水利工程冲孔灌注桩施工技术要点及质量控制

黄春培

（广东益鑫源工程建设管理咨询有限公司，广东 江门 529000）

桩基础的作用是将上部建筑的荷载通过桩身传递至深部土层或者岩石层，从而使上部建筑保持稳定，防止出现变形。桩基础具有稳定性能优良、承载性能好、抗震能力强以及沉降变形小等特点。在水利工程中，采用桩基础可以显著提升水利工程承载性与稳定性，延长水利工程使用寿命。水利工程的冲孔灌注桩施工，需要控制对冲孔、钢筋笼制作、吊装以及混凝土浇筑等环节的施工质量[1]，施工不当可能会留下质量安全隐患。

1 工程概况

潭江干堤设计防洪标准为30年一遇，堤防总长18.622km。新锦江桥—东成水闸段13.830km，其中左岸6.197km，右岸7.633km；干流东成水闸—阁仔庙桥左岸4.542km；干流圣堂镇段左岸0.25km。整治堤防后，需要在低洼汇水处预埋排水涵管，用作排除堤后地表积水，潭江干堤新建排水方涵10个，重建旧方涵1个，新建排水圆涵19个。计划工期730d。本次灌注桩工程：桩号L0+536—L1+010，桩径600mm，间距0.7m，桩长14m。

2 冲击成孔施工技术

2.1 施工前准备

首先需要平整以及清理桩位，便于后续桩机进场；根据施工场地的实际情况，挖掘沉淀池、泥浆池，并在池子周围安装防护栏。其次要开展测量放样工作，在施工区域内选择不受影响区域设置坐标轴线标识点，并根据工程设计要求测算孔位，经过技术人员确认后做好标记[2]。再次是埋设护筒，根据标记的孔位，在孔位中心预埋钢护筒，护筒顶部露出地表100mm，护筒底端要用粘土压实。最后是制备泥浆，挖掘的泥浆池容积，应在单桩孔位容积1.5倍以上，钻孔时护臂泥浆可以采用钻孔内原土造浆，为确保泥浆性能符合施工要求，可适当加入粘土，

2.2 冲击钻孔

2.2.1 确定钻孔技术参数

冲击钻孔施工的关键是确定合理的钻进参数，钻进速度Vm的计算公式为：

式中：m—钻头质量；S—钻头冲击高度；g—钻头冲击底部岩石的加速度；n—单位时间内冲击次数；a—单位体积破碎功；D—钻头直径。

冲击高度需要根据施工区域的土层性质确定，在本工程中，泄洪闸所处区域为黏土层，因此，冲击高度控制在0.6m。

2.2.2 施工工艺

冲击成孔施工，需要根据施工区域的土层性质，调整施工工艺，同时操作要点也存在差异，如表1所示。

表1 冲击钻孔施工要点表

项目冲击钻孔的施工工艺：一是在桩机就位之前，需要在桩机作业区域铺设垫木，以保证桩机可以平稳运行，需要注意的是，垫木要避开钢护筒，以免导致钢护筒位移或者变形；二是调整钻机，起吊冲锤，控制冲锤中心上齐滑轮缘、下对桩孔中心，三者在同一垂线上偏差不超过2cm，保持好钻机稳定同时固定扒杆揽风绳[3]；三是开始钻孔时，先采用0.4m小冲程低垂密击，由于本相关施工区域的土层为黏土层，因此，在钻孔时可加入小片石以及砂砾石，以起到稳固孔壁的作用；四是在钻孔过程中，要注意成孔中心部位必须要与桩位中心对准，要尽量使钻机平稳运行，避免出现倾斜或者沉陷的情况，同时也能使泥浆面保持稳定。

3 钢筋笼制作与吊装技术

3.1 钢筋笼制作

制作钢筋笼时要先选择适宜制作场地，要便于进行绑扎、存放以及运输吊装，若条件允许，钢筋笼制作场地应尽量靠近桩基部位[4]。一般情况下，制作钢筋笼是在固定架立钢筋上等距离布置主筋，然后按照设计标准布置箍筋，比较常规的做法是先将架立钢筋与箍筋加工为圆形，随后再对架立钢筋、箍筋以及主筋，进行绑扎或者焊接。这种方法的弊端在于若分断制作钢筋笼，可能会出现两段钢筋笼的主筋间距不等的问题[5]，最终导致接头困难。在本工程中，为保障钢筋笼制作质量，设计了一种模板支架，专门用来绑扎钢筋笼，如图1所示。在制作钢筋笼时，将支架放置于架立钢筋外侧，可有效避免出现两段钢筋笼的主筋间距不等的问题，确保两段钢筋笼有效连接。

图1 钢筋笼制作支架示意图

3.2 钢筋笼吊装

灌注桩钢筋笼的制作要求较高，其吊装施工也要求较高，在吊装过程中必须要保持平稳，避免出现弯曲、变形的情况，必须保证钢筋笼在整个吊装环节都能保持设计的刚度与强度。在本项目中，钢筋笼采用的是分段制作，因此，在吊装时需要先要在孔口完成拼接，然后采用空中回直法进行吊装，吊装操作要点如下：

第一，吊机就位。对吊机的主副吊钩、钢丝绳以及索具进行检查，确保其各项性能符合吊装施工要求，确认无误后开始吊装，注意主副吊钩要同时起吊，以降低对钢筋笼造成的冲击，最大限度使钢筋笼保持平稳[6]。

第二，钢筋笼距离地面约0.5m时，停止起吊，检查钢筋笼是否出现变形以及整体是否平稳，然后平稳起吊主钩，并同时放下副钩，在空中完成回直，直至钢筋笼与地面垂直。

第三，解开副钩，然后控制主钩逐渐将钢筋笼放入桩孔，若遇到阻碍或者与孔壁发生摩擦碰撞，要停止下放，然后缓缓起吊，清除障碍后再重新下放。

第四，待钢筋笼顶部高程符合设计标高后停止下放，调整对中，最后将钢筋笼固定于桩孔口的支撑上。

4 混凝土浇筑技术

4.1 混凝土制作

在本项目中，水泥选用普通的硅酸盐水泥；粗骨料使用坚硬的卵石，粗骨料粒径应在20～40mm，含泥量不超过1.5%，逊径含量不超过2%，针片状颗粒含量不超过15%；细骨料使用质地坚硬的河沙，含泥量不超过3%。由于需要进行水下浇筑，在配制混凝土时除了要符合强度设计标准外，还要考虑到混凝土的粘聚性，混凝土配合比必须要由具有资质的试验单位进行试配，要求混凝土坍落度在180～220mm，含砂率在45%左右，水泥用量至少360kg/m3。在本项目中采用的是C30混凝土，其配合比如表2所示。

表2 混凝土配合比表

4.2 混凝土浇筑

本项目混凝土浇筑采用的是剪球法，具体施工工艺如下：

第一，在下料漏斗的下端设置隔水栓，并将其固定于下料漏斗边缘部位，隔水栓可以使用排球，少量充气后可以重复使用，可以在用编织袋填入混凝土制作成球使用。

第二，下料漏斗灌满后，放开隔水栓，使混凝土快速下落至孔底，然后将导管埋入，注意深度不能低于1m；若桩径较大，下料漏斗的容积无法满足首次浇筑量时，在放开隔水栓的同时要快速往下料漏斗内加料。

第三，持续浇筑混凝土，注意要保障混凝土的供应，避免浇筑施工中断。

第四，混凝土浇筑施工完成后，要安排专人做好混凝土养护工作，确保浇筑质量。

5 结语

由于水利工程灌注桩施工涉及到水下部分，施工难度相对较大，因此，在施工过程中要严格把控各个环节的施工质量，规范施工操作，避免留下质量安全隐患，从而有效提升水利工程的性能，延长水利工程的寿命。