探讨钻孔灌桩技术如何在水利施工中的应用

摘要：在现在社会不断发展中，水利工程施工的安全意识也不断的增强。本文基于作者多年的水利工程实践, 就钻孔灌注桩在水利施工中的核心技术原理及施工过程中的控制措施做了探讨和研究, 通过对桩基工程质量的有效控制, 保证了基础工程施工质量和安全。

关键词：钻孔灌注桩, 水利工程, 施工, 测量，控制

前言：

由于钻孔灌注桩具有地质条件适应性强、施工简便、设备投入不大等优点, 多年来在各类桩基工程中得到了广泛的应用。目前, 在水利工程建设中, 钻孔灌注桩也已经得到了广泛的应用。本文基于多年的水利工程实践, 就钻孔灌注桩在水利施工中的核心技术原理及施工过程中的控制措施做一探讨和研究。

1钻孔灌注桩的施工原理

在现在水利工程中, 钻孔灌注桩的施工原理是以足够的首批混凝土浇灌量, 迅速将孔底的水或泥浆排开并一次将导管出料口包裹在混凝土一定的深度之中, 使后续浇灌的混凝土始终与孔内水或泥浆隔离开来, 而后持续不间断地将高流态混凝土从进料口通过导管输入桩孔。在输入混凝土过程中, 随着孔内混凝土不断增加, 不间断地提升导管, 但必须使出料口埋设在已浇筑的混凝土中的一定深度。后续输入的混凝土是通过出料口与入料口之间密封导管中的高差形成的压力, 使混凝土冲挤入已浇筑的混凝土之中的。

2施工前期的桩基勘察

2. 1合理选择桩端持力层

桩端持力层是指地基中能对桩起主要支承作用的土(岩)层。无论何种桩型, 都有合理选择桩端持力层的问题, 即使是摩擦桩,亦有将桩端选择在桩侧阻力相对较大的地层上的问题, 设计上经济合理选择好持力层, 要求勘察人员除按成因类型和岩土性质分层外, 还要求细致地作好持力层的力学分层。

2. 2 正确提供桩侧阻力和桩端阻力标准值

桩侧阻力和桩端阻力是桩基设计的关键。目前, 国内主要是根据土的状态和密度按有关规范查表确定, 这些表格来源于大量桩的荷载试验和工程实践经验, 一般是可信和合理的, 但在实际选用中要注意避免过于机械、简单化的倾向。理论和工程实践证明,桩侧阻力和桩端阻力受很多因素的影响, 岩土工程师在提供桩侧阻力和桩端阻力标准值建议时, 应充分认识并考虑这些影响因素。

2. 3正确估计成桩可能性

当根据地质条件、地层分布特征选用了桩端持力层后, 还应充分考虑桩是否能顺利地达到所选择的持力层。例如, 对于预制桩, 当选择了下部有比较适宜的持力层, 但岩上部分布有比较厚且密实的砂层时, 必须充分研究和判断打入或压入桩的可能性;对于钻孔灌注桩, 当下部有很好的持力层, 而其上有很差的淤泥层时, 应充分估计和研究在钻孔灌注桩钻进和水下灌注混凝土过程中, 有无缩径和断桩的可能性等。

2. 4 提出桩型选择和桩基设计施工的建议

在充分研究上述问题之后, 提出岩土工程勘察报告, 包括地质条件、地层分布、各岩土层物理力学参数以及桩侧阻力、桩端阻力建议值, 同时应提出桩型选择和设计施工的有关建议。

3 施工中的质量控制

3. 1桩位测量

在平整好的场地上测定桩位, 用方木桩准确标识各桩位的中心及标高, 同时埋设护桩。护桩埋设方法: 在桩中心向外大于桩径50 cm 均匀分布三个并量出距离, 护桩顶要与地面相平, 并用砂浆固定牢固, 做出明显标记。深水桩基的定位由钢护筒定位架固定。

3. 2 埋设护筒

护筒采用钢护筒, 水上主墩钢护筒用12 mm 厚钢板卷制, 在顶部和底部用12 mm 钢板加固, 直径2. 5 m 的钢护筒用14 mm 厚钢板卷制, 其余则用10 mm 厚钢板卷制。护筒内径大于钻头直径20 cm ~ 40 cm, 护筒高视土质而定, 最小不小于2m。安置时, 护筒顶高出地面30 cm 以上, 高出最高施工水位或地下水位1. 5 m ~ 2. 0 m。旱墩护筒周围50 cm 范围内粘土夯实, 深度至护筒底, 并用稳定护筒内水头的措施。护筒的埋设位置必须保证其中心与桩位中心的偏差不超过50 mm。并应注意两节护筒的连接质量, 护筒埋深为2 m ~ 4 m, 水上主墩护筒应沉入局部冲刷线以下不小于1. 0 m ~ 1. 5 m。

3. 3 开钻成孔

首先安装钻机时底架要平稳, 钻头和钻杆中心对准护筒顶面中心, 偏差不得大于50 mm。其次钻孔时钻杆(吊绳) 要保持垂直, 施工期间随时用线锤检查, 避免钻孔倾斜。最后建议在钻孔时采用低挡、慢速均匀钻进, 特别在护筒出口处避免失稳和渗漏。在地层变化处控制钻速和钻压, 以防孔斜。对易缩径土层配合必要的复钻。在硬塑的粘土层中钻进时采用中高挡钻速, 在淤泥和粉砂层钻进中采用低挡钻速, 从硬层到软层时可适当加快钻进速度, 当从软层到硬层时少加压慢速钻进。

3. 4 桩位偏差与垂直度偏差

桩位偏差是指桩孔中心与原设计中心之间的偏差, 检查的方式有两种, 即基坑开挖前量护筒中心, 基坑开挖后量桩中心, 它属于主控项目。垂直度偏差是指钻孔水平面的垂线与钻孔轴心线的夹角, 它是一般项目。如果它们出现误差将造成施工精度不准, 桩位对接不上, 给后期施工带来相当大的麻烦。那么在控制桩位偏差和桩孔垂直度方面要注重以下方面: 首先开工前要根据设计桩位平面图及场地有关测量资料, 校测场地基准线和基准点, 测量桩位线, 测定桩的位置和桩位地面标高, 可以根据需要适当补充测量控制点。当桩点测定后要打入铁质标志桩, 防止人为挪动或破坏。

3. 5 钢筋笼制作和吊装就位

钢筋笼视其长度采用整体预制或分节预制, 钢筋笼骨架应具有足够的刚度和稳定性, 以便运送、吊装和灌注混凝土时不致松散、变形。制作时每隔2 m 增设加固钢筋一道, 在骨架上端根据实际需要合理设置吊环。在骨架主筋外侧, 将定位钢筋焊接在骨架主筋上, 数量每1. 0 m ~ 1. 5 m 不少于4个, 以控制保护层。钢筋笼分节起吊要及时、准确就位, 快速接长至设计深度加以固定,待混凝土灌注完毕并初凝后方可解除钢筋笼的固定设施。在钢筋笼就位前仍需要检查有无坍孔, 以便及时采取措施。

3. 6 水下混凝土的灌注

灌注桩混凝土运至灌注地点时, 应检查其均匀性和坍落度,如不符合要求坚决不用, 以防造成堵管。混凝土的强度等级必须满足设计要求, 砂石料、水泥、水等应符合国家标准, 采用的商品混凝土必须经过现场质量检测。灌注水下混凝土时, 应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度, 以控制沉淀层厚度、埋管深度和桩顶高度。如探测不准确, 将造成沉淀过厚、导管提漏、埋管过深, 因而发生夹层断桩、短桩或导管拔不出事故。水下混凝土灌注过程中, 必须检测混凝土面的高度, 根据探测的混凝土面高度和灌入的混凝土数量做相应的计算, 检验钻孔桩是否存在局部严重超径、缩径、漏失层位等, 同时观察泛水情况, 以正确分析和判定孔内的情况, 避免发生施工事故。严格控制导管埋深2 m ~ 6 m, 严禁施工人员为图便利而超量灌注、一次拆管数节,要勤探测, 及时调整导管埋深, 防止埋管过深发生堵管、埋管。施工完后, 应核算水下混凝土灌注的各项参数, 以便对后续的桩基提供参考和改进。

4结语

综上所述，水利施工中, 钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行的, 在施工前务必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事故进行分析, 并制订出施工质量标准、验收实施方案以及应对突发事故的处理措施, 以便有效地对桩基施工质量加以控制, 确保基础工程施工的安全和质量。

参考文献：

[1]李伟，徐孝平．水力学．武汉：武汉水利电力大学出版社，2000

[2]水工建筑物/陈胜宏主编一北京：中国水利水电出版社，2004

[3]贯流试水电站，沙锡林,中国水利水电出版社，1999