1、港口工程水下钻孔灌注桩施工分析【摘要】本文首先介绍了钻孔灌注桩施工过程的三大阶段，然后对常见事故的表现形式及其危害性做了简要阐述，最后对钻孔灌注桩质量控制的措施做了深入探讨。本文的研究为港口工程水下钻孔灌注桩施工提供了有力的理论依据。 【关键词】港口工程；水下；钻孔；灌注桩 中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 自从改革开放以来，我国港口得到更快的发展。港口的发展对于我国经济起巨大的推动作用，在港口工程中钻孔灌注桩是重点工程之一，钻孔灌注桩的好坏直接影响着港口的发展。因此，我们应该加强对港口工程水下钻孔灌注桩施工的研究。 二、钻孔灌注桩施工过程的三大阶段 1、成孔阶
2、段施工 （1）正循环回转钻进施工 正循环施工法是钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，钻进时用泥浆护壁、排渣；泥浆由泥浆泵输进钻杆内腔后，经钻头的出浆口射出，带动钻渣沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升到孔口溢进沉淀池后再返回泥浆池中净化，再供使用。这样，泥浆在泥浆泵、钻杆、钻孔和泥浆池之间反复循环运行，如图 l 所示： （2）反循环回转钻进施工 反循环回转钻进施工是在桩顶处设置护筒(其直径比桩径大 15左右)，护筒内的水位要高出自然地下水位 2m 以上。以确保孔壁的任何部分均保持 0.02MPa 以上的静水压力保护孔壁不坍塌，因而钻挖时不用套管，钻机工作时，旋转盘带动钻杆端部的钻头钻挖内土。
3、 2、清孔阶段的质量控制 （1）清孔的目的 清孔的目的是抽、换原钻孔内泥浆，降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标，清除钻渣，尽量减少孔底沉渣厚度，防止桩底存留过厚沉淀而降低桩的承载力。 （2）清孔新工艺的研究 空压机吹砂管反循环清孔法的工作原理主要是通过软体风管将压缩空气送进吹管底部，使泥浆形成密度较小的泥浆空气混合物在水压力作用下沿吹砂管向上排出，在泥浆迅速流动的同时带动桩孔沉渣排出孔内，另外经沉淀后的泥浆回流到桩孔内，保持孔内水位不变，直到把沉渣清除达到设计及施工规范要求为止。该方法也属气体上举清孔法，亦称气举法。 3、水下混凝土的灌注 （1）首批混凝土灌注 混凝土首灌注量与泥浆至混凝土
4、面高度、混凝土面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。孔径越大，首批灌注的混凝土量越多，由于混凝土量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批混凝土在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大。 （2）后续混凝土灌注 后续混凝土灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的混凝土下落后应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入混凝土。 （3）后期混凝土的灌注 在混凝土灌注后期由于孔内压力较小，往往上部混凝土不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。 （4）混凝土灌注速度 灌注水下混凝土应迅速进行，防止坍孔和泥浆沉淀过厚。每根桩的灌注时间尽量控制在 8 小时内
5、完成；为防止顶层混凝土失去流动性，每小时灌注高度最好不小于 l0m。 三、常见事故的表现形式及其危害性 钻孔灌注桩在我国使用己有 40 年历史，早年主要用于交通部门的桥梁建设中。在城市高层建筑建设中因其循环泥浆污染环境的约束，开展较迟。但随着建设规模愈来愈大、单桩承载力要求愈来愈高，加之打入式预制桩的噪声和振动环境污染方面扰民扰业影响更大，所以自 80 年代初期以来逐步“进城”挤占市场的桩基形式首推钻孔灌注桩。钻孔灌注桩事故常见形式有以下七类: 1、孔壁坍塌，其原因很多，但不外护壁不力、土质不好等两方面，其危害性极大。使孔底沉渣增多变厚、使单桩混凝土方量激增，充盈系数变大、使桩端与持力层不接触
6、，降低桩端阻力、使桩侧土体变松软，降低桩侧摩擦力，形成一个“软垫子” 、一个“软套子” 。 2、桩身缩颈、夹泥和断桩，其原因更多，其中最主要的一种原因就是灌注混凝土过程中孔壁局部坍塌和内挤，这种事故使桩的完整性受损害，桩身的强度和承载能力都降低。 3、混凝土导管漏水，使浇灌的混凝土断断续续地被水冲稀而严重离析。 4、混凝土导管堵塞，其主要原因是隔水塞制做粗糙，导管内壁不平直，变形过大，使隔水塞受阻卡住。 5、桩身蜂窝、麻面、露筋，其主要原因有二:其一，作为受弯构件的水平承载桩布筋过密，混凝土粗骨料就难以从笼内挤出笼。不能填满孔壁与钢筋笼间的空隙，混凝土严重离析；其二，钢筋制做不精良，段间焊接作
7、业操作不规范，笼体弯曲不直，笼与孔壁间隙过大或过小。 6、桩头(包括桩头以下相当一段上部桩身)浮浆，缺失粗骨料且疏松几乎无强度，其主要原因是混凝土离析。 7、钢筋笼上浮或下沉，其主要原因是导管置放和上拔过程中挂住钢筋笼，带动它一起上下。 四、灌注桩质量控制的措施 1、成孔质量的控制 成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。 （1）采取隔孔施工程序 钻孔灌注桩和打入桩不同，打入桩是将周围土体挤开，桩身具有很高的强
8、度，土体对桩产生被动土压力。钻孔灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止塌孔和缩径是一项稳妥的技术措施。 （2） 确保桩身成孔垂直精度 这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前作孔径、孔斜超声波测试。 （3）确保桩位、桩顶标高和成孔深度。 在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于 50mm，并认真检
9、查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。 （4）钢筋笼制作质量和吊放 钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上，这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的，因此，吊环长度是根据底梁标高的变化而改变，所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。 （
10、5）灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔 清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。 2、成桩质量的控制 （1）为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告)，如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质)，严禁用于混凝土灌注桩。 （2）钻孔灌注水下混凝土的施工主要是采
11、用导管灌注，混凝土的离析现象还会存在，但良好的配合比可减少离析程度，因此，现场的配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整，为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。 （3）为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，混凝土坍落采用 18cm20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在 2m4m，不宜大于 5m 和小于 1m，严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注
12、至距桩顶标高 8m10m 时，应及时将坍落度调小至 12cm16cm，以提高桩身上部混凝土的抗压强度。 五、结束语 近年来港口的开发日益突出，对于我国的发展也是至关重要的。港口工程水下钻孔灌注桩是港口工程的主要内容之一，对港口工程有重大影响，因此，我们应该加大对水下钻孔灌注桩的研究，而且通过对钻孔灌注施工工艺的研究，可以更好的指导施工，加快施工进程，减少质量事故，保证质量安全。 参考文献 1李万龙,刘美球.水下钻孔桩施工中的工程测量方法J.矿山测量,2006 2李维平.钻孔灌注桩施工关键工序控制J.岩土工程技术,2003(5):300-301 3杨孝先,吴玉涛.灌注桩关键问题与处理J.岩土工程界,2003. 4张东平.浅议钻孔灌注桩质量控制J.南方金属,2007,(4) 5张利新,陈治丽,翟新铭浅谈钻孔灌注桩的施工J.西部探矿工程,2006
