放入混凝土，确认初灌量备足后，即可剪断铁丝，借助混凝土重量排除导管内的水，使隔水塞留在孔底，灌入首批混凝土，使导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上。初灌时混凝土要畅顺，不允许提动导管。
(4)在灌注过程中，应经常探测混凝土的上升高度，严禁导管提出混凝土面。因故停止灌注水下混凝土，停浇不宜超过40min，超过时须经监理验收后方可继续灌注。
(5)施工过程中应填写水下混凝土灌注记录及故障备案。
(6)混凝土灌注的上升速度不得小于2m/h，灌注时间2-3h为宜。
(7)混凝土灌注接近桩顶部位时，桩顶不得偏低，应达到设计桩顶上50cm左右。
(8)每个灌注台班做一组混凝土抗压强度试块，要由专人养护。
3 质量控制与检查
钻孔灌注桩施工过程中，要把好每一道关，并严格按照每道工序过程中的质量标准，进行现场质量控制，认真检查、检测必要的数据，并做好原始记录。每道工序自检、复检合格并报经监理验收合格后，方才进行下道工序的施工。而且每根桩都做有一组试块，每组3件，以备检查预留试件强度，由此判断成桩混凝土质量。
成桩质量检查方法一般有开挖检查法、钻芯法、小应变检查法及超声检测等方法。采用开挖检查法，不仅造成人力、物力的浪费，且延误工期；钻芯法对桩身也会造成一定程度的损害。该工程本着质量第一的原则，采用超声检测法，可以同时避免以上两种检测方法的缺陷，检测既方便又准确。
4 常见质量问题及处理措施
桩基工程属于隐蔽工程，不可避免会出现一些质量问题，现就常见的质量问题及处理措施作一简述。
4.1 浮笼
(1)产生原因。由于施工过程中操作不当或者骨料粒径偏大等原因使钢筋笼与导管产生挂带现象，钢筋笼与导管外壁接触紧密，混凝土凝结后，提升导管时
易将钢筋笼带出，产生钢筋笼上浮现象。混凝土土灌注速度过快，也会产生向上“浮力”，导致钢筋笼浮上来。
(2)处理措施。在混凝土灌注过程中，出现钢筋笼“上浮”，应立即停止灌注，反复上下摇动导管或单向旋转，以使两者之间消除挂带。
在灌注混凝土过程中，控制混凝土灌注量及灌注速度。
钢筋笼有上浮现象时，应与设计人员联系，必要时需重新补桩。
4.2 沉笼
(1)产生原因。吊筋与主筋之间或分段钢筋笼之间焊接不牢固，或操作过程中吊环脱落，导致导管与钢筋笼脱离，钢筋笼沉入孔中。
(2)处理措施。一旦发现钢筋笼沉笼，马上停止灌注混凝土，将钢筋笼吊升至设计标高重新固定，将钢筋笼焊接牢固后继续灌注混凝土。若钢筋笼沉入混凝土中拔不出来，则拔出导管，在原桩位上钻出比原桩径稍小的孔，至断桩时重新清孔，在断桩部位增加一节钢筋笼，将下部埋入新钻孔中，然后继续灌注混凝土。若钢筋沉入混凝土的深度不深(<2m)，可继续灌注混凝土，待基坑开挖后，在原桩位上开挖露出钢筋笼来，对桩头混凝土凿毛，再灌注比原标号高一个强度等级的混凝土；若开挖桩位后不知沉入深度时须重新补桩，或请设计人员核定在基础结构上采取加固措施。
4.3 导管拔空
(1)产生原因。因施工人员操作失误，上拔导管过量，导致导管拔空。
(2)处理措施。当发现导管拔空时，应迅速将导管插入到混凝土中，抽出导管中的水，再继续灌注混凝土；探明现有桩顶高程，拔出导管，在原桩位上钻出比原桩径稍小的孔至断桩(即笼顶部位以下适当深度)，再重新清孔，在断桩部位增加一节钢筋笼，其下部埋入新钻孔中，然后继续灌注混凝土。
4.4 埋管
(1)产生原因。混凝土灌注速度过快，施工人员未及时将导管拔出或起吊设备不足导致埋管；混凝土初凝时间短，或由于其他原因造成混凝土灌注中断，间歇时间长，重新灌注时下部混凝土已初凝，导管拔不出；导管被钢筋笼挂住；灌注混凝土过程中孔壁塌陷，大量泥沙将导管埋没。
(2)处理措施。在灌注混凝土过程中，应勤提勤拆导管。当导管挂带钢筋笼时，如发现钢筋笼埋入混凝土中不深，可提起钢筋笼转动导管，使两者脱离，否则只好放弃导管；导管埋入混凝土中拔不出，一般作废桩处理，由设计人员核定后重新补桩。
5 结语
综上所述，钻孔灌注桩的施工属隐蔽工程，因此，成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约。为此，必须掌握好钻孔灌注桩的施工技术和加强质量控制，同时一旦发现质量问题，应结合实际情况及时处理，以避免延误工期，影响工程的经济效益甚至工程质量。
参考文献
[1] 钱王峰.浅谈钻孔灌注桩施工质量控制[J].民营科技,2012年05期
[2] 王海欢.浅谈钻孔灌注桩的施工质量控制与常见事故处理[J].福建建材,2007年06期
