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摘 要：钻孔灌注桩系指在工程现场通过机械钻孔，在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注砼而做成的桩，是一项基础加固处理，以提高基础承载力、确保建筑物稳定的施工技术，常被广泛应用在高层、超高层的工民建建筑物、路桥基墩、江河堤坝抗滑等重型构筑物的基础工程领域中。随着社会经济的不断发展，水利施工技术也随着科技的发展与施工经验的累积得到了发展和飞跃，钻孔灌注桩技术以其易于改善地基承载力、施工周期短、施工操作方便等优势，在水利工程施工中也被广泛的应用。
关键词：钻孔灌注桩；水利施工；技术应用
一、钻孔灌注桩施工工序
（一） 成孔
1.成孔的垂直度
成孔垂直度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。为确保成孔的垂直度，首先应保证钻机机架安放的水平、平稳。钻机就位前应将工作场地平整压实，铺设工作平台稳固、避免施工过程中的移位或倾斜；钻机机架就位后将四个底座用枕木垫平、稳固，使其四个机脚处于同一水平面内，同时使自由悬挂的钻头中心、固定钻杆的卡孔中心与护筒中心在一垂线上。钻孔过程中，应时刻观察钻机机架及钻杆倾斜情况，特别是如发生倾斜或位移应及时采取校核措施。在地基不均匀、土层斜状分布或是土层中夹有较大硬物时，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，慢速低挡钻进。
2.钻进参数
钻孔泥浆由水、粘土（膨润土）和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，一般控制在1.2～1.4g/cm3左右，每隔30分钟检测泥浆指标并及时调整。泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。
开始钻进时保持低档慢速钻进，当钻头接近护筒底部时，要特别注意将钻进速度放至最慢档位且调整泥浆比重，使护筒底部有足够的泥浆护壁，防止护筒底部薄弱环节出现坍孔。
在钻进泵量方面，在灌注桩孔钻进时需要较大的泵量，以此达到钻渣的排出效果。其泵量的计算公式为：Q=FV60 。其中，Q 为冲洗液量（m3/min），F为环状间隙面积（m2）；V为冲洗液上返速度（m/s）。
（二）第一次清孔与终孔
第一次清孔是终孔后采用钻杆在原位进行的清孔。清孔的主要目的为清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。工作原理是通过泥浆流动时的动能进行对桩孔底部沉渣的冲击，在冲击过程中沉渣中的岩粒、砂粒等会处于悬浮状态，接下来运用泥浆胶体的粘结力，悬浮的沉渣被带出桩孔，直至将桩孔内沉渣清干净。清孔时将钻锥提起20～30cm，并保持泥浆的正常循环，将相对密度1.03～1.1 g/cm3的泥浆压入孔内，将钻孔内悬浮较多的泥浆换掉，清孔时间根据泥浆比重及清孔过程中测量沉淀厚度来定，以换完孔内原浆为准。清孔过程中必须设有专人捞取钻渣，加快清孔的速度。护筒中泥浆水位应注意保持稳定 ，以防止钻孔的任何塌陷，孔内水位宜高出地下水位或河流水位至少1.5～2.0米。终孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查，检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。
（三）钢筋笼的制作与吊装
对于钢筋笼的制作，首先应进行钢材质保资料的检查，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。钢筋笼制作时，根据钢筋笼总长度分节制作，钢筋笼长度小于20m的按一节制作、20m-30m的分两节制作、30m-50m的分三节制作。分节制作的钢筋笼接头采用单面焊接连接，焊缝长度大于10D。为保证焊接时的搭接长度和质量，在加工钢筋笼时对钢筋笼节间搭接的钢筋长度作调整，保证相邻两接头间距1.0m以上，确保搭接长度不小于35D，相邻焊接接头错开至少50cm ，钢筋笼在制作时注意保证焊接接头在同一平面内不超过50%。
在钢筋笼吊装过程中，保持垂直状态，对准相应的孔位、轻放。采用分节吊放，先吊放下节钢筋笼并在孔口临时固定，再吊放上节钢筋笼。 应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，下放过程不顺利时，可将钢筋笼正反旋转、慢起、反复数次逐步下放。沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因。如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；如是成孔偏斜而造成的，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼就位后，将钢筋笼的上端焊固于护筒之上，以此减缓砼上升时产生的顶托力。
（四）第二次清孔
在钢筋笼吊装、沉放砼导管后，在砼灌注前，应利用导管进行再次清孔即二次清孔。清孔时导管上下窜动，使泥浆上浮，并测量泥浆的各种指标，同时用测锤测量沉淀厚度，确保沉淀小于30cm时，再灌注砼。清孔时应慢慢加入清水，待出口泥浆小于1.03-1.10，黏度7～20秒，含沙率小于4%后为合格，之后立即灌注砼。若清孔后4小时以内仍不能开始灌注砼，或灌注砼前测得的沉渣厚度已超过设计允许值（0.2D桩径），则要再次清孔。
（五）砼灌注
灌注桩的第二次清孔经验收合格后，即可开展砼灌注施工。砼应保持足够的流动性、良好的和易性，坍落度采用18～22cm。灌注工作必须连续进行，中途不得中断。在灌注过程，现场技术员及主要施工负责人要经常测量砼顶面高程，注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砼顶面的高度，并边灌注砼边提升导管的同时拆除上一节导管，使砼经常处于流动状态，始终保持导管的埋置深度在4～6m为宜，严禁导管的埋置深度小于2米，以免造成夹层和断桩，影响成桩质量。导管提拔过程中幅度不得过大，严禁将导管拔出砼面。如果中间有特殊情况不能连续浇注时，应将导管适当提起一段距离，保持较小的埋深，并经常窜动。 砼灌注要做好灌注记录，记录的内容包括：开始灌注时间、导管下放深度、初次灌注面高程及导管埋入深度，砼的坍落度、灌注过程中测量的灌注高程及导管埋入深度记录，每次提升导管前后的埋入深度，灌注完成面的高程，砼的总量及砼试件的编号。砼灌注完成后要及时将护筒拨出，清洗灌注工具及清除部分表面混浆层。处于地面以上不能拆除的护筒部分，须待砼抗压强度达到5.0Mpa后再拆除。
二、钻孔灌注桩技术在水利工程中应用的注意事项
（一）成孔过程中的问题及相应措施
1.缩径
缩径是在钻进的过程中，由于地应力沿较软岩层释放而造成的。施工过程中由于钻进压力大，同时钻速过快，钻头穿过淤泥和淤泥质土层的速度过快，容易导致淤泥从钻孔周围向钻孔内流动，使侧压力与孔内泥浆力趋于平衡状态，发生缩径甚至卡钻的问题。缩径的防治方法主要可以通过加强管理，由有经验的机长专职操作钻机，当钻到淤泥或淤泥质这类土层时，投入适量的黏土泥膏，减少钻进压力，减缓钻速，使钻机在无油压状态进行空转，并且成孔完毕后在易出现缩径现象的地层中进行扫孔的处理工作。
2.坍孔
导致坍孔产生的原因主要包括遭遇到预先未料的复杂的地质情况、施工过程中泥浆的稠度过低、释放量大于泥浆对孔壁的压力等。对于防治由于复杂地层情况所带来的坍孔问题，具体可采用如下办法：首先对该所在工程地的地质勘察报告进行认真的审阅，对于报告中未加以提及的异常情况所导致的施工过程中的坍孔问题，根据具体情况应分别对待。
对于成孔过程中坍孔的补救措施为避开该桩位或回填原桩位，经检查验收待密实后再进行钻进工作。对于灌注过程中坍孔的补救措施为回填原桩孔同时在原桩附近进行补加梅花桩、扁担桩等。而对于工程质量要求高的情况下，是不允许采用上述的常规方法的，此时可采用硬片石等进行原孔的回填，待其密实后，采用冲击钻来进行再次的重新钻进。对于因泥浆稠度过低导致的坍孔问题的补救措施较为简单，只需加大泥浆的比重，直至适当程度。一般泥浆性能指标为黏度在 18s～22s之间，含沙量不大于 4%，胶体率不小于90%，比重在 1.1g/cm3的范围内。
3.斜孔
在软硬岩层交替的层位极易发生斜孔问题。此时钻进的压力过大导致钻头容易沿软弱层面的偏斜，继而导致斜孔问题，不仅会影响钢筋笼的下放，若问题严重会影响到桩的承载能力。其防治办法为在钻进的过程中，保持钻速的均匀，或加重块。而对于已经出现倾斜的孔，进行扫孔的纠正，当纠正无效时，在孔中进行粘土和石块的回填，但当偏孔达到0.5m 以上时就需要进行重新的钻进工作。
（二）灌注过程中的问题及相应措施
1.导管堵塞
导管堵塞的防治办法可分为如下几点：第一，在组装导管时进行严格检查导管内局部的内凸、连接处的密封等问题；第二，在搅拌砼时进行对砼骨料的规格、坍落度、搅拌时间的严格控制；第三，在灌注时避免导管内高压气囊的形成，以免破坏导管的密封圈；第四，在导管埋入深度允许的范围内提升导管，或者进行提升后的骤然下插导管抖动导管。若上述方法无效时，则应停止灌注，用长杆进行疏通。
2.埋管
在灌注过程中经常出现埋管问题，应时刻注意导管的埋深控制，进行砼面的准确测量，一般砼面每上升 4m～5m 时便可进行相应数量导管的拆除，也就是说勤拆导管。
三、结论
虽然钻孔灌注桩技术有着其巨大的优势，被广泛的应用到水利工程的施工建设中，但是水利工程的钻孔灌注桩施工大多是在水下进行操作，我们不能进行直观的监控，所以我们在施工前和施工过程中一定要加强对施工人员的技术培训和跟踪指导，确保施工质量符合要求。在科学合理的施工工艺下做好钻孔灌注桩的施工，保证水利工程建设的顺利进行。
参考文献：
[1]郭景堂，伍桂花.钻孔灌注桩事故原因及处理方法[J].林业建设，2009，（5）：43-44.
[2] 王国峰.桥梁钻孔灌注桩质量缺陷的处治实践[J].黑龙江交通科技，2009，（10）：153-153.
[3]程素兰.钻孔灌注桩施工应用及探讨[J].山西建筑，2009，（31）：79-80.
[4]张青平.浅谈钻孔灌注桩项目施工管理[J].西部探矿工程，2009，（11）：204-205.
[5] 周玉芝.钻孔灌注桩在黑龙江省码头工程中的应用[J].黑龙江水利科技，2000，03.
关键词：钻孔灌注桩；水利施工；技术应用
一、钻孔灌注桩施工工序
（一） 成孔
1.成孔的垂直度
成孔垂直度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。为确保成孔的垂直度，首先应保证钻机机架安放的水平、平稳。钻机就位前应将工作场地平整压实，铺设工作平台稳固、避免施工过程中的移位或倾斜；钻机机架就位后将四个底座用枕木垫平、稳固，使其四个机脚处于同一水平面内，同时使自由悬挂的钻头中心、固定钻杆的卡孔中心与护筒中心在一垂线上。钻孔过程中，应时刻观察钻机机架及钻杆倾斜情况，特别是如发生倾斜或位移应及时采取校核措施。在地基不均匀、土层斜状分布或是土层中夹有较大硬物时，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，慢速低挡钻进。
2.钻进参数
钻孔泥浆由水、粘土（膨润土）和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，一般控制在1.2～1.4g/cm3左右，每隔30分钟检测泥浆指标并及时调整。泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。
开始钻进时保持低档慢速钻进，当钻头接近护筒底部时，要特别注意将钻进速度放至最慢档位且调整泥浆比重，使护筒底部有足够的泥浆护壁，防止护筒底部薄弱环节出现坍孔。
在钻进泵量方面，在灌注桩孔钻进时需要较大的泵量，以此达到钻渣的排出效果。其泵量的计算公式为：Q=FV60 。其中，Q 为冲洗液量（m3/min），F为环状间隙面积（m2）；V为冲洗液上返速度（m/s）。
（二）第一次清孔与终孔
第一次清孔是终孔后采用钻杆在原位进行的清孔。清孔的主要目的为清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。工作原理是通过泥浆流动时的动能进行对桩孔底部沉渣的冲击，在冲击过程中沉渣中的岩粒、砂粒等会处于悬浮状态，接下来运用泥浆胶体的粘结力，悬浮的沉渣被带出桩孔，直至将桩孔内沉渣清干净。清孔时将钻锥提起20～30cm，并保持泥浆的正常循环，将相对密度1.03～1.1 g/cm3的泥浆压入孔内，将钻孔内悬浮较多的泥浆换掉，清孔时间根据泥浆比重及清孔过程中测量沉淀厚度来定，以换完孔内原浆为准。清孔过程中必须设有专人捞取钻渣，加快清孔的速度。护筒中泥浆水位应注意保持稳定 ，以防止钻孔的任何塌陷，孔内水位宜高出地下水位或河流水位至少1.5～2.0米。终孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查，检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。
（三）钢筋笼的制作与吊装
对于钢筋笼的制作，首先应进行钢材质保资料的检查，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。钢筋笼制作时，根据钢筋笼总长度分节制作，钢筋笼长度小于20m的按一节制作、20m-30m的分两节制作、30m-50m的分三节制作。分节制作的钢筋笼接头采用单面焊接连接，焊缝长度大于10D。为保证焊接时的搭接长度和质量，在加工钢筋笼时对钢筋笼节间搭接的钢筋长度作调整，保证相邻两接头间距1.0m以上，确保搭接长度不小于35D，相邻焊接接头错开至少50cm ，钢筋笼在制作时注意保证焊接接头在同一平面内不超过50%。
在钢筋笼吊装过程中，保持垂直状态，对准相应的孔位、轻放。采用分节吊放，先吊放下节钢筋笼并在孔口临时固定，再吊放上节钢筋笼。 应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，下放过程不顺利时，可将钢筋笼正反旋转、慢起、反复数次逐步下放。沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因。如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；如是成孔偏斜而造成的，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼就位后，将钢筋笼的上端焊固于护筒之上，以此减缓砼上升时产生的顶托力。
（四）第二次清孔
在钢筋笼吊装、沉放砼导管后，在砼灌注前，应利用导管进行再次清孔即二次清孔。清孔时导管上下窜动，使泥浆上浮，并测量泥浆的各种指标，同时用测锤测量沉淀厚度，确保沉淀小于30cm时，再灌注砼。清孔时应慢慢加入清水，待出口泥浆小于1.03-1.10，黏度7～20秒，含沙率小于4%后为合格，之后立即灌注砼。若清孔后4小时以内仍不能开始灌注砼，或灌注砼前测得的沉渣厚度已超过设计允许值（0.2D桩径），则要再次清孔。
（五）砼灌注
灌注桩的第二次清孔经验收合格后，即可开展砼灌注施工。砼应保持足够的流动性、良好的和易性，坍落度采用18～22cm。灌注工作必须连续进行，中途不得中断。在灌注过程，现场技术员及主要施工负责人要经常测量砼顶面高程，注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砼顶面的高度，并边灌注砼边提升导管的同时拆除上一节导管，使砼经常处于流动状态，始终保持导管的埋置深度在4～6m为宜，严禁导管的埋置深度小于2米，以免造成夹层和断桩，影响成桩质量。导管提拔过程中幅度不得过大，严禁将导管拔出砼面。如果中间有特殊情况不能连续浇注时，应将导管适当提起一段距离，保持较小的埋深，并经常窜动。 砼灌注要做好灌注记录，记录的内容包括：开始灌注时间、导管下放深度、初次灌注面高程及导管埋入深度，砼的坍落度、灌注过程中测量的灌注高程及导管埋入深度记录，每次提升导管前后的埋入深度，灌注完成面的高程，砼的总量及砼试件的编号。砼灌注完成后要及时将护筒拨出，清洗灌注工具及清除部分表面混浆层。处于地面以上不能拆除的护筒部分，须待砼抗压强度达到5.0Mpa后再拆除。
二、钻孔灌注桩技术在水利工程中应用的注意事项
（一）成孔过程中的问题及相应措施
1.缩径
缩径是在钻进的过程中，由于地应力沿较软岩层释放而造成的。施工过程中由于钻进压力大，同时钻速过快，钻头穿过淤泥和淤泥质土层的速度过快，容易导致淤泥从钻孔周围向钻孔内流动，使侧压力与孔内泥浆力趋于平衡状态，发生缩径甚至卡钻的问题。缩径的防治方法主要可以通过加强管理，由有经验的机长专职操作钻机，当钻到淤泥或淤泥质这类土层时，投入适量的黏土泥膏，减少钻进压力，减缓钻速，使钻机在无油压状态进行空转，并且成孔完毕后在易出现缩径现象的地层中进行扫孔的处理工作。
2.坍孔
导致坍孔产生的原因主要包括遭遇到预先未料的复杂的地质情况、施工过程中泥浆的稠度过低、释放量大于泥浆对孔壁的压力等。对于防治由于复杂地层情况所带来的坍孔问题，具体可采用如下办法：首先对该所在工程地的地质勘察报告进行认真的审阅，对于报告中未加以提及的异常情况所导致的施工过程中的坍孔问题，根据具体情况应分别对待。
对于成孔过程中坍孔的补救措施为避开该桩位或回填原桩位，经检查验收待密实后再进行钻进工作。对于灌注过程中坍孔的补救措施为回填原桩孔同时在原桩附近进行补加梅花桩、扁担桩等。而对于工程质量要求高的情况下，是不允许采用上述的常规方法的，此时可采用硬片石等进行原孔的回填，待其密实后，采用冲击钻来进行再次的重新钻进。对于因泥浆稠度过低导致的坍孔问题的补救措施较为简单，只需加大泥浆的比重，直至适当程度。一般泥浆性能指标为黏度在 18s～22s之间，含沙量不大于 4%，胶体率不小于90%，比重在 1.1g/cm3的范围内。
3.斜孔
在软硬岩层交替的层位极易发生斜孔问题。此时钻进的压力过大导致钻头容易沿软弱层面的偏斜，继而导致斜孔问题，不仅会影响钢筋笼的下放，若问题严重会影响到桩的承载能力。其防治办法为在钻进的过程中，保持钻速的均匀，或加重块。而对于已经出现倾斜的孔，进行扫孔的纠正，当纠正无效时，在孔中进行粘土和石块的回填，但当偏孔达到0.5m 以上时就需要进行重新的钻进工作。
（二）灌注过程中的问题及相应措施
1.导管堵塞
导管堵塞的防治办法可分为如下几点：第一，在组装导管时进行严格检查导管内局部的内凸、连接处的密封等问题；第二，在搅拌砼时进行对砼骨料的规格、坍落度、搅拌时间的严格控制；第三，在灌注时避免导管内高压气囊的形成，以免破坏导管的密封圈；第四，在导管埋入深度允许的范围内提升导管，或者进行提升后的骤然下插导管抖动导管。若上述方法无效时，则应停止灌注，用长杆进行疏通。
2.埋管
在灌注过程中经常出现埋管问题，应时刻注意导管的埋深控制，进行砼面的准确测量，一般砼面每上升 4m～5m 时便可进行相应数量导管的拆除，也就是说勤拆导管。
三、结论
虽然钻孔灌注桩技术有着其巨大的优势，被广泛的应用到水利工程的施工建设中，但是水利工程的钻孔灌注桩施工大多是在水下进行操作，我们不能进行直观的监控，所以我们在施工前和施工过程中一定要加强对施工人员的技术培训和跟踪指导，确保施工质量符合要求。在科学合理的施工工艺下做好钻孔灌注桩的施工，保证水利工程建设的顺利进行。
参考文献：
[1]郭景堂，伍桂花.钻孔灌注桩事故原因及处理方法[J].林业建设，2009，（5）：43-44.
[2] 王国峰.桥梁钻孔灌注桩质量缺陷的处治实践[J].黑龙江交通科技，2009，（10）：153-153.
[3]程素兰.钻孔灌注桩施工应用及探讨[J].山西建筑，2009，（31）：79-80.
[4]张青平.浅谈钻孔灌注桩项目施工管理[J].西部探矿工程，2009，（11）：204-205.
[5] 周玉芝.钻孔灌注桩在黑龙江省码头工程中的应用[J].黑龙江水利科技，2000，03.