引言

为解决传统水运工程中灌注桩存在承载力过低、抗压能力无法满足后续水运工程施工需要的问题，开展对灌注桩设计技术的应用研究。通过对不同工况条件下的灌注桩结构进行设计和选择，以及基于提高承载力的灌注桩后注浆设计，提出一种全新的灌注桩设计技术。新的灌注桩设计技术在应用到实际水运工程项目当中时，能够有效提高灌注桩的承载力，为水运工程施工提供技术保障。

1灌注桩特点

首先，适用范围广。灌注桩既可以用于陆地地区也可以用于水域地区，适合松散的砂石、泥土等地区。同时，灌注桩的施工受外界环境影响较小，通常可以在全年任何时间段适用。灌注桩的直径较大，可以从0.3米到4米，甚至更大。

其次，承载力大。桩的结构能够结合实际需求进行桩长、桩径等的选择，能够更好的提升桩柱的承载力。此外，在一些特殊条件下桩还可以做成变界面桩，可以更好的提升单桩的承载能力。

第三，建筑成本低。桩钢材与木材用量都比预制桩少，成本更低。同时，预制桩在运输、吊装等过程中会产生冲击，要进行加固，单位立方米混凝土钢筋含量在115KG左右。灌注桩的钢筋配比相对灵活，可以采用上密下疏、顶部配筋等模式，单位立方米混凝土钢筋含量为40KG。灌注桩还不用浇筑模板，节约木材。

最后，环境污染较少。预制桩在打桩操作时会对相邻建筑物、地下管道、缆线等造成影响，甚至导致道路隆起、断裂等问题，给城市供水供电排污带来不利影响，产生噪音。

灌注桩除了具有上述优点之外也具有一定的缺陷：一是若桩间距离较小，在进行临桩施打时土的挤压会造成水平横向抵力与隆起拔力；二是桩身混凝土终凝后较短时间内其强度仍较低，难以承受外力，容易造成断桩问题；三是软硬土层之间的水平力不同，会产生剪力；四是如果土的含水量过大，在沉管时土体受到扰动、挤压会造成孔隙与较大压力。在桩拔出后，会造成桩身缩颈的问题。

2水运工程施工中的灌注桩设计技术应用

2.1基于不同工况的灌注桩结构选型

考虑到水运工程施工的外界干扰条件较多，因此，需要在开展本文研究时，结合多种现场作业工况，进行灌注桩结构的选型。常规的柱式桥墩结构大多采用单排桩，即桩结构与柱结构进行直接连接，为了确保此种结构在地下结构中的稳定性，需要在结合位置设置一个横系梁结构，以此确保桩柱结构的刚度。

当结构跨度的直径＞40.0m时，可选择双排桩结构，并在桩顶结构中设置一个承台结构与墩柱体，以此种方式构建一个联成整体结构。

在完成对灌注桩结构的描述后，应明确施工区地基土层的强度将直接影响桩身的直径及其在土体结构中的埋深深度。为了确保埋深深度符合水运工程施工质量要求，需要在相关研究前，对单桩结构的承载受力进行分析。

当灌注桩结构持力端岩层为坚硬土层时，可以将桩端结构设计为扩大头端。此种设计方式可以节约水运工程施工中的大量混凝土，从而起到降低施工支出成本的作用。当使用灌注桩结构时，需要在桩底进行压力灌浆处理，以此保障整体结构具有较高的承载力。

2.2基于提高承载力的灌注桩后注浆设计

在上述完成对不同水运工程工况的灌注桩结构选型后，为了提高灌注桩整体的承载力，采用后注浆法对其注浆方式进行设计。在进行注浆前，首先需要明确灌注桩施工的前提操作步骤为：定位→孔壁定性→沉渣疏浚→放钢筋笼→混凝管道安装→浇筑桩→管壁提取。在明确施工具体步骤后，在进行注浆操作时，需要对桩底进行清洗，再喷上泥浆形成凝固结构实现连接。在这一过程中，将灌注桩的底部固定在碎石、石头或坚硬的地层结构上。在完成对钢管的安装后，进行注浆施工。首先，在钢筋笼底部连接3个或3个以上的钢管，并选择横截面直径在80-100mm的钢管。所有钢管结构都应当与灌注桩形成中心对称，并且与灌注桩之间的距离应当控制在15-25cm。其次，沿着上述完成安装后的钢管结构，将灌注桩底部钻透，可使用冲床完成这一步骤，直到桩头与地层无限接近后停止钻进。由于完成钻透工作后，灌注桩周围会存在大量沉渣，为了保证后续灌注桩以及整个水运工程的施工质量，需要对灌注桩底部的沉渣进行清洗。在清洗时采用压力在19-22mpa的高压水枪对沉渣进行疏浚，直到涌出的水与喷进的水一样干净，证明沉渣已被完全疏浚。在灌浆时，需要将钢管的一头堵住，并在顶部注浆。在注浆的前5min，注浆压力应当为55bar，随后逐渐上升到75bar。针对每一个灌注桩结构，其注浆量应当控制在1500-2800L。综上所述，实现对灌注桩后注浆设计，确保其承载力能够满足水运工程的施工需要。

3灌注桩施工技术的施工要点

3.1准备工作

在准备工作中，首先必须要规划好施工区域的面积，并且快速清扫施工区域中存在的其他杂质，对施工区域的软土地基等其他问题进行处理。如果在施工过程中遇到了松软的地基，还应该采用沙砾进行回填并且对施工区域表面进行平整工作，这样才能够确保工作平台结构的稳定性，保障工作过程中地基平台能够承受机器的震动。

3.2护筒的埋设

通常情况下选择护筒时，其内部的直径应该超过灌注桩的直径40cm左右。在埋设护筒时，主要应用的方法为人工挖掘填埋的方式。护筒下放到挖掘沟后需要将护筒四周快速填住并且进行压实处理。在填筑过程中经常采用的方式为分层填筑方法，在每一层填筑结束之后都需要对填筑区域进行夯实处理，确保填筑区域的压实密度。在埋设过程中，还需要随时检查护筒的位置以及垂直度，确保护筒与地面始终保持垂直状态，避免在埋设过程中发生护筒形态变化或护筒偏移的问题。在埋设过程中，护筒结构的底标高应该略高于，灌注桩顶部的设计位置，此外，还应该根据施工区域的实际地质条件确定护筒的埋设长度，确保后期的施工环节以及灌注混凝土施工环节能够顺利进行。

3.3水泥浆的制备工作

在施工过程中需要利用水泥浆对孔壁的位置进行保护，避免钻头危害到施工区域的结构稳定性。在进行水泥浆制备的过程中，尽可能的应用现场，现成的原材料进行调配，这样不仅能够有效地降低施工过程中的成本投入，同时还能够避免水泥浆原材料在运输过程中，由于受到外界自然环境影响产生性质变化。通常情况下，水泥浆在制备过程中采用的是混合原材料，主要利用膨润土、黏土以及一些外加化学混合剂搅拌而成，在水泥浆制备过程中，需要对水泥浆的性能进行现场实验检测，并且根据实验检测的结果以及工程技术的开展要求对水泥浆的配比进行灵活地调整。

3.4钢筋笼的架设

首先，在水利工程中钢筋笼需要按照分阶段的方式进行制作。在制作过程中，必须要考虑到不同阶段的接口以及每一阶段的长度。首先，必须要确保钢筋笼接口部位的焊接紧密性，确保钢筋笼在吊装过程中不会出现较大的变形问题。其次，需要保障钢筋笼在下放的过程中，能够以顺直的角度下放并且尽量符合钢筋笼在孔洞中的放置位置，使钢筋笼能够与承接台顺利地搭接。第三，如果在施工过程中采用的是焊接的方式进行钢筋笼的接头工作，那么，在正式进行焊接施工之前需要将接头的顶部向另一边偏折，避免焊接部位在吊装过程中出现弯折或折断的问题。最后，钢筋笼在运输以及吊装时，为了防止内部的十字支撑架出现位置偏移问题，还应该在吊装之前从内侧捆绑与钢筋笼等长的钢管。在正式吊装之前，还需要对钢筋笼的骨架结构以及稳定性进行检查，确保钢筋笼的规格以及骨架结构的稳定性满足质量要求才能够进行下放。

3.5导管施工

在进行导管施工过程中，首先必须要选择满足施工质量要求的导管材料，施工之前应该测试导管的强度以及支撑能力。在使用之前，还应该对导管的水密承压能力以及导管接头处的抗压能力进行测试，初次使用的导管还应该进行拆分保养工作。如果采用的是螺旋式的连接方式，那么在进行导管安装时，还应该在导管的接口部位用密封圈对导管进行二次密封，确保导管接口处的牢固性以及紧密性。与此同时，为了保障导管能够在水下也保障密封性，还应该在接口处涂抹黄油。在进行混凝土水下灌注施工之前，必须要确保导管内部的清洁性，可以采用导管内部清洗的方式将导管内部的杂质和其他垃圾清除。

3.6混凝土浇筑施工

在清孔作业结束之后，混凝土浇筑施工之前，首先要保证孔内的泥浆性能，满足施工指标，确保实验结果满足水利工程规范建设要求之后，需要经过工程监理签字同意后，才能够进行混凝土浇筑施工。在水利工程的水下混凝土施工位置，需要采用导管浇筑的方法，正式浇筑施工开始之前还应该对导管进行压力试验，确保导管接口的紧密性才能够进行施工。其次，在混凝土浇筑过程中还需要选择合适的浇筑方法。灌注桩浇筑过程中的混凝土主要采用的是商品混凝土材料，在浇筑过程中，应该安排专门的记录人员随时测量孔深，并且掌握混凝土在浇筑管道内部的上升高度。在混凝土浇筑施工过程中必须要确保浇筑的连贯性，在混凝土发生初次凝结现象之前，就应该结束第一批次的混凝土施工。混凝土浇筑的高度应该高于设计顶的标高，通常情况下，可以高出50~100cm，然后再拆除导管，清除导管内部的泥浆以及其他杂质。

结语

综上所述，科学合理的灌注桩设计施工技术可以提高工程的品质，因此本文对相关课题内容展开了深入的设计。希望通过设计的灌注桩结构承载力更高，可为水运工程提供更加良好的技术支撑。

参考文献

[1]杜景楠.水运工程施工中的灌注桩设计技术应用[J].科学技术创新,2019(18):134-135.

[2]彭旭.水运工程灌注桩设计施工难点解析[J].中国水运,2018(08):74-75.