浅谈水利工程建设中灌注桩施工工艺及质量控制

摘　要：本文主要针对水利工程建设中灌注桩的施工工艺及质量控制进行分析论述，并结合实际工程，介绍了挖空灌注桩在水利水电工程建设中的应用。

关键词：水利工程，灌注桩，施工工艺，质量控制
1 前言
　　目前，水下混凝土的施工方法分为两大类：一是在水上拌制混凝土拌合物，进行水下灌注，如导管法、泵压法、柔性管法、倾注法、箱袋法、铺石灌浆法、开底容器法和装袋叠置法；二是在水上拌制胶凝材料，进行水下预填骨料的压力灌浆，包括加压灌注和自流灌注。由于施工方法多样化和不断发展进步，水下不但能灌注一般的水泥混凝土，还能灌注纤维混凝土、沥青}昆凝土、树脂混凝土等。水下混凝土的施工方法越来越多，工程规模越来越大，应用范围越来越广，是一种极有发展前途的混凝土施工技术。
2 灌注桩施工工艺及质量控制
2．1 钻机就位
　　钻孔灌注桩施工前应对施_T场地整平压实，当场地为深水区或淤泥层较厚时，应搭设工作平台。应建立符合于结构物整体测量控制的子控制网(包括平面控制与高程控制)，且所有测量必须有多余观测。对拟施工桩位进行放样，并在另一测站进行复核。有条件时，应用钢尺对前后左右的桩位进行相互校核。在灌注桩施工中桩位的控制必须高度重视，确保无误，一旦发生桩位错误将难以弥补。
　　钻机安装的基本要求是水平、稳固、三点(天车、转盘、护简中心)一垂线，这样就能保证桩的垂直度和桩位偏差符合要求，安装完毕后要用水平尺和测锤校验。由于钻孑L灌注桩施工节奏快，钻机安装容易马虎，常因未垫实、垫稳，而在开钻后很快发生倾斜。发现这种情况应立即停钻，重新调平或排除故障后再继续施工，否则必定造成斜孑L。钻机完成一桩孔后一般不应直接到邻桩位施工而应实行跳打原则，这是为了防止因钻机荷载或成孔的应力释放而影响到刚灌注完砼的邻桩的质量，实在无法调整桩位时，应停顿36h以后才可在邻桩上进行施工。
2．2 泥浆的调制和使用
　　实践证明，泥浆是钻子L灌注桩施工质量好坏的重要环节，必须从严控制。泥浆一般采用自然造浆，必要时采取人工造浆，即用水、粘土(或膨润土)和添加剂按适当比例配置而成。在施工中应注意检测泥浆的各项指标，尤其是比重和粘度这两项最直观、最重要的指标。泥浆的比重过大既影响钻进速度，还会使孔壁泥皮增厚；泥浆的比重过小则护壁性能差，容易坍孔。泥浆的品质能否调节好，除与现场管理人员的经验与水平有关外，关键在于能否及时清理泥浆池沟中的沉淀物。如果不配备专职劳动力，排浆设备出现故障或废浆运输能力不足(有时是为降低成本而故意减少废浆排放量)，那么泥浆品质调节将无从谈起，有时甚至因泥浆池淤满而将沉淀物倒灌回孔内，则施工质量必定受到较大影响。
2．3 钻进过程
　　钻进过程中主要应加强以下事项的控制。
(1)总的原则要快，一个桩的施工时间越短，质量也越不容易出现问题，但该慢的孔段还要放慢。如开孔时要轻压慢钻以防止发生孑L斜，待钻头或导向部位全部进入地层后，方可加速钻进；在淤泥质土层也不能太快，需防止形成螺旋形孔。
(2)钻进过程中，泥浆循环量应根据地层和钻进速度加以调整，若进尺速度快而泵量小，泥浆必定粘稠而且泥块沉渣多，影响成孔质量。在松软易坍地层中钻进时若泵量和压力太大，会造成扩径甚至坍孔。
(3)在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内泥浆具有规定水位和要求的比重、粘度。处理孔内事故或因故停钻时，必须将钻头提出孔外。
(4)终孔时，需对桩孑L的孔深、孔径、倾斜度进行检测，符合要求方能终孔，否则需继续。
2．4 清孔
    需要采用两次清孑L来达到规定的灌注前的泥浆比重。第一次清孔是钻进至设计深度后，直接利用钻具进行的换浆清孔工作。第一次清孔是能否达到技术要求的根本基础，不能因为有第二次清孔而忽视第一次清孔的重要性。因为第一次清孔的冲力(吸力)大，清孔能力强，可以把绝大部分沉渣，包括较大的泥块都返出孑L外，而第二次清孔则利用粗截面的导管进行，冲力f吸力)要小得多，不能承担主要的清孑L责任。因而第一次清孔一定要达到返出的泥浆中不含有泥块为止。第二次清孔是在下完钢筋笼和导管以后利用导管进行的清孑L，目的是清除这段时间里从泥浆中沉淀到孔底或是被钢筋笼撞到下面的泥块沉渣。在清孑L过程中必须注意保持孑L内水头，防止坍孔。清孔完毕后，应从孔底取出泥浆样品，进行性能指标试验。需特别注意的是，不得用加深钻孔深度的方式来替代清孑L。
2．5 钢筋笼
　　钻孔灌注桩的钢筋笼制作一般使用热扎钢筋，材质与焊接要求应符合国家的相关强制标准。钢筋笼制作的技术要求主要包括：① 钢筋笼直径应符合设计尺寸；②每节的长度不宜超过lore，也不宜短于5m；③ 使用法兰接头导管时，最下面的一节钢筋笼底端应使主筋向外张开，以防导管挂钩造成钢筋笼上浮；④ 制作好的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的场地，堆高不得超过两层。钢筋笼在下笼过程中应迅速，一般桩孑L应在lh～2h内完成。大桩亦不超过3h为宜。
2．6 水下混凝土的灌注
　　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。水下混凝土在灌注中应控制以下几点。
(1)水下混凝土灌注前应检查桩底的沉淀层厚度与泥浆指标，不符合要求则应再次清孔。
(2)当混凝土灌到孔口不再返出泥浆时，说明混凝土压力已等于或小于其在桩内顶升的阻力，此时应提升导管。若需提高0．5m～1．0m以上才能灌人混凝土，则此时应拆除一些导管，减小导管在混凝土的埋深，使动力重新大于阻力。
(3)导管的埋深太大或太小都是不利的，埋深太大容易发生导管的断桩事故；埋深太浅容易冲翻孔内硅顶面而将沉渣泥浆卷入，造成夹泥至断桩，也容易发生将导管拔出硅的事故。因此应做到勤提勤拆。
3 工程实例
　　某工程其地基土由冲海相砂土和海湾相软土组成，地下水位较高。由于其土体形成时间较短(系围垦而成)，土体结构差，含砂量高且极不稳定，而且局部地表下有一层厚约4m由直径30cm到100cm的块石组成的块石层，较深处还有零星抛石，所以给桩基的施工带来了很大困难(表1)。经专家研究决定，采用冲击成孔灌注桩方法进行施工。在该工程中，钻孔桩施工129根，其中中150em桩120根，中180cm桩9根，各项检测结果显示：
    (1)钻孔取芯： 沉渣、混凝土强度等级符合规范要求。
  (2)混凝土灌注桩超声波检测：检测设备采用武汉岩海工程技术开发公司生产的RS—ST01C一体化数字仪。根据桩身混凝土的均匀性、是否存在缺陷及缺陷的严重程度，可将桩身的完整性分为四类：I类桩：无缺陷，完整性评定为完整，合格。Ⅱ类桩：局部小缺陷，完整性评定为基本完整，合格。Ⅲ类桩：局部严重缺陷，完整性评定为局部不完整，不合格，经工程处理后可使用。Ⅳ类桩：断桩等严重缺陷，完整性评定为严重不完整，不合格，报废或通过验证确定是否加固使用。检测结果显示，l类桩占90％以上，无Ⅲ、Ⅳ类桩。
4 结语
　　冲击成孔灌注桩在水利工程中被大量采用，但也存在不少质量问题。为了保证灌注桩施工质量，勘察及设计人员在选定该桩型前要进行充分论证，并提出详细的施工方案。施工人员要对施工中可能遇到的特殊情况准备多个应对预案。另外，现场监理人员在成孔施工及混凝土浇注过程中必须亲临现场，必要时要下到井下进行验收。确保设计、施工、监理三方工作人员各司其责。此外，对施工中有质量疑问的桩要及早进行检测，以便对缺陷桩进行及时处理，根本解决施工中存在的质量问题，确保基桩质量。