钻孔灌注桩在水闸工程基础处理中的运用.pdf

施 工 安 全水上安全 2023 年 第 7 期194第一作者简介：孟才，男，本科，高级工程师，研究方向为水利水电工程建筑。钻孔灌注桩在水闸工程基础处理中的运用孟 才1，程晓航2，李 维1（1.湖北志宏水利水电设计有限公司，武汉 430072；2.湖北省水利水电规划勘测设计院有限公司，武汉 430064）摘要：随着我国水利工程建设的不断推进，钻孔灌注桩作为一种基础处理技术，逐渐成为水闸工程中的重要施工方式之一。本文通过对钻孔灌注桩的原理和技术特点、质量控制及其在水闸工程中的应用进行了研究和总结，旨在探讨钻孔灌注桩在水闸工程中的运用。结果表明，钻孔灌注桩是一种安全、可靠、经济、高效的基础处理技术，在水闸工程中得到了广泛的应用和推广。关键词：钻孔灌注桩；水闸工程；基础处理技术；应用0 引言随着社会经济的不断发展和城市化进程的加速，水利工程建设已成为现代化建设中重要的组成部分。在水利工程建设中，水闸是一类十分重要的建筑工程，水闸的基础处理则是水闸工程建设中不可或缺的环节，其质量和效果直接关系到水闸的安全、稳定和使用寿命。在水闸工程基础处理中，钻孔灌注桩技术作为一种新型的桩基处理技术，因其效果好、速度快、施工方便等特点，逐渐被广泛应用。该技术不仅可以有效地提高基础的承载力和稳定性，还可以减少工程时间和施工成本。1 钻孔灌注桩的原理和技术特点1.1 原理钻孔灌注桩是一种混凝土灌注桩，其原理是通过钻孔机将土壤钻孔，并在钻孔中注入混凝土，形成钢筋混凝土桩。在施工过程中，先进行孔壁支护，防止土体塌方，然后在孔内钢筋笼的支撑下，将混凝土灌注到孔内，待混凝土硬化后，形成一根坚固的桩基。钻孔灌注桩具有承载力大、抗震性能好、适用性广等优点，广泛应用于各种建筑工程中1。1.2 技术特点钻孔灌注桩具有以下技术特点：1）承载力强。钻孔灌注桩是混凝土桩，其承载力受到混凝土的强度控制，能够承受大的竖向荷载和水平荷载。2）抗侧力强。钻孔灌注桩较长，且通过桩端摩擦和土体的黏聚力来承担抗侧力，因此其抗侧能力比普通桩高。3）适应性好。钻孔灌注桩适用于各种地质条件，特别是在地下水位高的情况下，其施工方式更为优越。4）施工速度快。钻孔灌注桩是现浇混凝土桩，其施工速度快，可适应各种施工环境。5）施工难度较大。由于钻孔灌注桩是采用钻孔机进行施工，其施工难度比较大，需要技术人员具备较高的专业技能。6）质量易控制。钻孔灌注桩的施工过程中，可以对混凝土的配合比、坍落度等进行严格控制，从而保证桩体质量的稳定性和可靠性。2 钻孔灌注桩的质量控制钻孔灌注桩的质量控制主要包括以下几个方面：2.1 孔壁清理为保证钻孔灌注桩的质量，孔壁清理是一个非常重要的工作环节。在施工前，需要清理孔壁内部的杂物、泥土、石块等，保证孔壁表面平整，黏结力强，从而确保桩体与孔壁间的接触面积充分，以提高桩的承载力。清理孔壁的方式一般有人工清理和机械清理两种方法。人工清理主要是利用铁锤、钢钩等手工工具进行，缺点是清理速度慢、效率低，且难以达到清理深度和清理质量的要求；机械清理则是采用钻机进行清理，具有清理速度快、效率高、清理质量高等优点。在孔壁清理过程中，还需注意防止孔壁的坍塌或塌方，为此可采取支护或套管等措施。另外，在孔壁清理完成后，还需检查孔壁表面是否有脱皮、开裂、施 工 安 全Maritime Safety 水上安全195锈蚀等情况，确保孔壁表面光滑、均匀、无缺陷，以保证桩的质量和使用寿命。2.2 钢筋加工钻孔灌注桩的钢筋加工是关键步骤之一，直接影响着灌注桩的质量和强度。首先，需要根据设计图纸的要求进行钢筋的预处理和加工，包括长度、弯曲、连接等。其次，在加工钢筋时要严格控制尺寸和精度，避免出现过大或过小的误差。最后，还要注意钢筋的防腐处理，保证其使用寿命和稳定性。在加工钢筋的过程中，要严格按照相关标准进行操作，确保钢筋质量符合规定要求。2.3 混凝土浇筑混凝土浇筑是钻孔灌注桩建设过程中的重要环节，对于保证钻孔灌注桩的质量和稳定性具有至关重要的作用2。在混凝土浇筑过程中，混凝土配制需要按照设计要求进行，包括水泥、砂、石子和水的比例和配合。在配制过程中，需要注意控制水灰比和砂石比例，以保证混凝土的强度和稳定性。浇注方式需要按照设计要求进行，包括浇筑位置、流动性和坍落度等。在浇铸过程中需要注意混凝土的均匀性和密实性，防止空隙和裂缝的产生。浇筑顺序需要从下往上进行，避免混凝土塌陷或者挤出钻孔。混凝土浇筑完成后需要进行养护，包括湿润养护和覆盖养护，以保证混凝土的强度和稳定性。在混凝土浇筑过程中，需要严格按照设计要求和质量控制要求进行，以保证钻孔灌注桩的质量和稳定性。2.4 灌注桩成型灌注桩成型是钻孔灌注桩施工的最后一步，主要包括混凝土浇筑、振捣和养护三个阶段。首先是混凝土浇筑阶段，即将混凝土从混凝土搅拌站输送到施工现场，并通过泵车或倒料斗将混凝土灌注到钻孔内，填满钻孔空隙。在灌注过程中，要控制混凝土的流动性和浇筑速度，避免发生混凝土分层或空洞等缺陷。同时，还需注意钢筋的位置和数量，确保混凝土覆盖钢筋，并使钢筋完全浸入混凝土中，以提高灌注桩的承载力和抗震性能。接着是振捣阶段，即在混凝土浇筑后，在钻孔内用振动器进行振捣，使混凝土密实，并排除空气孔隙和混凝土间的间隙，提高混凝土的强度和稳定性。最后是养护阶段，即在混凝土浇筑和振捣后，对灌注桩进行一定时间的养护，使混凝土逐渐凝固和强化。养护时间一般为 7 天左右，养护期间需对灌注桩进行保温和湿润处理，以避免混凝土过早干燥和开裂。2.5 质量检验在钻孔灌注桩施工完成后，需要对其进行质量检验，以确保施工质量符合规范要求。具体的质量检验包括以下几个方面：钻孔灌注桩的竖向位移和水平位移应该满足设计要求，可以通过使用仪器进行测量和检查。钻孔灌注桩的直径和长度应该满足设计要求，可以通过使用测量工具进行检查。钻孔灌注桩的强度应该符合设计要求，可以通过在灌注桩混凝土浇筑完成后进行取样试验，以检查混凝土强度是否符合标准要求。钻孔灌注桩与周围土层的黏结力应该符合设计要求，可以通过在灌注桩混凝土浇筑完成后进行拉拔试验，以检查钢筋与混凝土之间的黏结力是否符合标准要求。以上是钻孔灌注桩质量检验的主要方面，可以根据实际情况进行适当的调整和完善3。3 钻孔灌注桩在水闸工程基础处理中的应用钻孔灌注桩是一种较为常用的地基处理方式，在水闸工程中具有广泛的应用，以下是钻孔灌注桩在水闸工程基础处理中的运用的具体方案和实施步骤。3.1 进行勘探和设计在进行钻孔灌注桩的应用前，需要进行工程勘探和设计。勘探主要是对地层情况、地下水位、地质构造等进行详细的调查和研究，以确定灌注桩的位置、直径和长度等参数。设计则是根据勘探结果和工程要求进行灌注桩的设计，包括钢筋布置、混凝土配合比、施工方法等。在设计和施工时，需要根据实际情况进行合理的选型和布置，以确保工程质量和安全。同时，应根据不同工程的特点和要求，合理地控制施工周期和成本，以达到最佳经济效益。3.2 进行施工准备进行施工准备包括以下几个方面：首先在施工前，需要进行场地平整和清理，根据施工方案和设计要求，采购所需的材料和设备，如钢筋、混凝土、钻孔机、钻头、灌浆泵等。其次要确定施工人员和管理人员，并进行培训和技术指导，确保施工质量和安全。然后，按照设计要求和施工方案，在施工现场进行布置，如确定钻孔点位、搭设安全防护措施、布置混凝土搅拌站等。最后，在施工前应进行安全检查，包括施工设备的检查和维修，以及施工现场的安全防护措施是否到位，以确保施工过程中的安全。3.3 进行钻孔灌注桩的施工钻孔灌注桩的施工可以分为钻孔和灌注两个阶段。在钻孔阶段，首先要检查工具和设备，以保证施工的安全和顺利。然后根据设计要求，确定钻孔的深度和直径，并进行标志。根据孔径大小选择合适的钻具，并进行安装。启动钻机，开始钻孔。在此过程中需要控制钻孔方向和深度，并保持钻孔清洁。在钻孔过程中，需要对孔壁进行检查，保证孔壁无松散物和裂缝。当钻孔到达设计深度时，需要进行孔底标高的测量，并调整钻孔深度。最后使用空气或水泵等工具，将孔底清理干净。施 工 安 全水上安全 2023 年 第 7 期196在灌注阶段首先也要根据设计要求，在孔内安装钢筋，并确保钢筋位置准确。其次将预制的混凝土灌入孔内，同时用振动器进行振捣，确保混凝土填充均匀，不产生空洞和缺陷。将混凝土抹平，保证孔口与地面齐平。在混凝土固化后，进行后续处理，如进行钢筋连接等工作。然后对灌注桩进行质量检查，包括混凝土强度、钢筋位置等方面，确保满足设计要求。最后根据设计要求，确定灌注桩的标高。以上步骤都需要在严格遵循设计要求和安全规范的前提下进行。3.4 进行灌浆和固结处理灌浆和固结处理是钻孔灌注桩施工的重要环节，其目的是保证桩的强度和稳定性。灌浆是指在钻孔内注入混凝土浆体，填充孔隙，使得孔壁与混凝土形成一体，增强桩的承载力和稳定性；固结处理是指在灌浆后，在桩周围施加预应力锚杆、锚索等，使桩身受到压力的作用，增强桩的强度和抗震性能。具体操作过程如下：在钻孔内注入混凝土浆体，可采用机械振捣或者气压灌浆的方式，使混凝土充分填充孔隙，同时保证孔内浆体的密实性和均匀性。灌浆后，立即在桩周围施加预应力锚杆、锚索等，使得桩身受到压力的作用，增强桩的强度和抗震性能。同时，可以根据不同工程需要进行加固处理，例如加装横梁、加固护岸等。在完成灌浆和固结处理后，需要进行后期处理，包括清理现场、检查桩体质量和强度、测量孔深和孔径等。总体来说，灌浆和固结处理是钻孔灌注桩施工的重要环节，其质量直接影响到桩的强度和稳定性，需要严格控制和管理。3.5 进行验收和监测验收和监测是钻孔灌注桩施工后的重要环节，验收要求符合国家相关标准和规范。钻孔灌注桩表面应平整、光洁，无显著的裂缝、变形和鼓包等缺陷。钻孔灌注桩的直径、长度、埋深等应符合设计要求，其偏差应在国家规定的允许范围内。钻孔灌注桩的强度应满足设计要求，抗倾覆、抗剪力和抗拔力等稳定性指标应符合要求。灌浆密实性是保证钻孔灌注桩强度和稳定性的关键因素，验收应检查灌浆质量，确保灌浆均匀、密实、无空洞和夹杂物等。监测是对钻孔灌注桩进行长期稳定性和安全性的监测，主要包括静载试验、动载试验、水平位移监测、应力监测等内容。通过监测，及时发现并处理施工质量问题和工程安全隐患，保障钻孔灌注桩工程的质量和安全4。4 案例分析以某水闸工程为例，该工程为一座重要的船闸工程，由于地质条件较为复杂，地下水位较高，需要对基础进行加固处理。在基础处理中，钻孔灌注桩被选为一种重要的加固方式。在场地勘察和设计阶段，工程师们对地质情况进行了详细的分析和评估，并制定了相应的加固方案。在施工过程中，钻孔灌注桩的施工工艺按照设计方案进行，确保了施工的准确性和效果。具体地，施工人员先根据设计要求在施工区域进行标线，并使用钻机进行孔钻，孔深和孔径根据设计要求进行控制。在钻孔过程中，需要不断进行检测和监控，确保孔的垂直度和水平度符合要求。钻孔完成后，开始进行灌注，灌注时首先将钢筋绑扎在桩身内部，再通过输送泵将混凝土灌注至孔内。在灌注过程中，需要对混凝土的配合比、灌注压力和流量进行严格控制，以确保灌注的混凝土质量符合要求。施工完成后，还需要对灌注桩进行质量检测，检测包括桩身的强度、质量以及与基础接触的情况等方面。只有在质量检测合格后，才能进行后续的工程施工。在该水闸工程中，钻孔灌注桩的施工质量得到了保障，基础处理效果良好，为后续工程的施工和运营提供了可靠的保障。5 结束语通过对钻孔灌注桩的原理、技术特点、质量控制、应用、施工和验收等方面进行详细阐述，说明了钻孔灌注桩在水闸工程中的优越性和可行性。在进行钻孔灌注桩施工前，需要进行充分的勘探和设计，并进行施工准备工作。在施工过程中，需要对孔壁进行清理、对钢筋进行加工、对混凝土进行浇筑、对灌注桩进行成型、对灌浆进行固结等操作，以确保钻孔灌注桩的质量。在施工结束后，需要进行验收和监测，以保证钻孔灌注桩的安全性和稳定性。综上所述，钻孔灌注桩在水闸工程基础处理中具有广泛的应用前景和良好的经济效益。但在实际应用中仍需加强质量控制和技术研发，以提高钻孔灌注桩的施工质量和效率，促进水利工程的发展。6 参考文献1 戚会刚,李俊,孔敏,等.钻孔灌注桩在水闸工程基础处理中的运用研究 J.珠江水运,2023(3):78-80.2 何文彬.钻孔灌注桩在水闸工程基础处理中的应用 J.湖南水利水电,2021(2):103-105,115.3 孙洋广.钻孔灌注桩在水闸地基基础处理的应用 J.水利科技与经济,2016,22(5):110-112.4 曾义恩.水闸地基处理中钻孔灌注桩施工技术 J.河南水利与南水北调,2018,47(4):30-31.