引言：随着水利工程建设的不断推进，桩基础施工在水工建筑物中的应用日益广泛。旋挖钻孔灌注桩凭借施工便捷、适应性强、造价经济等优势，已成为工程建设的首选基础形式之一。旋挖灌注桩施工涉及工艺流程复杂、协同要求高，如何确保施工质量、提高工程效益，已成为业内关注的重点。本文将深入阐述旋挖灌注桩施工技术及其在水利工程中的应用实践，以期为同行提供有益参考。

1 旋挖灌注桩施工技术概述

1.1 旋挖钻机技术

旋挖钻机是实现旋挖钻孔的关键设备，由动力头、钻杆、钻头等部件组成。动力头安装在钻机主机上，通过液压传动带动钻杆和钻头旋转钻进。钻杆一般采用中空式结构，便于输送冲抓介质。钻头种类繁多，根据地层条件和施工要求进行选型，如抓斗、箱形、槽型钻头等。旋挖钻机具有扭矩大、钻进效率高的特点，能适应多种复杂地质。相比其他成孔设备，旋挖钻机自动化程度更高，可实现孔位、孔深的精确控制^[1]。

1.2 灌注桩施工技术

灌注桩是利用旋挖钻机成孔后，在孔内吊放钢筋笼并灌注混凝土而形成的桩型基础。其施工一般分为四个阶段：清孔、吊放钢筋笼、二次清孔、灌注混凝土。为保证成桩质量，在施工过程中应严格控制各工序的技术参数。如成孔要确保孔壁稳定、垂直度符合要求；钢筋笼吊放就位后应与孔壁保持均匀间隙；灌注混凝土要连续浇筑，并控制堵管风险。此外，软土、流沙等不良地层中施工还须辅以护壁措施，如泥浆护壁或放置钢护筒等。

2 旋挖灌注桩在水利工程中的应用

2.1 施工准备

旋挖灌注桩施工前的准备工作对于保障工程质量至关重要。首先要做好技术准备，编制施工组织设计和专项施工方案，对各工序的操作要领、质量控制点、应急预案等进行详细阐述；要完善施工测量放线，复核桩位偏差；合理选用钻机型号，校核其性能状态；配备与工程规模相匹配的泥浆循环系统^[2]。在人员准备方面，要组建一支技术过硬、经验丰富的施工队伍，开展岗前培训，落实持证上岗制度。物资需提前采购到位，并对钢筋、水泥等原材料质量进行严格把控。

2.2 成孔施工  

旋挖钻机就位后，开始实施分层取土成孔。一般按照先土层后岩层的顺序钻进，根据地层情况调整钻头和钻进参数。为维护孔壁稳定，成孔过程中应保持孔内水头高度，防止塌孔发生。当遇到砂层、卵石层等易塌地层时，可采用泥浆护壁，利用泥浆的静水压力支撑孔壁。当孔深较大或地层极不稳定时，还可在孔口预埋钢护筒，以固定上部孔壁。另外，成孔过程要做好岩土描述和记录，为后续施工和验收提供依据。表1列举了几种典型地层条件下的钻进参数。

表1 不同地层条件下典型钻进参数

2.3 钢筋笼制作与吊放

钢筋笼是灌注桩的骨架，直接影响桩身的承载力和耐久性。钢筋笼一般采用螺旋式连接，通过主筋、箍筋焊接而成。其直径要根据桩径设计确定，长度则要覆盖桩身主要受力段。为方便吊装，钢筋笼常分节制作，并设置吊环。钢筋笼在成孔、清孔完成后方可下放，下放时要缓慢匀速，防止碰撞孔壁。钢筋笼就位后，要在孔口设置定位架，控制保护层厚度，并检查垂直度偏差^[3]。

2.4 混凝土灌注

混凝土灌注采用导管法，通过串管将混凝土输送至孔底，再从底部向上逐步填充，直至孔口。为保证灌注质量，施工时要控制好以下参数：一是混凝土的性能指标，如塌落度、坍落度损失、石子含量等，要满足抗渗、抗裂和抗侵蚀的要求；二是混凝土的灌注速度和连续性，要与成桩直径、桩长相匹配，中间不得间断；三是导管埋设深度，一般埋入已灌注混凝土3～6m，并随灌注进程逐步提升。混凝土灌注量要予以记录，并及时测量混凝土标高，计算灌注系数（表2)。

表2 不同桩径条件下的理论灌注系数

2.5 水下混凝土灌注

对于淹没于地下水中的旋挖桩，需采用水下混凝土灌注工艺。其基本原理是利用导管和溜漏斗布设水下混凝土输送系统，通过封闭输送和自由倾泻，使混凝土在水下连续灌注成型。与常规灌注相比，水下混凝土对材料性能和施工工艺提出了更高要求，如混凝土须具备良好的和易性、流动性和抗分散性能；导管埋深要控制在2～6m；严防管涌和溜漏斗堵塞。此外，桩顶易受水下淤泥污染，事后须进行处理。

3 施工质量控制

3.1 施工过程监测

旋挖灌注桩施工涉及诸多影响因素，为确保成桩质量，须在施工过程中实施动态监测。成孔质量监测，重点检查孔径、孔深、垂直度等指标，可利用钢尺、探尺、孔内电视等工具测量；钢筋笼监测，重点检查笼体规格尺寸、主筋间距、箍筋直径及间距等数据；混凝土灌注监测，重点检测混凝土性能、灌注时混凝土面标高、灌注体积等参数。各项监测数据须详细记录，满足可追溯性要求。当发现异常情况时，要及时上报，分析原因并采取处理措施^[4]。

3.2 常见质量问题与防治

旋挖灌注桩常见的质量通病有：桩位偏差、孔径缩小、孔壁坍塌、钢筋笼上浮、混凝土断桩、离析蜂窝等。这些问题的产生主要与工艺控制不当有关。例如，桩位偏差往往是由测量放线不准、导向架固定不牢引起；孔壁坍塌多发生在粉细砂、流砂层，是由于泥浆性能不达标或未及时清孔导致；钢筋笼上浮是控制混凝土灌注速度过快或振捣能量过大所致。为从源头防范上述质量隐患，在施工中应严格执行技术标准，强化操作人员培训，加大过程监管力度。一旦出现问题，要及时采取换浆、二次清孔、补桩等补救措施，并吸取教训，完善工艺参数。

3.3 桩身完整性检测

旋挖灌注桩成桩后，应及时开展桩身完整性检测，主要方法包括低应变反射波法、声波透射法等。低应变反射波法是利用手锤激发应力波，通过分析波在桩身传播的反射信号判断桩身完整性，可测出缩颈、离析、蜂窝等缺陷。声波透射法是通过管内发射/接收探头，测量声波在桩身传播的时差和幅值，据此判断混凝土灌注密实程度。上述方法能直观掌握桩身内部情况，但仍存在一定局限性，如对缺陷位置、尺寸的辨识能力不足，实际工程中宜结合取芯等措施综合评定。

4 安全与环保管理

4.1 安全风险因素分析  

旋挖灌注桩施工常发生的安全事故有机械伤害、物体打击、触电、坍塌等。重大风险因素包括：旋挖钻机的动力头、传动装置等移动部件，可能产生挤压、卷轧伤害；吊装钢筋笼、泥浆管线时，可能发生高空坠物砸伤；使用电焊机、振捣器等电气设备时，可能引发漏电触电；基坑开挖、成孔护壁不当，可能引发边坡失稳或孔壁坍塌。因此，施工中必须辨识危险源，制定针对性的安全防护措施^[5]。

4.2 安全技术交底与教育培训

开工前，专职安全员应向全体施工人员进行安全技术交底，重点讲解危险源、安全注意事项、应急救援预案等内容。同时，要定期开展安全教育培训，提高从业人员安全意识和自我保护能力。培训内容涵盖法律法规、操作规程、急救知识、案例警示等，培训方式包括集中授课、实操演练等。培训要建立台账，确保全员覆盖。考核不合格者，须重新培训直至掌握。

4.3 特种作业人员持证上岗

旋挖灌注桩施工要配备特种作业人员，如起重工、电工、焊工等。上岗前须取得国家认可的特种作业操作证，并定期复审。作业时必须严格遵守操作规程，正确佩戴劳保用品。如起重工要系好安全带，吊装前核对手势信号；电工须穿戴绝缘手套和鞋，并用电工表检测漏电保护器功能；焊工须佩戴防护面罩，做好防火防爆措施。一旦发现违章操作，要及时制止并责令整改。

4.4 泥浆处理与废弃物管理

旋挖过程中产生大量废弃泥浆，含有岩屑、泥沙等固体悬浮物，属于工程垃圾，需进行无害化处理。常用的泥浆处理工艺有自然沉淀法、化学絮凝法、机械分离法等。经处理后的泥浆可循环利用或排放，但须满足环保标准。钻渣等固废则要及时清运，集中收集后交由有资质的单位处置。施工现场要设置临时堆放点和冲洗池，防止污染水体和环境。同时，要加强设备维护保养，杜绝"跑冒滴漏，最大限度减少有害物质排放。

5 工程案例分析

5.1 案例背景

以某水库溢洪道工程为例，溢洪道全长156m，最大泄流量1250m³/s。为满足防洪标准和消能减压要求，溢洪道采用WES曲线断面设计，并在两侧设置宽4m的耳墙。考虑到地质以卵石土、圆砾土为主，地基承载力不足，工程采用旋挖灌注桩对耳墙进行加固处理。桩径800mm，桩长12m，共计132根。

5.2 旋挖灌注桩施工组织实施

施工单位编制了专项施工方案，成立了由项目经理牵头的领导小组，下设质检、测量、安全等职能组织。采用XR400旋挖钻机成孔，配备1500L/min泥浆泵，泥浆池容积不小于3倍孔体积。成孔入土深度不小于1m，孔内泥浆面高出地下水位1m以上。钢筋笼采用整体吊装，混凝土标号C30，采用导管灌注，导管埋深不小于2m。考虑施工难度大，混凝土灌注系数适当放宽至1.15。施工过程严格控制成孔垂直度、钢筋保护层厚度等指标。平行施工时，相邻桩心距不小于6倍桩径。全桩施工周期45天。

5.3 质量控制与安全管理措施

溢洪道地质以砂卵石土为主，地下水丰富，施工难度大。为保证桩基质量，项目实施了以下措施：一是加大原材料抽检频次，混凝土坍落度每100方、钢筋力学性能每20t检验一次，并留置同条件试块作为后期复核依据；二是成孔过程中，旋挖钻机就位后先对孔位偏差进行复核，派专人值守并记录钻进深度，严禁超挖；三是泥浆比重每班测定不少于2次，淤积厚度不超过0.5m，及时换浆清孔； 四是混凝土灌注连续进行，初灌插入2根导管，待其中一根埋深达3m后抽出，另一根继续下放，直至灌注桩顶并高出桩顶50cm为止；五是严格执行成桩验收程序，采用低应变反射波法对桩身质量进行检测，并随机选取5%的桩进行单桩竖向抗压静载试验。

针对溢洪道施工的安全风险，项目采取了工作票制、安全教育培训、旋挖钻机防护等措施。如在吊装钢筋笼时，工作人员须系好安全带，地面设专人指挥，吊装就位后及时固定。导管附近禁止站人，混凝土罐车卸料时严禁在导管正下方。夜间施工须按规范设置照明，电缆线路架空铺设。同时针对性编制了应急预案，配备了急救、防汛等应急物资。

5.4 实施效果与经验总结

通过科学制定施工方案，落实质量控制与安全管理措施，工程的132根旋挖灌注桩全部一次性验收通过，低应变检测合格率100%，单桩竖向抗压静载满足设计要求。施工过程中未发生任何质量、安全事故。项目为类似水利工程旋挖灌注桩施工积累了宝贵经验，主要体现在：（1）施工组织严密、责任落实到人是确保进度与质量的关键；（2）充分收集地质资料，优化钻机选型与钻头布置方案；（3）加强混凝土和钢筋原材检验，从源头控制桩身质量； (4）合理把控成孔垂直度，并辅以钢护筒加固上部孔壁；（5）混凝土灌注要连续，导管埋深动态控制，防止断桩发生；（6）做好施工过程数据采集和整编归档，为后期验收提供依据。

结语：

综上所述，旋挖灌注桩施工技术在水利工程建设中得到广泛应用。工程实践证明，合理运用旋挖钻机和混凝土灌注工艺，优化钻进参数，把控关键质量控制点，能够显著提高施工效率，保证成桩质量。同时，要高度重视安全生产与环境保护，完善各项规章制度，强化过程管控，最大限度降低事故风险，减少环境影响。展望未来，随着装备、材料、工艺的进一步创新发展，旋挖灌注桩施工技术必将在水利工程领域发挥更大作用，为水利事业助力。

参考文献：
[1]苏秦.钻孔灌注桩施工技术在水利工程中的应用[J].大众科学,2024,45(2):68-70.

[2]王煜栋,宋铭杰.旋挖钻孔灌注桩施工技术在桥梁工程施工中的应用分析[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术,2024(3):0104-0107.

[3]张艳兵.旋挖灌注桩施工技术在土建工程施工中的应用[J].河南建材,2024(6):61-63.

[4]陶佳敏.旋挖成孔灌注桩施工技术在建筑工程中的应用分析[J].中国厨卫,2024,23(6):101-102+105.

[5]梁海员.道路桥梁工程中旋挖灌注桩施工技术的应用研究[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术,2024(1):0174-0177.