淺析沖擊成孔灌注樁充盈系數(shù)的影響因素及處理辦法

陳 博 王 洋 徐旭東 劉國(guó)棟

（1、中國(guó)葛洲壩集團(tuán)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，湖北 武漢 430000 2、長(zhǎng)江三峽勘測(cè)研究院有限公司（武漢），湖北 武漢 430000）

錦繡星城項(xiàng)目位于夷陵區(qū)老砂石廠(chǎng)地塊，該項(xiàng)目占地面積76735.76平方米，主要為新建高層住宅樓和商住樓，總建筑面積24.541萬(wàn)平方米，目前正在進(jìn)行施工。

1 本工程地質(zhì)的巖土層自上而下分述如下：

①②③④⑤填土（Qml），灰褐、灰黑色，稍濕-濕，稍密，主要由卵石、漂石、粉質(zhì)粘土團(tuán)塊、粉砂土組成，含少量建筑垃圾、砼塊石等，層厚1.7~5.7m。

①-1，填土（Qml），灰黑－黃褐色，濕－飽和，松散。主要成分為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，夾少量礫卵石，層厚0.0~1.6m。

②粉質(zhì)粘土層（Q4al），褐色、灰黃色，濕－很濕，可塑狀態(tài)，夾薄層粉土條帶。粉質(zhì)粘土成分以粉粒、粘粒為主，無(wú)搖振反應(yīng)，韌性及干強(qiáng)度較高，層厚0.0~2.9m。

③中粗砂層（Q4al），灰黃色，灰褐色，濕~飽和，稍密，以中砂為主，上部夾少量細(xì)砂，下部夾粗砂、礫石及卵石，層厚0.6~6.5m。

④卵石層（Q4al），灰褐色，飽和，中密，以卵石為主，含少量礫石及漂石。其中卵石含量大于70%，主要成分為微風(fēng)化石英巖、石英砂巖及花崗巖，次棱角-次圓狀，層厚1.2~6.9m。

⑤-1強(qiáng)風(fēng)化砂巖（K1w），灰紅色，巖體結(jié)構(gòu)已大部分破壞，礦物成分風(fēng)化嚴(yán)重，裂隙發(fā)育，巖芯多呈碎塊狀、薄餅狀，巖體較破碎，碎屑結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，中厚－厚層狀構(gòu)造，層厚0.5~1.1m。

⑤-2中風(fēng)化砂巖（K1w），灰紅、灰褐、灰白色，局部夾少量薄層紫紅色泥巖及灰白色礫巖。砂巖造巖礦物以石英、長(zhǎng)石及粘土為主，碎屑結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚－厚層狀構(gòu)造。巖體結(jié)構(gòu)部分破壞，風(fēng)化裂隙不發(fā)育。

設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，一期共有工程樁529根，采用反循環(huán)工藝施工。樁深范圍內(nèi)局部有原老砂石廠(chǎng)遺留下來(lái)的混凝土廊道基礎(chǔ)，并且砂土層較厚。樁徑為600mm,單樁豎向承載力Ra為1900KN，樁端土層為⑤-2層中風(fēng)化巖層，樁頂設(shè)計(jì)相對(duì)標(biāo)高-3.85m。樁身混凝土為C30商品混凝土，由于澆筑時(shí)為水下澆筑，實(shí)際施工時(shí)其配料按高一等級(jí)進(jìn)行配料，坍落度為180mm~200mm，充盈系數(shù)控制在1.05~1.25之間，樁的主筋保護(hù)層為50mm,樁身混凝土實(shí)際灌注高度應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高高1m，但不高出地面，樁頂伸入承臺(tái)100mm，樁穿越中粗砂層和卵石層，土的結(jié)構(gòu)性差，施工時(shí)應(yīng)做好泥漿護(hù)壁工作，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求進(jìn)行清孔措施，控制孔底沉渣在規(guī)定的范圍內(nèi)，灌注時(shí)應(yīng)注意拔管速率，防止出現(xiàn)縮徑、斷樁等質(zhì)量問(wèn)題，合理安排工序，防止對(duì)周邊的樁產(chǎn)生不良影響。

錦繡星城由中國(guó)葛洲壩集團(tuán)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司建設(shè)，一期鉆孔灌注樁自2010年5月15日施工開(kāi)始，在前期施工的樁均出現(xiàn)充盈系數(shù)過(guò)大的問(wèn)題，達(dá)到1.6左右，針對(duì)此情況，中國(guó)葛洲壩集團(tuán)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司多次組織監(jiān)理單位，設(shè)計(jì)單位，勘察單位，施工單位進(jìn)行研究討論，采取了控制打樁進(jìn)尺、錘擊高度，泥漿比控制，樁頂標(biāo)高控制等措施，有效控制了樁充盈系數(shù)。

充盈系數(shù)是指灌注樁施工時(shí)實(shí)際混凝土澆筑體積與理論混凝土澆筑量的比值，根據(jù)規(guī)范《JGJ4-80》要求，灌注樁的充盈系數(shù)不得小于1，一般土質(zhì)為1.1，軟土為1.2~1.3。在保證設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)與樁身直徑的情況下，充盈系數(shù)控制越合理，混凝土浪費(fèi)越少，經(jīng)濟(jì)效益也就越高。因此，在灌注樁施工時(shí)，如何有效的控制充盈系數(shù)，從而提高經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。

2 鉆頭直徑選取

由于采用的是沖擊鉆孔灌注樁，在成樁鉆孔的過(guò)程中，在鉆頭的不斷沖擊下，孔壁的泥土不斷坍塌，造成實(shí)際成孔孔徑比樁頭大幾公分左右，鉆頭直徑大小直接影響成孔孔徑，選用適當(dāng)?shù)你@頭直徑，避免成孔孔徑超過(guò)設(shè)計(jì)樁徑，是控制充盈系數(shù)的一個(gè)重要因素。在2010年6月9日，現(xiàn)場(chǎng)各方對(duì)100#樁進(jìn)行了監(jiān)控，在使用600mm直徑樁頭時(shí)，打樁過(guò)程中孔深5米內(nèi)直徑為620mm左右。對(duì)此，本項(xiàng)目鉆孔灌注樁后期施工中選用的鉆頭直徑比設(shè)計(jì)樁徑小2cm,施工中鋼筋籠（上加預(yù)制墊塊以保證保護(hù)層厚度）下放順利，證明所選用的鉆頭能有效地保證設(shè)計(jì)樁徑，同時(shí)避免了孔徑超大造成混凝土浪費(fèi)。

3 泥漿護(hù)壁厚度控制

泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工中，在保證正常進(jìn)尺速度及防塌孔、堵漏要求的前提下，泥漿的稠度偏稀將使泥漿護(hù)壁厚度偏薄，而使成孔孔徑相對(duì)加大，混凝土澆筑量相對(duì)增加。施工現(xiàn)場(chǎng)的土達(dá)不到造漿效果，為此錦繡星城項(xiàng)目采用鴉鵲嶺的高嶺土，造漿效果好，稠度大，保證了泥漿護(hù)壁的效果。

4 根據(jù)巖層調(diào)整施工工藝

4.1 硬巖層處理

施工中遇到較硬的巖層時(shí)容易發(fā)生鉆桿晃動(dòng)，造成成孔孔徑偏大，或鉆桿偏斜造成樁孔傾斜，樁長(zhǎng)加大，從而使混凝土澆筑量增加，充盈系數(shù)加大。鉆孔過(guò)程中鉆機(jī)操作人員要注意進(jìn)尺情況，如出現(xiàn)鉆桿晃動(dòng)，跳動(dòng)，進(jìn)尺困難等情況，則可判斷遇到較硬巖層。此時(shí)鉆機(jī)操作人員應(yīng)適當(dāng)放慢轉(zhuǎn)速以減少鉆桿振動(dòng)，待鉆過(guò)硬質(zhì)巖層后再恢復(fù)正常進(jìn)尺。同時(shí)增加垂直度檢測(cè)頻率（正常情況下每2m檢測(cè)一次，遇硬質(zhì)巖層可1m左右檢測(cè)一次），以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，避免孔徑傾斜造成樁身超過(guò)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。

4.2 卵石或流動(dòng)性土層處理

鉆孔過(guò)程中遇到卵石或流動(dòng)性土層，產(chǎn)生局部塌孔，從而造成局部樁徑增大，增加混凝土澆筑量。鉆孔過(guò)程鉆機(jī)操作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)出渣的觀察，如發(fā)現(xiàn)進(jìn)入卵石層或其他流動(dòng)性大，易坍塌的土層時(shí)，應(yīng)加大護(hù)壁泥漿的稠度，同時(shí)減小進(jìn)尺速度，待穿過(guò)該層后再恢復(fù)正常進(jìn)尺，可有效避免局部塌孔。由于錦繡星城位于黃柏河和羅河之間，地下水豐富，在局部地段存在暗溝，在施工過(guò)程中遇到樁孔垮塌嚴(yán)重，無(wú)法成孔，對(duì)此我們采用更換樁頭類(lèi)型，加大泥漿護(hù)壁和深埋護(hù)筒施工方案，先開(kāi)挖2～3m埋設(shè)1cm厚、3m長(zhǎng)鋼護(hù)筒，然后邊進(jìn)行打孔邊下鋼護(hù)筒，依次分別下2m和1m鋼護(hù)筒，共計(jì)6m。沖孔時(shí)，采用小范圍分部高壓灌入水泥漿，使周?chē)纬晒探Y(jié)。在采用高嶺土護(hù)壁方法一定要保證高嶺土不斷填入并加入適量粒徑較大的碎石。灌注混凝土完成后，拔出護(hù)筒。采用此方案后，樁基施工得以順利進(jìn)行，滿(mǎn)足了過(guò)程進(jìn)度要求。由于上部6m使用了護(hù)筒護(hù)壁，樁身摩擦力減小，經(jīng)同濟(jì)院復(fù)核，將樁長(zhǎng)進(jìn)入持力層長(zhǎng)度增加一米，以滿(mǎn)足樁基承載力要求。

5 樁頂標(biāo)高及超灌長(zhǎng)度控制不準(zhǔn)，造成混凝土超灌量過(guò)大

為了保證有效樁長(zhǎng)，去除樁頂浮漿的影響，一般灌注樁設(shè)計(jì)中均會(huì)規(guī)定樁頂允許超灌長(zhǎng)度。錦繡星城項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)定允許超灌長(zhǎng)度為1m。施工中采用了下述方法，從而有效的避免了超灌過(guò)大造成的浪費(fèi)：

標(biāo)高測(cè)量。測(cè)量混凝土護(hù)筒表面標(biāo)高，并明確該標(biāo)高與理論樁頂標(biāo)高的關(guān)系，通知現(xiàn)場(chǎng)操作人員，在澆筑時(shí)用以控制澆筑高度。

澆筑高度控制。混凝土澆筑時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員用測(cè)探鉛錘隨時(shí)檢查澆筑標(biāo)高，以便及時(shí)了解澆灌頂標(biāo)高情況，從而控制超灌長(zhǎng)度。

除了以上幾種主要原因外，鉆機(jī)操作人員的專(zhuān)業(yè)水平、材料計(jì)劃的控制等都對(duì)充盈系數(shù)有一定的影響，在沖擊成孔灌注樁施工時(shí)均應(yīng)加以重視。

[1]郝艷霞，金志剛.灌柱樁的造孔與澆筑[J].黑龍江水利科技，2005，09，10.