摘要：由于灌注桩施工的环境比较复杂对灌注桩的施工步骤要求较高，为了保证施工质量和施工安全，通过优化灌注桩的施工步骤及质量控制水平，将施工方法优化，使灌注桩得以顺利实施。
关键词：灌注桩；施工方法；质量控制优化
一、工程概况
江新联围除险加固应急项目大洞口水闸工程为江新联围下游四座挡潮闸之一，位于江门市新会区三江镇西北约3.0km的江门水道上，向下游与潭江汇合形成银洲湖，出崖门口流入南海。
拟建工程建筑物形式单一，布置较为紧凑，共8孔常规水闸孔、2孔通航孔。通航孔单孔宽55m，常规闸孔宽16m。水闸地处珠江三洲海河交互相沉积层，淤泥厚度大、强度低、具有高压缩性的特点，主体工程闸室地基采用钻孔钻灌注桩基础，翼墙地基采用水泥搅拌桩基础。桩基采用旋挖成孔灌注桩。共计722根桩，设计桩长21363.8m，其中工程桩526根。
灌注桩技术要求：
Φ1200和φ1000钻孔灌注桩桩身外径分别≧1200mm和1000mm；
灌注桩桩顶超高500mm，施工底板前凿除，凿除泛浆后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计等级。桩顶嵌入底板底100mm。
二、地质情况
2.1河床地质条件
根据勘察成果，闸基地层从上到下划分为人工堆积层①、海陆交互堆积层②、河流相冲积层③、全风化带（Ⅴ）、强风化带（Ⅳ）、弱风化带（Ⅲ）。
人工堆积层①：主要是堤身填筑土，分布在水道两岸，主要由粉质粘土组成，含个别见碎石，土质较均匀，粘性较好，稍湿，可塑状。本层做标准贯入试验3次，N=4～13击，平均8击。堤身迎水面为浆砌石、干砌石。钻孔揭露厚度3.6m～6.2m，平均4.8m。
海陆交互堆积层②：闸址广泛分布，主要由淤泥、淤质粘土组成，深灰、灰黑色，多呈流塑状，局部软可塑。局部夹薄层粉细砂，并见有少量小贝壳。该层底板高程-37.07m～-21.87m，厚度19.8m～34.3m。本层做标准贯入试验，击数N=1击～5击，平均2击。渗透系数k0=2.08×10-7cm/s～3.66×10-6cm/s，为微～极微透水层。主要物理指标平均值为：天然含水率w=77.0%，天然密度ρ=1.54g/cm3，孔隙比e=2.099，液限wL=47.2%，液性指数IL=2.68。主要力学指标标准值为：压缩系数a1-2=2.791MPa-1，压缩模量Es1-2=1.11MPa，为高压缩性土；饱和快剪强度建议值：Cq=3kPa～4kPa，φq=4～4.5°；三轴压缩试验(固结不排水剪)总应力强度参数建议值Ccu=11kPa，φcu=10°，有效应力强度参数建议值C′=14kPa，φ′=14°。
河流相冲积层③：闸址广泛分布，主要由泥质中粗砂、含泥砂砾石、砂砾石组成，灰黄、浅白色，呈稍密～中密状。该层底板高程-41.34m～-33.87m，厚度6.0m～17.05m。淤质砂、淤质砂砾石做重型动力触探试验，上部一般3击/10cm～4击/10cm，下部一般6击/10cm～8击/10cm。渗透系数平均值k0=7.53×10-2cm/s，属强透水性。
全风化带（Ⅴ）：为中细粒黑云母花岗岩，闸址区广泛分布。呈灰黄、灰绿、浅肉红色，风化较均，为砂质粉土，局部夹少量强风化碎块，呈中密～密实状。根据钻孔揭露，底板高程-50.91m～-41.25m，厚度2.65m～12.15m。做标准贯入试验，击数一般在20击～50击；根据室内试验成果，饱和快剪凝聚力平均值CQ=21.8kPa，摩擦角平均值φQ=28.0°。
强风化带（Ⅳ）：为中细粒黑云母花岗岩，呈灰褐、灰绿、浅肉红色，岩体破碎，岩芯呈碎块状，裂隙发育，裂面铁锰质渲染，绿泥石化，夹少量全风化。底板高程-50.42m，厚度8.35m，未揭穿，强风化带钻孔岩芯统计RQD值为0。
弱风化带（Ⅲ）：为中细粒黑云母花岗岩，分布整个闸址区，呈灰白、青灰、浅肉红色，岩芯呈块状、短柱状，中陡倾角裂隙发育，裂面绿泥石化、铁锰质渲染，岩石完整性较差，岩质较坚硬。RQD值一般为10%～25%。本阶段未揭穿弱风化带，其顶板高程-50.91m～-41.25m，揭露厚度3.8m～12.65m。
三、施工难点分析
基础处理的土层主要为淤泥、淤泥质土，淤泥厚度大、强度低、具有高压缩性，其含水量在50%~63%左右，同时要求桩基设备场地适应性较高，一旦产生积水，则变成流塑状态，承载力很低，对承载力的要求十分高，钻机在钻孔过程中，源源不断将岩土从孔内挖出，如果不及时清运走，堆积过高将影响钻机的工作旋钻，所以要设计好排渣过程。 钢筋笼焊接跟孔口成孔的次序跟时间要合理安排。水下混凝土灌注混凝土质量控制要严格控制质量检验，设立控制点进行监测。
四、施工控制措施
4.1桩位放样及护桩布设
在施工过程中，桩位中心的护桩对于旋挖钻机的现场施工作业具有重要意义，其主要依据桩位中心进行放设在通常情况下，需要在中心桩与钻机平行与垂直的两个方向进行4个护桩的设置，并且护桩要与中心桩之间的距离相等，方便相关的操作人员在车上也能进行有效勘察。一般情况下，钻直径120cm的孔时取160cm（直径120厘米孔的钻头半径60厘米，钻头中心与孔桩中心重合时，护桩距离钻头外边缘正好为100厘米，此统一长度便于相关专业人员记忆，便于钻孔时通过测量各个护桩距离钻头外缘距离来确定钻头中心与钻孔桩中心重合与否，即使中心桩不在，也可通过四个护桩快速、准确地检查钻头位置是否正确）；钻直径100厘米的孔取150厘米，其原理同上。
可以由两种护桩材料进行选择，其一为木桩，其二为钢筋桩，木桩使用时需要在上方打下小铁钉，而钢筋桩需要在上方带有识字刻划线。方便施工中重复利用，节省资源。在护桩设置完成之后，中心桩才能去除。
4.2钻机就位
在旋挖钻机的作业平台设置中，其应当保持水平状态，最大倾斜角度不能超过5°，能够利用钻机桅杆中的自动调直系统将微小的角度倾斜进行有效纠正，保证钻孔的垂直度，并不影响其正常使用。作业平台及进出道路均应坚实，钻机钻孔时的站位一般应冲向孔桩位置，钻机侧向应留有排碴场地。
4.3埋设护筒段钻孔及扩孔
在进行钻头的选择时，起致敬应当与桩径相同，并在钻孔时，其深度超过护筒的深度1m,需要施工人员将钻头换成扩孔钻头，对护桩进行扩孔，让其扩孔的深度等于护筒的埋设深度。在此施工过程中，最为有效的钻头就是扩孔钻头，能够将护筒段的孔位扩充更加精准，其埋设深度也更加准确，能够保证在之后的施工中以护筒为参照物更加快速准确的进行钻孔定位，而没有扩孔钻头时，若是没有扩孔钻头，也可以直接使用大直径钻头进行护筒埋设段的钻孔。
护筒的埋设深度视现场的地质情况而定，一般情况下在高原多年冻土地区，护筒底标高应深于冻土上限0.5米以上。在一般地区，也应低于地表含水地层、流砂层0.5米以上。应当选择专业的机械加工厂家进行护筒的制作，钢板厚度应在5mm-10mm之间，经过卷板机弯卷后焊制而成。本次施工中选择较厚的钢板加工成护筒，是由于在进行旋挖钻机在进行作业的过程中，经常会将钻头提升到地面排碴，护筒本身也会进行多次周转，孔深20m左右时，钻头需要来回往返40-60次才能完成作业，技术人员在进行操作过程中，也会出现由于失误导致钻头对护筒造成了一定程度的损坏的情况，护筒选用微厚的钢板，能够有效防止这种情况的产生。若是护筒在施工中为一次性用品，钢板可以采用3-5mm的厚度进行护筒的制作。
护筒在被运输到施工场地之后，在进行吊放之前可以先让施工人员将护筒推到孔口的附近，提升吊装时可利用钻机桅杆之上的副卷扬（副卷扬是指在钻机进行维修保养以及钻具更换时使用的设备），而不用另行配置吊车。在护筒的埋设时，为了防止地表水流入孔中，护筒顶端需要比地面标高0.5m，而护筒的侧方也要预留出排浆孔，排浆孔位置应比地面位置高0.2m左右，进行护筒的埋设时选用粘土进行分层对称形式的夯填。
4.4排碴
对于钻机的正常工作将会有较大的影响，因此，在钻机跑那个边需要有专业的机械将废弃的碴料清运，由于施工地质不同，钻孔的钻进速度也会受到不同程度的影响，一般每小时在5~10立方米之间，因此配备装碴清运设备时，装碴设备选用能力较小的装载机即可满足要求，我公司在施工时在工点上配备的是ZL-50型装载机，卸碴的自卸汽车从就近土方施工工点抽调。
4.5桩体钢筋笼制作安装
a.钢筋笼采用分节制作，并预留一定焊接长度，接头距离不小于80cm。
b.为控制保护层厚度，在钢筋笼主筋上，每隔2米焊接一道定位钢筋，沿钢筋笼周围对称布置4只。在焊接过程中应及时清渣。
c.钢筋笼主筋连接采用焊接接头，要求统一平面内的接头数量在50%以下。钢筋连接器应满足《钢筋机械连接通用技术规程》中的Ⅰ级接头等级要求。
d.焊接长度应满足：单面焊不小于10d，双面焊不小于5d。
e.施工现场搭设钢筋笼制作棚，并加工专用钢筋笼制作架子。
当钻孔钻到设计深度之后，需要专人进行检验，钻孔深度合格才能进行下一步的吊放桩体钢筋笼作业。在此作业之前，若是桩长较短的孔桩，要检孔桩成孔，成孔合格之后利用冲孔桩机将钢筋笼一次性全部吊起，放到孔内。此种情况下，将钢筋笼焊接接长在孔口附近的施工场地中提前进行，能够有效缩短钻孔以及灌注的时间，而不会占用孔口的时间，提升项目工程的施工进度。而桩长较长的孔桩，当桩体钢筋笼超过吊车吊起高度时，可以在孔口处进行钢筋笼的焊接接长，同时多台电焊机共同作业，用单面搭接焊的方式降低作业难度，有效提高施工进度。
钢筋笼质量检验标准：
4.6水下混凝土灌注
4.6.1下灌注导管
使用Φ258mm快速接头灌注钢导管，导管在吊装之前要进行试拼，保证接口处严密牢固，而在使用之前也要畸形水密承压的测试，并且禁止用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大压力的1.3倍。下入孔内导管每根都要认真仔细检查，清除丝扣上的浮渣，并对“O”型密封圈进行检查，保证其密封性，还要在丝扣之上涂抹黄油，实行进一步的密封处理，让导管的连接处牢固严密，保证泥浆不会从中泄露。对于拼装之后的垂直情况也要进行查看，并根据实际桩孔的长度进行导管拼装长度的确定。之后的吊装工作，导管要出于井孔的中央位置，灌注之前要进行升降实验。
导管吊放完毕，将密度较低的泥浆输入其中，并对其进行清空处理，直到符合施工标准才能停止。
4.6.2混凝土灌注
水下砼采用C30商品砼，每根桩都要进行超过两次的坍落度测量。砼灌注量与砼面至孔底高度、导管内径、泥浆至砼面高度、桩孔直径等有关。砼在实际浇灌时不能低于计算数值，其充盈系数应当在1.1-1.2之间用砼车进行商品砼的输送。
桩的质量的关键点就在于砼灌注，灌注过程不能被中断，要连续进行，灌注时间根据实际情况进行减少，单桩的灌注时间不能大于6个小时，超过6小时将会让其顶层失去流动性，造成顶升困难的情况准备工作十分重要，当砼在运输到施工现场之后，对其坍落以及离析的程度都要进行检查。
a.首批砼灌注
在对砼检测之后，保证其能正常使用，进行下一步工作，在导管之上将砼漏斗连接，灌注之后，需要将隔水球在漏斗下方用铁丝吊上，首批砼量灌注之后，再将铁丝剪短，让隔水球下落将处于孔底的导管包裹，将其埋入砼面1m处左右，并在之后进行观察，若有泥浆从孔口大量返出，此次灌注成功，能够进行后续的灌注工作。而在此时，孔底与导管的底部应当具有一段0.25-0.4m左右的距离空间，若是距离空间长度超过范围，则应当对导管进行调整。
孔径越大，则能灌注更多砼量，而砼量越大，则搅拌时间越长，由此可能导致离析现象出现，首批砼在灌注下落中和易性变差，受到的阻力也会更大，导管就会出现堵塞现象，漏斗中也会有部分砼存在，出现这种情况，应当加大设备的起重，让漏斗中充满砼，但若是起重力不足，需要用卷扬机将漏斗拉紧并晃动，让砼能够顺利下滑，之后再次进行灌注。
a.后续砼灌注
后续的砼灌注，需要在灌注过程中将导管向上牵引拆除，保证砼的流动性，导管应在其埋入混凝土3m深度时，或混凝土不从导管中下落时进行缓慢提升。在进行导管提升工作之前，需要移开漏斗，并以垂直的角度提升，将最上方的导管进行拆除，之后将漏斗重新接在导管上方继续灌注，并在灌注过程中，注意导浆管外的砼面高度，其深度应当在2-6m之间，一次拆管长度不能大于6m,拆后埋设深度不能小于2m。需要有专业人员在灌注过程中进行数据的记录，时刻注意砼面以及孔内返水的情况，并且导管应该进行勤拆。
后续砼灌注中，若是出现非连续进行灌浆情况，漏斗中的砼下落后，需要牵动导管观察孔口返浆，孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼，此过程中牵动导管，对于后续砼的下落更加顺利，若是砼在导管中留存时间过长，则会导致其流动性变差，增加与导管之间的摩擦力，让砼在灌注过程中不能顺利下落，出现断桩的失误。同时，粗骨料之间存在空隙，在后续灌注过程中会导致高压气囊的出现，将管节的密封胶挤破，出现漏水的情况，影响施工质量；对导管进行牵动，可以让砼向四周扩散，让地层与桩身有效结合起来，增强桩体摩擦力，还能将钢筋笼与砼结合力增加，让高桩的承载能力更强。
c.后期砼的灌注
在灌注的后期中，孔内压力会随着时间减小，导致下部砼会比上部的更加紧密，需要漏斗提升处理，增加灌注的落差，平衡密实度。而为了建筑施工桩顶的质量有效性，砼顶面要高于桩顶，并对其进行测量，达到设计需求方可将灌注停止。剩余一根到两根导管时，将其缓慢的拔出，让砼面的弥合程度更高，若是将导管快速拔出，就会让泥浆混入其中。
d.砼灌注完毕后
在桩径浇筑过程中，要保证其高度超过设计高程约1m，并进行仔细凿除，将砼面露出，与承台相接，注意在凿除过程中不能对桩身造成破坏。
五、质量控制
5.1钻进成孔
孔内注入泥浆之后才能进行砂层，其浆液面应当比砂层的凳面高出2m左右，并用碎石随时将泥浆补充至高于地下虽水位的1m高度的位置，将泥浆的比例进行调整。钻头钻到设计标高时，需要用筒形并带有活门的钻头将沉渣清理干净。若是孔壁泥皮较厚，可以利用如扫孔钻头等设备扫刷孔壁。清理之后还要对其进行检查，检查的结果表明合格，才能将钻头进行移位，孔口覆盖，实施下一步施工工序。
5.2钢筋笼吊放
钢筋笼的吊放要对准孔位，并在工作中要注意不能碰到孔壁，放置至固定位置之后，需要即刻固定。
5.3导管安放
钢筋笼需要进行有效的固定，在此之后才能安放导管，并对其拼装试水，检查是否存在质量问题，其孔底应为300-500mm。
5.4二次清孔
导管按照顺序进行安装之后，需要立刻二次清孔，灌注混凝土前应再次进行沉渣厚度及孔底半米范围内泥浆比重的测量，其各个环节都达到施工要求之后，才能进入下一步骤。
5.5灌注桩混凝土质量控制
1)坍落度控制。建筑施工的现场需要有多名试验员，方便对各项工程质量进行把关，保证商品混凝土的坍落程度在正常标准之内，充分发挥混凝土的效果，方便后续的灌注工序的实施。混凝土的坍落要控制在20cm左右。
2)灌注：在灌注之前导管应该放到隔水塞中，初次灌注将导管底部埋入1m左右即可，最后混凝土的面标高应该高于设计桩顶500mm。
对于混凝土的灌注标高以及导管的埋设要进行雅阁把关，保证其灌注标高误差的缩减以及导管的深度范围，并在灌桩过程中不能将导管拔出，让混凝土断桩，其埋设深度不能超过5m,避免在拔管过程中出现问题，从而让灌桩的质量受到不良影响。
5.6钻孔灌注桩质量验收要求
（1）实测项目
大洞口左右岸灌注桩的分布情况图：附图
六、结语
通过灌注桩的施工控制措施以及质量控制措施，有效的保证了桩基础的完整性，保证质量。增加了灌注桩施工有序可循的，从而使灌注桩的质量得到了保证。
参考文献
[1]王立平.
[2]《超长钻孔灌注桩施工技术》.
论文作者:赵伟文
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/23
标签：导管论文; 钻头论文; 钻孔论文; 钢筋论文; 钻机论文; 混凝土论文; 漏斗论文; 《基层建设》2019年第4期论文;