浅谈水利工程中灌注桩的施工工艺及质量控制
李洪丰1袁大鹏2
（1、黑龙江天佑水利水电开发建设有限公司，黑龙江哈尔滨1500002、黑龙江省农垦绥化分局水务局，黑龙江绥化152000）
1灌注桩的成孔
1.1成孔设备和钻具的要求与选择灌注桩成
孔设备多为转盘钻机
钻进时,钻头的摆动较大,扩孔情况严重,不利
于施工。为了消除这一不良影响,保持钻孔的垂直
度,应采取相应的技术措施,约束钻具的摆动。结合
灌注桩造孔钻进的钻头与小口径钻进的钻头在底
刃、侧刃刻取地层的机理:小口径钻进时,钻头的侧
刃对刻取岩石起到非常重要的作用;而灌注桩钻进
的地层较软,相比之下,侧刃的作用就小得多。因此,
建议在灌注桩孔钻进时设计相适应的钻头以减小
钻孔的扩孔率。
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
由于灌注桩孔的钻进多为粘土层的钻进,粘
土层的强度与硬度等力学参数较小,钻具易刻取粘
土,所以为了保持钻进稳定,减小钻进的扩孔率,必
须采用较小的转速钻进。
2灌注桩的灌注
2.1灌注桩孔的清孔
首先利用捞沙卵石的钻头将桩孔内的沙卵石
捞出,然后泥浆循环清除孔内的粘土。并且减小孔
内泥浆的比重,从而保证在灌注混凝土时,混凝土能
顺利地进入孔底,挤压出泥浆。清孔后的泥浆比重
一般为1.14。
2.2混凝土的灌注
灌注之前应进行试灌。在灌注过程中,混凝土
将受到泥浆挤压的反作用、导管与混凝土的摩擦阻
力,此时混凝土必须以大大超过泥浆的反作用压力
才能将孔内的泥浆挤压出孔口。在灌注过程中,导
管提升速度要慢,使得混凝土有足够的时间克服摩
擦阻力下降。同时使泥浆具有排出的通道,否则,桩
基的泥浆的作用下将会出现缩径、夹泥的现象。提
升导管时,导管内保留的混凝土要有绝对的压力与
泥浆的压力抗衡,以防止泥浆进入导管内。一般导
管内的混凝土柱保持在3m至4m长之间。
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:a.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;b.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;c.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。
a.在成孔过程中坍孔,其补救措施有两个:一是
避开该桩位;二是回填原桩位,待密实后再钻进。
b.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18s～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。
4灌注过程中易遇到的问题
4.1导管堵塞
导管堵塞的防治:在组装导管时要严格检查,检
查导管内有无局部内凸,导管连接处是否密封。搅
拌砼时应