分析钻孔灌注桩技术在水利工程上的应用

戴凌元

（黑龙江农勘测设计研究院，黑龙江 哈尔滨 150090）

水利工程是一项关着国计民生的重要工程，其质量的好坏，直接与国家和人民的利益息息相关，因此为了保证水利工程的质量，对水利工程施工工艺的选择成为了当前的重要课题之一，随着建筑行业技术水平的不断提高，钻孔灌注桩施工工艺在地基施工中得到广泛应用，并随之广泛的应用于水利工程当中，并取得了很好的施工效果。

1 灌注桩的成孔

1.1 在钻孔灌注桩的施工工艺中，钻孔的质量直接影响着后期的灌注的质量，因此控制好钻孔工艺实施的质量，对钻孔产生影响的因素主要是钻孔设备及钻孔操作人员。钻孔设备的精良直接影响着钻孔技术的发挥，同时钻孔操作人员在操作过程中的正确与否，直接影响着钻孔的大小。对钻头口径的选择，会影响钻进过程中对钻的稳定性控制，从而导致钻出的孔有所变化，因此在施工过程中，操作人员要严格按操作标准来进行施工，选择正确口径的钻头，这样才能避免钻进过程中摇摆情况的发生，保证钻孔孔径的标准。同时在钻头的选择上，在符合标准的条件下尽量选择小口径的钻头，这样可以充分减少钻孔的扩张率，从而为灌注过程做好铺垫。

1.2 钻进参数的选择

1.2.1 钻进泵量。

灌注桩孔钻进时需要较大的泵量以排出粘土粉，其泵量计算公式为：Q=FV60式中，Q-冲洗液量（m3/min）;F-环状间隙面积（m2）；V-冲洗液上返返速度（m/s）。以灌注桩钻进设计孔径为500mm、钻杆直径为89mm、环状面积以0.2m2计算，在采用泥浆泵的最大泵量600L/min时，其泵量使得粘土粉上返的速度是非常缓慢的，远小于小口钻探的泥浆的上返速度0.3m/s。

1.2.2 钻进转速

灌注桩孔钻进过程中下面的土层多数较软，基本上是在粘土层上进行钻进，这时土质的强度和硬度都较低，钻具取土较容易，但为了保证钻进过程中的稳定性和减少孔径的扩大，因此在钻进时转速上要尽量采用较小的转速来进行。

2 灌注桩的灌注

2.1 灌注桩孔的清孔

钻孔完成后，需要进行混凝土的灌注，这时需要保证桩孔内有大量的泥少和卵石，需要清理干净，这样在灌注时就能保证混凝土灌满整个桩孔内，提高了灌注桩的质量。卵石在桩孔内就属于较大的物体了，如果不清理干净，会影响灌注时混凝土的灌进量，因此需要用机械设备把桩孔内的卵石清理干净。同时钻孔时多数在粘土层进行，桩孔里也会有粘土的存在，也需要进行清理干净，在清理过程会产生泥浆，对泥浆的清理不可能达到完全的清理干净，正常灌注过程中对桩孔内的泥浆的含量是有一定标准的，只要在正常标准之内都不会对灌注的质量产生影响，因为混凝土在灌注过程中会产生一定的压力，泥浆会在压力下自动向外排出，一旦泥浆含量过多，在压力下也没办法把泥浆全部排出，会对灌注桩的质量产生很大的影响。

2.2 混凝土的灌注

混凝土灌注过程作为钻孔灌注桩施工中最重的一个阶段，这阶段对技术和相应的施工方式都有较高的要求，只有按操作规程和技术标准来进行灌注才能保证灌注的质量。随着前期钻孔和清理工作的完成，需要下管进行混凝土的灌注，在这之前还需要有一个试验阶段，因为清过程中无法彻底的把泥浆完全的清理干净，只有在灌注过程中保证混凝土的压力和泥浆的压力相当才能彻底挤出钻孔内的泥浆，因此需要对灌注混凝土的压力和残余的泥浆压力进行测定。同时，导管进入的速度也会对混凝土的灌注和泥浆的排除产生影响，因此要下管过程中要慢速进行，控制下导管的下降速度。

3 成孔过程中易遇到的问题

3.1 缩径

3.1.1 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。

3.1.2 缩径的防治

较为有效地防治缩径的方法有：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；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；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。

3.2 坍孔

3.2.1 坍孔产生的原因分析

坍孔产生的原因是多方面的，主要包括：遭遇预先未料到的复杂地质情况，以及施工中泥浆稠度过低，释放量远大于泥浆对孔壁的压力等。

3.2.2 处理办法

为了防治复杂地层情况带来的坍孔问题，首先应认真审阅该工程地质勘察报告，对地层情况做到心中有数。若报告中未提及此类异常情况而导致施工过程中坍孔的话，则应分别对待。

（1）在成孔过程中坍孔，其补救措施有二个：一是避开该桩位；二是回填原桩位，待密实后再钻进。

（2）在灌注过程中坍孔，其补救措施为：一是回填原桩孔，并在原桩附近补加梅花桩或扁担桩，合格即可。二是若工程质量要求高，不允许采用上述常规方法时，可用硬片石等将原孔全部回填，待其密实后，用冲击钻再重新钻进即可。防止泥浆稠度过低而造成的坍孔问题，只须加大泥浆比重到适当程度即可。一般泥浆性能指标取为:粘度为18～22s，含沙量≤4%，胶体率≥90，比重为 1.1左右。

3.3 斜孔

3.3.1 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。

3.3.2 防治措施

为了防止孔斜，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。

结语

随着水利工程项目的不断增加，施工量越来越大，钻孔灌注桩技术由于在成本上较低，操作上也较为简单，因此在水利工程中得以应用，但由于钻孔灌注桩施工工艺在环境上有一定的限制，所以在施工中要控制好质量，确保施工的任何一个环节都在质量控制之下，这样整个工程的质量才能得以保证。

[1]张晖，张旭.浅析钻孔灌注桩施工质量通病与防治[J].中国科技信息，2010（2）.

[2]莫毅舟.浅谈钻孔灌注桩施工的质量控制[J].山西建筑，2010（6）.

[3]张忠亭.钻孔灌注桩设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.