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摘要：混凝土灌注桩已广泛应用于水利水电、桥梁及民用建筑工程。本文通过对南水北调中线洺河渡槽灌注桩施工工艺的详细论述，总结了灌注桩施工的一般程序及质量控制措施，为今后类似工程施工提供了参考。
关键词：灌注桩 施工 质量控制
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
洺河渡槽是南水北调中线工程总干渠上的一座大型河渠交叉建筑物，位于河北省永年县城西邓底村与台口村之间的洺河上。本标段起点桩号76+607，终点桩号77+537，全长930m，共布置大型渠道渡槽1座，长829m，进出口连接渠道长101m。工程等级为一等，主要建筑物级别为1级，设计防洪标准100年一遇，校核防洪标准300年一遇，地震设计烈度为7度。
洺河渡槽共布置17个槽墩，墩身为实体重力墩，由墩帽、墩身、承台组成。承台下设两排灌注桩，每排7根，桩径1.7m（边墩桩径1.5m），桩长51.6m～54.6m。由于地质原因，根据《南水北调中线干线洺河渡槽工程建设有关问题处理工作方案》，在2#-5#墩之间工程区域外进行3根试验桩载荷和后压浆试验，根据试验结果确定2#-5#墩桩基设计方案。
2、主要工程量
根据试验结果，2#-5#墩桩基桩径采用1.7m，桩长较原设计桩长增加10-15m左右，成桩后对桩基采用后压浆处理，以提高桩体承载力。2#-5#墩桩基主要工程量见表1-1：
表1-1洺河渡槽2#-5#墩桩基工程量表
根据基桩设计要求以及结合施工场地内地层的工程地质特点，采用CZF1500型冲击钻成孔。造孔采用隔孔跳跃式流水作业。
3.1施工工艺流程
桩基施工工艺流程为：施工准备→测量放样→钻机定位→埋设护筒→钻孔（过程泥浆指标控制）→成孔→正循环清孔→钢筋笼安装→反循环二次清孔→浇筑混凝土→ 拔除护筒→ 破桩头→ 桩检
3.2桩孔定位
开孔前，测量人员用全站仪按设计图、给出的控制点测放出桩的中心位置，按孔径大小及护壁的厚度标记出挖孔的范围，在护筒周围埋设4个护桩保证桩位，同时做好记录并请监理进行验收。
3.3护筒埋设
护筒高度为4.5m，护筒埋设深度为4m，采用人工挖孔至护筒底高程，15cm厚混凝土护壁代替钢护筒，挖孔采用分段开挖，挖一段护壁一段，每段开挖、护壁50cm，混凝土护筒底部直径为2m，开口直径为3.2m；
施工时要求护筒中心轴线对准测量给定的桩位中心，其中心偏差不得大于50mm，护筒顶高出地面0.5m，在护筒顶部预留20cm*20cm出浆口。
3.4钻孔
（1）准备工作
在孔口5m以外，开挖设置泥浆池和沉淀池，在护筒缺口和沉淀池之间用泥浆沟连接起来，钻孔和泥浆池之间用泥浆管连接，泥浆泵泵入泥浆，正循环出渣；沉淀出来的钻渣，用挖掘机挖出来，再用封闭的翻斗车运至规定的排放场弃掉。
根据工程桩、试验桩的情况，以及设计及规范的要求，在本砂卵石地层中钻孔，泥浆的相对密度1.2~1.4方能保证不塌孔，为达到合格的泥浆标准，经试验室反复试验，按以下配比（重量比）制出的泥浆才能满足规范的要求（水：粘土：膨润土：纯碱=810kg：300kg：146kg：3.8kg）。
表4-1泥浆性能指标要求
（2）钻孔
造孔机械选用CZF1500型冲击钻成孔，先采用锥形钻成孔，距桩底高程2m时采用十字钻平底的施工方法，钻孔时采用泥浆护壁。护筒内的泥浆顶面，始终高出筒外水位或地下水位至1m以上。开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，低档慢速钻进，钻进过程时，每进尺5～8m，检查钻机垂直度。钻进过程中及时对损失的泥浆进行补充，遇地层变化时，适当调整泥浆指标。
3.5清孔
清孔的目的主要是置换孔内已经变质的护壁泥浆、清除钻渣和沉淀层，减小孔底沉淀层的厚度，防止桩底存留过厚的沉渣而降低桩的承载力。
本工程的清孔主要采用正反循环两次清孔,第一次采用正循环清孔，在成孔之后下钢筋笼之前进行，第二次采用气举反循环清孔，在下完钢筋笼和导管后，混凝土灌注前进行，气举反循环清孔由风管将压缩空气输送进排浆管，在排气管内形成低比重的气液混和物，在压差的作用下，沿排浆管向外排出泥浆和孔底沉碴。
3.6钢筋笼制作与安放
3.6.1钢筋笼制作
（1）为保证工程进度，结合本工程桩长，钢筋笼采用分段制作，每段统一尺寸，具有互换性。采用孔口焊接，焊点应符合相关规范规定。
（2）制作钢筋笼前，应先进行钢筋原材料的验收及焊接试验。钢材表面有污垢、锈蚀时应清除，主筋应调直。
（3）加强筋及螺旋筋采用双面焊接。钢筋笼主筋在分段制作时采用对焊，在孔口焊接时采用单面焊接。
（4）钢筋笼加工质量，如外形尺寸、焊缝长度及钢筋笼断面接头间距等，均应符合设计及技术标准的要求。同时钢筋笼制作允许偏差应满足表2要求：
表2 钢筋笼制作允许偏差表
（5）已制作完成的钢筋笼采用加长设备进行运输，禁止用铲车等机械拖拽，以保证入孔前钢筋笼主筋的平直，防止变形。
3.6.2钢筋笼吊放
钢筋笼在钢筋加工厂制作好后用专用托架分段运至现场，钢筋笼利用25t汽车吊吊装就位，每段钢筋笼设置吊点两个，吊装时使用专用吊具，防止吊点处骨架变形，起吊过程中不得造成钢筋笼产生残余变形.
（1）桩的钢筋骨架，应紧接在混凝土灌注前，整体放入孔内，吊放钢筋笼前进行垂直校正，吊放时，钢筋笼要对准桩位中心，吊直扶稳，缓缓下沉，尽量避免碰撞孔壁，钢筋笼就位后顶、底高程误差不得大于3cm，并立即固定，防止上浮和下沉。
（2）钢筋骨架设有强劲的内撑架，防止钢筋骨架在运输和就位时变形，在顶面采取有效方法进行固定，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上升。支承系统对准中线防止钢筋骨架倾斜和移动。
3.7下导管
采用水下导管法浇注混凝土。导管采用φ300mm钢管，丝扣连接,其通过能力不小于25m3/h,导管内壁光滑圆顺。导管安装前应进行气密性试验，试验结果符合要求方可进行导管安装，导管下放必须准确到位，导管下端口应高出沉渣面30-50cm，在灌注漏斗口设置可靠的隔水栓，以保证顺利到达孔底时不与孔内泥浆混合降低混凝土标号；
根据导管直径，隔水栓采用挡板上放置排球一个，灌注混凝土时抽去挡板，使混凝土随着排球下至桩底，混凝土下至孔底后排球从导管侧面浮出孔面；
3.8灌注混凝土
（1）混凝土的配制
根據灌注桩施工特点，混凝土配合比应符合下列技术规定：
①和易性：坍落度宜为180-220㎜.
②含砂率：宜为40%-45%，并宜适用中粗砂。粗骨料的最大料径<40㎜。
③外加剂：掺加为改善和易性缓凝的外加剂，必须严格执行配合比的用量。
（2）混凝土的浇筑
混凝土灌注采用导管灌注法，混凝土灌注是钻孔灌注桩的重要工序，应予特别注意，钻孔应经过质量检验合格后，才能进行灌注工作。
灌注前，再次测定孔底沉渣厚度，如厚度超过规定，应再次进行清孔，当下导管时，导管底部与孔底的距离以能放出隔水检和混凝土为原则，一般为30~50cm，浇筑混凝土时，入孔混凝土应连续搅拌均匀，保证入孔坍落度，防止混凝土出现离析和压入空气；
首批混凝土连续不断地灌注后，专人测量孔内混凝土面深度，并计算导管埋置深度，一般控制在2~6m，不得小于2m或大于6m，严禁导管提出混凝土面，及时填写水下混凝土灌注记录，水下灌注必须连续进行，严禁中途停灌，灌注中，注意观察管内混凝土下降和孔内水位变化情况，终灌时，考虑到泥浆层的影响，实灌桩顶混凝土面应高于设计桩顶1.0m以上；
4、钻孔灌注桩施工质量控制措施
混凝土灌注桩是一种深入地下的隐蔽工程，其质量不能直接进行外观检查。如果在上部工程完成后发现桩的质量问题，要采取必要的补救措施以消除隐患是非常困难的。所以在施工的全过程中，必须采取有效的质量控制措施，以确保灌注桩质量完全满足设计要求。灌注桩质量控制包括桩位、桩径、桩斜、桩长、桩底沉渣厚度、桩顶浮渣厚度、桩的结构、混凝土强度、钢筋笼，以及有否断桩夹泥、蜂窝、空洞、裂缝等内容。
（1）桩位控制
为确保桩位质量，采取精密测量方法，即用全站仪定向，钢皮尺测距的办法定位；护筒埋设时，再次进行复测。采用焊制的坐标架校正护筒中心同桩位中心，保持一致。
（2）桩斜控制
埋设护筒采用护筒内径上下两端十字交叉法定心，通过两中心点，能确保护筒垂直。钻机就位后，钻杆中心悬垂线通过护筒上下两中心点，开孔定位即能确保准确、垂直。回转钻进时要匀速给进。
（3）桩径控制
根据地情况，合理选择钻头直径，对桩径控制有重要作用。在砂层、砂卵石等松散地层，为防止坍塌掉块而造成超径现象，合理使用泥浆。
（4）桩长控制
施工中对护筒口高程与各项设计高程都要搞清，正确进行换算。机具长度丈量要准确。冲击钻进要正确丈量钢绳长度。
（5）桩顶控制
灌注的混凝土柱顶高程大于设计桩顶高程1m以上。
（6）混凝土强度控制
根据设计配合比，进行混凝土试配，快速保养检测。对混凝土配合比设计进行必要的调整。严格按规范把好水泥、砂、石的质量关。灌注过程中，经常观察分析混凝土配合比，及时测试坍落度。严格按规定作试块，应在拌合机出料口取样，保证取样质量。
（8）桩身结构控制
制作钢筋笼不能超过规范允许的误差，包括主筋的搭接方式、长度，确保导管密封良好，灌注时串动导管进提高不能过多，防止夹泥、断桩等质量事故发生。如发生这些事故，应将导管全部提出，处理好以后再下入孔内。
5、结语
本工程灌注桩施工完成后，经声波透射法对桩身完整性检测，桩身完整性均为Ⅰ类：通过钻孔取芯检测表明岩芯连续完整，混凝土强度较高，桩体质量达到相关规范及设计要求，得到参建各方一致认可，取得了良好的经济及社会效益。
參考文献：
（1）李华《钻孔灌注桩施工技术》 《山西建筑》 2007第10期
（2）陈浩 任伟中 王永刚 《施工工艺对钻孔灌注桩承载性能的影响》《土工基础》 2005 第2期
作者简介：朱新瑞 （1964年） 男 河北省栾城县，高级工程师，主要从事水利工程施工、管理工作。
关键词：灌注桩 施工 质量控制
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
洺河渡槽是南水北调中线工程总干渠上的一座大型河渠交叉建筑物，位于河北省永年县城西邓底村与台口村之间的洺河上。本标段起点桩号76+607，终点桩号77+537，全长930m，共布置大型渠道渡槽1座，长829m，进出口连接渠道长101m。工程等级为一等，主要建筑物级别为1级，设计防洪标准100年一遇，校核防洪标准300年一遇，地震设计烈度为7度。
洺河渡槽共布置17个槽墩，墩身为实体重力墩，由墩帽、墩身、承台组成。承台下设两排灌注桩，每排7根，桩径1.7m（边墩桩径1.5m），桩长51.6m～54.6m。由于地质原因，根据《南水北调中线干线洺河渡槽工程建设有关问题处理工作方案》，在2#-5#墩之间工程区域外进行3根试验桩载荷和后压浆试验，根据试验结果确定2#-5#墩桩基设计方案。
2、主要工程量
根据试验结果，2#-5#墩桩基桩径采用1.7m，桩长较原设计桩长增加10-15m左右，成桩后对桩基采用后压浆处理，以提高桩体承载力。2#-5#墩桩基主要工程量见表1-1：
表1-1洺河渡槽2#-5#墩桩基工程量表
根据基桩设计要求以及结合施工场地内地层的工程地质特点，采用CZF1500型冲击钻成孔。造孔采用隔孔跳跃式流水作业。
3.1施工工艺流程
桩基施工工艺流程为：施工准备→测量放样→钻机定位→埋设护筒→钻孔（过程泥浆指标控制）→成孔→正循环清孔→钢筋笼安装→反循环二次清孔→浇筑混凝土→ 拔除护筒→ 破桩头→ 桩检
3.2桩孔定位
开孔前，测量人员用全站仪按设计图、给出的控制点测放出桩的中心位置，按孔径大小及护壁的厚度标记出挖孔的范围，在护筒周围埋设4个护桩保证桩位，同时做好记录并请监理进行验收。
3.3护筒埋设
护筒高度为4.5m，护筒埋设深度为4m，采用人工挖孔至护筒底高程，15cm厚混凝土护壁代替钢护筒，挖孔采用分段开挖，挖一段护壁一段，每段开挖、护壁50cm，混凝土护筒底部直径为2m，开口直径为3.2m；
施工时要求护筒中心轴线对准测量给定的桩位中心，其中心偏差不得大于50mm，护筒顶高出地面0.5m，在护筒顶部预留20cm*20cm出浆口。
3.4钻孔
（1）准备工作
在孔口5m以外，开挖设置泥浆池和沉淀池，在护筒缺口和沉淀池之间用泥浆沟连接起来，钻孔和泥浆池之间用泥浆管连接，泥浆泵泵入泥浆，正循环出渣；沉淀出来的钻渣，用挖掘机挖出来，再用封闭的翻斗车运至规定的排放场弃掉。
根据工程桩、试验桩的情况，以及设计及规范的要求，在本砂卵石地层中钻孔，泥浆的相对密度1.2~1.4方能保证不塌孔，为达到合格的泥浆标准，经试验室反复试验，按以下配比（重量比）制出的泥浆才能满足规范的要求（水：粘土：膨润土：纯碱=810kg：300kg：146kg：3.8kg）。
表4-1泥浆性能指标要求
（2）钻孔
造孔机械选用CZF1500型冲击钻成孔，先采用锥形钻成孔，距桩底高程2m时采用十字钻平底的施工方法，钻孔时采用泥浆护壁。护筒内的泥浆顶面，始终高出筒外水位或地下水位至1m以上。开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，低档慢速钻进，钻进过程时，每进尺5～8m，检查钻机垂直度。钻进过程中及时对损失的泥浆进行补充，遇地层变化时，适当调整泥浆指标。
3.5清孔
清孔的目的主要是置换孔内已经变质的护壁泥浆、清除钻渣和沉淀层，减小孔底沉淀层的厚度，防止桩底存留过厚的沉渣而降低桩的承载力。
本工程的清孔主要采用正反循环两次清孔,第一次采用正循环清孔，在成孔之后下钢筋笼之前进行，第二次采用气举反循环清孔，在下完钢筋笼和导管后，混凝土灌注前进行，气举反循环清孔由风管将压缩空气输送进排浆管，在排气管内形成低比重的气液混和物，在压差的作用下，沿排浆管向外排出泥浆和孔底沉碴。
3.6钢筋笼制作与安放
3.6.1钢筋笼制作
（1）为保证工程进度，结合本工程桩长，钢筋笼采用分段制作，每段统一尺寸，具有互换性。采用孔口焊接，焊点应符合相关规范规定。
（2）制作钢筋笼前，应先进行钢筋原材料的验收及焊接试验。钢材表面有污垢、锈蚀时应清除，主筋应调直。
（3）加强筋及螺旋筋采用双面焊接。钢筋笼主筋在分段制作时采用对焊，在孔口焊接时采用单面焊接。
（4）钢筋笼加工质量，如外形尺寸、焊缝长度及钢筋笼断面接头间距等，均应符合设计及技术标准的要求。同时钢筋笼制作允许偏差应满足表2要求：
表2 钢筋笼制作允许偏差表
（5）已制作完成的钢筋笼采用加长设备进行运输，禁止用铲车等机械拖拽，以保证入孔前钢筋笼主筋的平直，防止变形。
3.6.2钢筋笼吊放
钢筋笼在钢筋加工厂制作好后用专用托架分段运至现场，钢筋笼利用25t汽车吊吊装就位，每段钢筋笼设置吊点两个，吊装时使用专用吊具，防止吊点处骨架变形，起吊过程中不得造成钢筋笼产生残余变形.
（1）桩的钢筋骨架，应紧接在混凝土灌注前，整体放入孔内，吊放钢筋笼前进行垂直校正，吊放时，钢筋笼要对准桩位中心，吊直扶稳，缓缓下沉，尽量避免碰撞孔壁，钢筋笼就位后顶、底高程误差不得大于3cm，并立即固定，防止上浮和下沉。
（2）钢筋骨架设有强劲的内撑架，防止钢筋骨架在运输和就位时变形，在顶面采取有效方法进行固定，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上升。支承系统对准中线防止钢筋骨架倾斜和移动。
3.7下导管
采用水下导管法浇注混凝土。导管采用φ300mm钢管，丝扣连接,其通过能力不小于25m3/h,导管内壁光滑圆顺。导管安装前应进行气密性试验，试验结果符合要求方可进行导管安装，导管下放必须准确到位，导管下端口应高出沉渣面30-50cm，在灌注漏斗口设置可靠的隔水栓，以保证顺利到达孔底时不与孔内泥浆混合降低混凝土标号；
根据导管直径，隔水栓采用挡板上放置排球一个，灌注混凝土时抽去挡板，使混凝土随着排球下至桩底，混凝土下至孔底后排球从导管侧面浮出孔面；
3.8灌注混凝土
（1）混凝土的配制
根據灌注桩施工特点，混凝土配合比应符合下列技术规定：
①和易性：坍落度宜为180-220㎜.
②含砂率：宜为40%-45%，并宜适用中粗砂。粗骨料的最大料径<40㎜。
③外加剂：掺加为改善和易性缓凝的外加剂，必须严格执行配合比的用量。
（2）混凝土的浇筑
混凝土灌注采用导管灌注法，混凝土灌注是钻孔灌注桩的重要工序，应予特别注意，钻孔应经过质量检验合格后，才能进行灌注工作。
灌注前，再次测定孔底沉渣厚度，如厚度超过规定，应再次进行清孔，当下导管时，导管底部与孔底的距离以能放出隔水检和混凝土为原则，一般为30~50cm，浇筑混凝土时，入孔混凝土应连续搅拌均匀，保证入孔坍落度，防止混凝土出现离析和压入空气；
首批混凝土连续不断地灌注后，专人测量孔内混凝土面深度，并计算导管埋置深度，一般控制在2~6m，不得小于2m或大于6m，严禁导管提出混凝土面，及时填写水下混凝土灌注记录，水下灌注必须连续进行，严禁中途停灌，灌注中，注意观察管内混凝土下降和孔内水位变化情况，终灌时，考虑到泥浆层的影响，实灌桩顶混凝土面应高于设计桩顶1.0m以上；
4、钻孔灌注桩施工质量控制措施
混凝土灌注桩是一种深入地下的隐蔽工程，其质量不能直接进行外观检查。如果在上部工程完成后发现桩的质量问题，要采取必要的补救措施以消除隐患是非常困难的。所以在施工的全过程中，必须采取有效的质量控制措施，以确保灌注桩质量完全满足设计要求。灌注桩质量控制包括桩位、桩径、桩斜、桩长、桩底沉渣厚度、桩顶浮渣厚度、桩的结构、混凝土强度、钢筋笼，以及有否断桩夹泥、蜂窝、空洞、裂缝等内容。
（1）桩位控制
为确保桩位质量，采取精密测量方法，即用全站仪定向，钢皮尺测距的办法定位；护筒埋设时，再次进行复测。采用焊制的坐标架校正护筒中心同桩位中心，保持一致。
（2）桩斜控制
埋设护筒采用护筒内径上下两端十字交叉法定心，通过两中心点，能确保护筒垂直。钻机就位后，钻杆中心悬垂线通过护筒上下两中心点，开孔定位即能确保准确、垂直。回转钻进时要匀速给进。
（3）桩径控制
根据地情况，合理选择钻头直径，对桩径控制有重要作用。在砂层、砂卵石等松散地层，为防止坍塌掉块而造成超径现象，合理使用泥浆。
（4）桩长控制
施工中对护筒口高程与各项设计高程都要搞清，正确进行换算。机具长度丈量要准确。冲击钻进要正确丈量钢绳长度。
（5）桩顶控制
灌注的混凝土柱顶高程大于设计桩顶高程1m以上。
（6）混凝土强度控制
根据设计配合比，进行混凝土试配，快速保养检测。对混凝土配合比设计进行必要的调整。严格按规范把好水泥、砂、石的质量关。灌注过程中，经常观察分析混凝土配合比，及时测试坍落度。严格按规定作试块，应在拌合机出料口取样，保证取样质量。
（8）桩身结构控制
制作钢筋笼不能超过规范允许的误差，包括主筋的搭接方式、长度，确保导管密封良好，灌注时串动导管进提高不能过多，防止夹泥、断桩等质量事故发生。如发生这些事故，应将导管全部提出，处理好以后再下入孔内。
5、结语
本工程灌注桩施工完成后，经声波透射法对桩身完整性检测，桩身完整性均为Ⅰ类：通过钻孔取芯检测表明岩芯连续完整，混凝土强度较高，桩体质量达到相关规范及设计要求，得到参建各方一致认可，取得了良好的经济及社会效益。
參考文献：
（1）李华《钻孔灌注桩施工技术》 《山西建筑》 2007第10期
（2）陈浩 任伟中 王永刚 《施工工艺对钻孔灌注桩承载性能的影响》《土工基础》 2005 第2期
作者简介：朱新瑞 （1964年） 男 河北省栾城县，高级工程师，主要从事水利工程施工、管理工作。